新教科版八年级物理下册 9.3跨学科实践船闸教学设计

新教科版八年级物理下册跨学科实践船闸教学设计
一、教学背景分析：
（一）教材分析：
《跨学科实践：船闸》是在学习了连通器的基础上设置的一节跨学科实践内容。教材通过对三峡大坝的介绍引出建造船闸的意义，再利用连通器的特点介绍船闸的工作过程，描述了船闸利用的力学原理。“设计、制作一个船闸”是本节的重要环节，船闸的设计、制作不仅涉及物理知识，还与工程实践、环境科学等领域紧密相关。通过对船闸的学习和制作，学生可以进一步了解连通器的原理及其在工程中的应用，认识到我国三峡工程的伟大，这是培养学生的综合实践能力以及进行科学态度与责任教育的好机会。
（二）学情分析：
学生已对连通器的特点有了基本认识，但对船闸的原理及应用缺乏认识和了解。教学时，需利用学生对新鲜事物的强烈好奇心和探索欲，通过播放视频、动手操作等教学活动激发他们的学习兴趣和探究欲望。
二、教学设计思路：
本节课将采用跨学科实践的教学方法，结合物理、工程、环境等多学科知识，通过对船闸的实际应用和相关理论的学习，进行跨学科的设计、制作船闸的活动，使学生在实践中学习物理知识，培养科学思维和探究能力。
三、教学目标：
【物理观念】认识船闸的工作原理。利用船闸涉及的力学原理、液压技术、人字闸门等相关知识探索简单的工程技术问题。
【科学思维】能通过认识闸门与阀门的作用及操作顺序，分析如何控制闸门与阀门来调节水面高低，发展科学推理能力。能在实践中思考如何验证工程设计的可行性，进行合理性分析并提出自己的见解。
【科学探究】了解三峡工程，提出船舶如何顺利通行的问题，提出合理的设想。能设计船闸模型；能解释船闸模型的设计方案、制作过程及运行效果。能通过小组合作完成设计方案，合作交流，并进行模型展示。
【科学态度与责任】了解三峡大坝及船闸的力学原理，体会物理学对人类生活、工程实践和社会发展的影响。在学习过程中，敢于实践、勇于探索，提高动手实践和合作交流的能力。对国家重大工程建设感到自豪，增强爱国主义情感，培养关注国家大事、关心社会发展的责任感。
四、教学重难点：
（一）教学重点：利用连通器的特点描述船闸的工作过程。
（二）教学难点：设计、制作一个船闸模型。
五、教学过程：
（一）新课引入。
通过课件展示我国三峡大坝的外观。提出问题：三峡大坝拦腰截断了长江，上下游落差100多米，来往的船舶如何“翻越”大坝，顺利通过这么高的落差呢？
原来，工程师在三峡大坝侧面的山体中修建了五级船闸，解决了这个问题。下面我们就一起来认识船闸。
（二）新课教学。
问题一：船闸的力学原理。
活动1：回顾连通器中液面的特点。
师生共同回顾连通器的相关知识，为理解船闸的工作原理做准备。
设计意图：巩固旧知识，为新知识的学习做铺垫。
活动2：讨论交流船闸的工作原理。
展示船闸模型（或利用课件展示船闸示意图），用填空的形式引导学生学习船闸的工作原理。
（1）如图所示，关闭上游闸门和阀门B，打开下游的阀门A，闸室和下游水道构成了一个连通器（教师可在图中画“U”字，方便学生认出连通器）。因闸室的水位高于下游，则水从闸室流向下游，等闸室的水位与下游水位相平时，就可以打开下游闸门，船驶入闸室。
（2）如图所示，船进入闸室后，关闭下游闸门和阀门A，打开上游的阀门B，闸室和上游水道构成一个连通器，水从上游流向闸室，同时船会随着水位的升高而升高。
（3）如图所示，当闸室的水位与上游相平时，打开上游闸门，船就可以驶往上游，完成从下游驶向上游的过程。
找一名学生描述船从上游驶向下游的过程。
设计意图：通过实际操作（或课件展示），让学生更直观地理解船闸的原理和工作过程，提高学习效率。
活动3：三峡大坝五级船闸的工作过程。
通过视频展示三峡大坝五级船闸的工作过程。
设计意图：感受三峡船闸的宏大，增强民族自豪感。
问题二：设计、制作一个船闸。
设计意图：设计并制作船闸是本节课培养学生综合运用不同学科知识解决问题能力的重要环节。制作船闸模型是一个涉及物理学、工程学、数学和环境科学等多个学科的实践活动，可以培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。
活动4：设计并制作船闸。
（1）材料准备。
按教科书上的说明准备制作船闸模型所需的材料，包括矿泉水瓶、A4纸、硬纸壳、塑料板、泡沫板、吸管、热熔胶枪、透明胶带、美工刀、直尺等。
（2）设计规划。
结合所给材料绘制船闸模型的设计图，包括船闸的主体、闸门、水位控制等部分。
（3）制作船闸模型。
引导学生按照制作闸首、制作闸室、制作闸门、安装闸门、制作阀门、安装阀门、制作导轨系统、制作水位控制系统、组装船闸的顺序将所有部件组装在一起，并确保各部分结构稳定。
设计意图：在制作过程中，需确保使用剪刀和热熔胶枪时有教师监护，并遵守安全指南，及时记录设计、制作和测试过程，为撰写报告收集素材。完成制作后，要有清理工作区域、整理工具和材料的意识。此外，鼓励学生充分发挥创意，使用不同的材料和技术来实现船闸模型的设计。
（4）测试船闸功能并进行调整和优化。
（5）展示、交流、评价：展示船闸模型，组间进行评估，包括设计创意、制作质量、功能实现等，并讨论如何改进。
设计意图：通过跨学科实践活动，引导学生将理论知识应用于解决实际问题，提升团队合作能力和实践操作能力。
问题三：感悟。
播放三峡工程的影像资料，引导学生认识三峡工程的重要作用。
设计意图：让学生开阔眼界，增强民族自豪感和科技强国的责任感、使命感。
（三）课堂小结：
1.船闸是利用连通器中液面的特点进行工作的。
2.三峡大坝建造了世界上最大的连通器，通过五级船闸使来往轮船跨越三峡大坝。
3.通过设计、制作船闸，增强了学科之间的联系，加深了对船闸工作原理的理解。