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物理九年级大单元整体教学设计
第二十一章 《信息的传递》
本章内容分析
作为电磁学这部分的最后一章，学生已经有了电磁感应等知识，并且学过了声波，这样学生了解电磁波的知识就有了一定的基础。以信息的传递作为全章的线索，内容从有线通信到无线通信，从模拟通信到数字通信，从微波通信到光纤通信，重点讲述电磁波的产生和传播，无线电广播及电视信号的发射和接收过程，而电磁波在其他方面的应用则放在"科学世界"栏目中。
关于通信的方式，先讲有线通信，再讲无线通信。所以在第1节中介绍了电话。通过讲述电话的工作方式，使学生理解如何用电流把信息传递到远方。虽然现代电话的种类很多，但是老式电话的工作原理容易被学生理解，通过对老式电话话筒和听筒的原理分析，让学生了解声信号和电信号是如何相互转化的。然后通过图21.1-2表现各种类型电话的听筒和话筒的基本作用。
交换机在现代通信中起到了重大作用，而最早的交换设备就是电话交换机，所以，通过"电话刚问世的时候，一部话机要与多少部话机通话，就要有多少对电话线与外部相连。这样太浪费材料了，而且话机太多时根本做不到与每部电话都单独连线。
"自然引出电话交换机的问题。然后通过"想想议议""怎样才能减少电话线的数量？"的活动让学生体会电话交换机的工作原理。在展现电话交换机的发展历程中，使学生了解程控电话的实际功能。
数字通信是一种既古老又现代的通信方式，数字通信在现代通信中发挥着越来越重要的作用。教科书通过“电话信号分为模拟信号和数字信号两种”引入模拟通信和数字通信。并简要地介绍了模拟通信和数字通信，说明了数字通信的优势。
第2节主要介绍电磁波的产生和传播，并根据电磁波的波长和频率通过图 21.2-4展示了各种电磁波及它们的作用。在我们周围存在着各种频率的电磁波，但由于电磁波看不见、摸不着，教科书通过演示实验说明电磁波是如何产生和如何传播的。并给出了电磁波频率、波长和波速的概念。
我们的生活中已经离不开广播和电视了，教材通过框图的形式讲述了广播和电视的大致工作过程，并进一步介绍了微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信等，为学生展示了现代通信的发展方向。
如通过第1节的"想想议议"让学生理解电话交换机的基本原理和作用；通过"想想做做"用数字通信做小游戏，让学生感觉到数字通信并不神秘；通过讨论可否用地球的卫星﹣﹣月亮进行微波中继通信，激发学生展开丰富的想象；使学生对卫星通信更容易理解。
为了让学生能够理解光纤通信，设计了光沿着弯曲的水流传播的演示实验，通过演示，学生知道光不但能够沿直线传播，也可以沿着弯曲的水流传播，进而使学生理解光也能沿着光纤传播。不管光纤怎样弯曲，从它一端射入的光都会沿着它传播，再从另一端射出，从而可以用光传递大量的信息。
电磁波是很抽象的，人们看不见、摸不到它。通过演示实验"时断时续的电流能够产生电磁波"，让学生感知电磁波的真实存在。电磁波的产生很复杂，只讲到迅速变化的电流能产生电磁波。前面章节中讲了声波，所以用水波、声波类比电磁波，使其形象化、更容易被学生理解。
电磁波的波长和频率也是类比水波的波长、频率、波速给出的。通过声波的传递需要介质，引出问题﹣﹣电磁波传递是否需要介质。然后通过演示放在真空罩中的移动电话可以收到罩外传给它的电磁波，说明电磁波在真空中也可以传播。
广播、电视和移动通信的工作过程都涉及电磁波的发射和接收。所以，把这些内容放在了同一节中。发射电磁波的目的是利用它作为传递信号的载体。教科书利用图21.3-1讲解无线电广播的工作过程。这个图勾勒出了电磁波发射和接收过程的轮廓，可以帮助学生理解全过程。
因此，以传播信息的频率越来越高为线索，从无线电通信、微波通信讲到光纤通信，所用的频率越来越高了，并类比交通运输与道路的关系，形象地说，信息之路越来越宽了。现代信息社会中，我们需要交流越来越多的信息，这就需要把信息的通路"修得越来越宽。例如，微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。
我们知道，光也是一种电磁波，而且频率很高。如果用光来通信，其容量要高出短波、微波百万倍、千万倍。光纤也可以像电缆一样做成多芯的光缆。光纤通信与有线电通信相似。以电话为例，在发送端，说话的声音通过电话机变成强弱变化的电信号，电信号进入激光发射机，经能量转换后，辐射出相应的强弱变化的光信号。
计算机与通信的结合成为信息社会的基础。全球信息网的建立，使人们通过一台联网的计算机，只要轻轻点击鼠标，就可以做到"秀才不出门，便知天下事"。通过图21.4-8说明了电子邮件的传送方式。学生可以根据自己的体会说出网络通信的更多应用。
本章课标要求
2.3.7知道波长、频率和波速。
2.4.6知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。。
本章核心素养
物理观念：
1.了解：信息传播的发展过程，初步了解电话是怎样把信息传递到远方的；电话交换机的作用；模拟通信和数字通信的基本区别；电磁波的特点及应用；描述电磁波的物理量，以及电磁波的传播特点；无线电广播的大致工作过程；声音，图像信号的产生传播和接收过程；微波通信的特点；卫星通信的特点：光纤通信的原理和优点；
理解：移动电话的工作原理和特点；网络通信的组成和通信形式；
知道：电磁波，电磁波的产生和传播；电磁波的波谱。
物理思维：通过探究过程，进一步体会科学探究方法。
科学探究：培养学生的观察、思考、分析、讨论、总结、归纳的能力。
科学态度与责任：激发学生对信息技术的兴趣和好奇心，培养学生积极参与信息社会建设的意识和责任感。
单元教学目标
（一）内容目标
1、通过实验了解物质的物理属性，如弹性、磁性、导电性和导热性等。
2、通过实验认识磁场。知道地磁场。
3、通过实验了解电流周围存在的磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。
4、通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与哪些因素有关。
5、通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产、生活中的应用。
6、知道波长、频率和波速。
7、知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
（二）学业目标
1.通过观看视频，能说出电话是怎样把信息传递到远方的。通过分析、讨论，了解电话交换机的用处。通过小游戏、分析、讨论，了解模拟通信和数字通信的基本区别。
2.通过实验及自学，能说出波长、频率和波速，能说出电磁波在真空中的传播速度。
3.通过观看视频，能说出无线电广播、电视的大致工作过程，能说出移动电话是怎样工作的。通过自学，常识性能了解微波通信、卫星通信、光纤通信和网络通信。
五、教学重点：
对知识的梳理和理清解答问题的思路，掌握解题方法，提高分析问题的能力。
六、教学难点：
数字通信和模拟通信；电波的波速、波长和频率。
七、学情分析，教学建议：
依据课程标准、教材和学情分析，制定指向高阶思维的学习目标和评价任务，设计问题链，以实验为载体促进学生高阶思维的形成，课后反思与作业激发学生的元认知，评价学生高阶思维的达成度。
围绕目标设计评价任务，基于评价以“问题-任务-活动”方式开展大单元情景教学，彰显“教-学-评一致性”的核心理念，促使单元教学指向学科核心素养。
八、本章活动主题：
开心一刻——请寄胸腔
德国著名物理学家威廉·康拉德·伦琴在1895年发现了一种特殊射线，取名叫伦琴射线，就是我们常说的“X”射线，X射线能向够不同程度地射透各种完全不透光的物质，使得X射线成为医疗诊断上一种强有力的工具，伦琴为此荣获诺贝尔物理学奖。
不久，伦琴收到一封信，向他邮购射线。伦琴在回信中幽默的说：“目前，我手头没有射线的存货，而且邮寄射线是一件相当麻烦的事情，不能奉命。这样吧，你把胸腔给我寄来！”
聪明的同学，笑完之后，你受到哪些启发？
九、教学过程性评价细目设计
学习任务 现代顺风耳 ——电话 电磁波的海洋 广播、电视和移动通信 越来越宽的信息之路
优秀 1.知道电话是怎样把信息传递到远方的。 2.知道电话交换机的作用。 3.熟知模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.熟知电磁波的产生和传播。 2.熟知波长、波率和波速。 3.熟知电磁波在真空中的传播速度。 4.知道电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.知道无线电广播的大致工作过程. 2.知道电视的工作原理。 3.知道移动电话是怎样工作的。 1.知道微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.通过学习现代通信知识，并查阅资料，认同科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
良好 1.了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2.了解电话交换机的作用。 3.知道模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.知道电磁波的产生和传播。 2.知道波长、波率和波速。 3.知道电磁波在真空中的传播速度。 4.了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.了解无线电广播的大致工作过程. 2.大致了解电视的工作原理。 3.了解移动电话是怎样工作的。 1.了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.通过学习现代通信知识，了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
合格 1.初步了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2.初步了解电话交换机的作用。 3.了解模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.了解电磁波的产生和传播。 2.了解波长、波率和波速。 3.了解电磁波在真空中的传播速度。 4.初步了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.初步了解无线电广播的大致工作过程. 2.大致了解电视的工作原理。 3.初步了解移动电话是怎样工作的。 1.初步了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.初步了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
十、教学流程图（思维导图展现整个整体单元教学的思路及课时安排）
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第二十一章 信息的传递
第3节 广播、电视和移动通信
第3节 广播、电视和移动通信
课题
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 《课标》对本节内容的要求很低，只要求学生了解无线电广播的大致工作过程，大致了解电视的工作过程，了解移动电话是怎样工作的，并不要求学生知道具体的技术细节(如器件的结构等）。我们生活中离不开的广播、电视和移动电话，它们是如何工作的？学生对这个问题很有兴趣，所以适合学生通过查阅资料等方式进行探究性学习。本节内容很好地体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”这一新课程理念。
2.学习者分析 学生已具备一定的知识和解决简单实际问题的能力，已能够运用观察、分析、归纳、比较等科学方法来探求新知识。学生在生活中经常接触到广播、电视和移动通信的信息，已有感性认识，有一定的知识储备，教学过程设计了许多与生活联系密切的事物及相关实验，可以由此引起学生学习的兴趣。
3.学习目标确定 1.通过观察和分析生活中的广播、电视和移动通信设备，理解其工作原理。 2.通过实验和模拟活动，探究无线电波的传播特性和应用。 3.通过自学和分析，了解移动电话是怎样工作的。
4.学习评价设计 学习评价自我评价表项目评价内容掌握情况很好一般不好科学知识1了解无线电广播的大致工作过程。2大致了解电视的工作过程。3了解移动电话是怎样工作的。学科能力通过了解广播、电视和移动电话的工作过程，初步认识科技对现代生活的影响。科学态度通过学习广播、电视和移动通信，体验现代应用科技的价值。小组评价表评价内容得分标准成员一成员二成员 三团队精神5分：能高效分工合作完成任务 3分：重大问题能有效沟通 1分：各自独立，不能完成任务实施能力5分：能准确设计详细的实验过程和所用实验道具。 3分：能设计出大概方框架，但不够准确和详细。 1分：不能设计出任何过程和方案。结果展示能力5分：小组完成任务并解答正确。 3分：小组 任务，但解答部分正确，部分错误。 1分：小组完成任务，但解答全部不正确。总分
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：创设情境
电视能让我们坐在家里了解世界，手机使通信更加方便。那么它们是怎样利用电磁波来传递声音和图像信号呢？ 学生观看电视、手机的图片，思考它们是怎样用电磁波传递声音和图像信号的，进入本节课的学习。 利用多媒体展示电磁波在生活中的应用,导入新课。
任务二：无线电广播信号的发射和接收
展示一台多波段收音机，播放广播节目，说说你观察的内容。它的作用是什么？ 那么，广播信号是如何发射信号，收音机是如何接收信号的呢？ 组织学生阅读课本无线电广播信号的发射和接收，思考： 1）无线电信号是从哪里发射的？ 2）声音信号是如何发射到空中的？ 3）信号是如何接收的？ 4）收音机接收到手信号如何变成声音的？ 通常收到的广播信号是由广播电台发射，再被收音机接收，主要分为两个过程： 2）信号的发射：首先用话筒把声音信号转换成音频电信号；由载波发生器产生高频电磁波，通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波上；最后通过天线把载有音频电信号的电磁波发射出去。 3）信号接收：收音机的天线接收到电磁波，利用调谐器选出我们所需频率的电磁波；从高频信号中取出音频信号，放大后送到扬声器；利用扬声器把电信号转化成声音 我们可以把广播信号类比成信件的书写、传递和接收。利用话筒把声音信号转化成电信号与写信相似；高频振荡电流相当于邮差；调制器的调制就是把信件交给邮差。天线相当于驿站；选台相当于信件的分拣；解调就是把信件从邮差身上解下来；扬声器就是阅读信件了。 学生观察，说出观察结果。上面标有不同的频率；有调谐旋钮；有音量开关等。利用收音机可以一定频率范围内的广播信号。 学生结合课本内容及课前查阅的资料简要说明，并回答问题：无线电广播主要是由信号发射和信号接收两部分组成。 学生尝试总结信号的发射和接收过程，并与老师的标准描述对比、完善。 学生认真聆听，理解广播信号的发射和接收。 引导学生带着问题自学，培养学生的自学能力、总结能力。 通过循序渐进的问题，引导学生自学、思考、分析、总结出信号的发射和接收两个过程，加深学生对知识的理解。同时，培养了学生的信息整理能力、讨论分析能力、总结归纳能力。 通过类比的方法形象地理解广播信号的发射和接收的知识。将抽象知识形象化，降低学生的理解成本。
任务三：电视的发射和接收
通过探索和学习，我们知道了无线电广播的工作过程。那么电视是如何工作的呢？ 电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。 组织学生阅读课本第155页“电视的发射和接收”内容。提问：电视广播的工作过程是怎样的？ 发射过程：摄像机把图像变成电信号，话筒把声音变成电信号，由发射机把两种电信号一同加载到高频电流上，通过天线发射到空中。 接收过程：电视机的接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显像管把它还原成图像，由扬声器把音频电信号还原成声音。 学生思考、分组讨论，并尝试回答。 学生阅读课本第155页“电视的发射和接收”，思考回答问题。 学生说出电视信号的发射过程。 学生说出电视信号的发射过程。 问题引导学生思考，激发进一步探索的欲望。 通过引导学生探寻问题，不知不觉中学习了电视广播的发射和接收内容，并能总结、描述出来。培养了学生的总结归纳能力、语言表达能力。
任务四：移动电话
提问：固定电话和移动电话有哪些不同？ 组织学生阅读课本第156页有关移动电话的内容。 提问：移动电话是如何把信号发射出去的？又是如何接收到对方电话的信号的 移动电话的工作原理：移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的；移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台（发射接收二合一） 。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 思考：移动电话有哪些工作特点？ 1）优点：移动电话的体积小，使用方便，使用半径大，不需电话线。 2）缺点：只能在携带信号的电磁波能够辐射到的区域内才能够进行通话，受区域限制。 提问：从声音信号传播的途径来看，手持移动电话、固定电话有什么区别 基地台：移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫做基地台，跟电话交换机相连。城市中高大建筑物上常常可以看到移动通信基地台的天线。 移动电话通话过程是怎样的？ 手机和座机借助基地台进行通话；手机和手机通过基地台进行通话。 学生说出固定电话和移动电话的区别：两种电话的工作原理基本一样，只是声音信息的传递方式不同，固定电话靠电流来传递，而无线电话（移动）靠空间的电磁波来传递。 学生阅读课本第156页有关移动电话的内容。 学生观看图片，认真学习移动电话的工作原理。 学生讨论、分析移动电话的优点与缺点。 学生思考、讨论问题。并回答：两部手持移动电话之间通话，声音信号完全由电磁波作为信号载体；固定电话之间通话，则完全由导体中的电流作为声音信号的载体；两部无线电话之间通话，信号载体先是电磁波，再是电流，最后又是电磁波。 学生结合基地台知识，分析、讨论并回答问题。 通过问题引导，启发学生思考、比较固定电话和移动电话的区别，从而进入学习移动电话的环境。 通过引导学生自主学习，思考并回答问题，帮助理解移动电话的工作原理。同时，培养了学生的自主学习能力、讨论分析能力等。 通过移动电话发射和接收的特点，让学生认识移动电话的工作特点。 通过分析问题、解决问题的过程，引导学生了解基地台相关知识，并分析移动电话通话过程，学以致用。同时，培养学生的分析能力、解决问题的能力。
任务五：总结反思
通过本节课的学习，你学到了什么？你还有什么问题？ 归纳本课所学 培养学生总结归纳的能力。
6.板书设计 第3节 广播、电视和移动通信 一、无线电广播信号的发射和接收 （1）无线电广播信号的发射：话筒、调制器、天线。 （2）无线电广播信号的接收：天线、解调器、扬声器。 二、电视的发射和接收 （1）电视的发射：摄像机+话筒、调制器、天线。 （2）电视的接收：天线、解调器、显示器+扬声器。 三、移动电话的工作原理 移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台（发射接收二合一）。
7.作业与拓展学习设计 1.转动收音机调谐器的旋钮是为了（ A ） A. 选定某一频率的电台信号 B. 调节收音机的音量 C. 把音频信号转换成声音 D. 把声音信号从高频调制信号中检出来 A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波 2.电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。图像信号的发射和接收工作过程：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中；电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。 3.关于移动电话，下列说法中正确的是（ C ） A．移动电话与固定电话的工作原理完全一样 B．移动电话只能作为接收机使用 C．移动电话既是发射机，又是接收机 D．移动电话发出的信号不能在真空中传播
8.特色学习资源分析、技术手段应用说明 多媒体、收音机、手机、无绳电话（子母机）。
9.教学反思与改进 教学中如果直接讲解广播电视发射和接收原理学生会一头雾水，听不懂，要从生活中听广播、打电话学生知道的生活现象着手，通过类比渗透其工作原理，这样接受会自然、顺畅。电磁波本身看不见、摸不着，比较抽象，而低频电流、高频电流、调制等名词专业性较强，教师讲不明白，学生也听不明白，利用类比的方法把广播的过程中用送信的情景能很好地帮助学生建立电磁波传送信息的模型。
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