第十六章 第5节《跨学科实践：制作简易调光台灯》“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）

第十六章 第5节《跨学科实践：制作简易调光台灯》“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）
教学目标
物理观念
深化对电阻、变阻器工作原理的理解，明确通过改变电阻可实现对电流的控制，进而调节灯泡亮度。
（2）掌握串联电路中电流、电压与电阻的关系，并能将其应用于实际电路设计与分析。
认识到物理知识在实际生活中的具体应用，构建物理知识与生活实践的紧密联系。
（2）理解不同材料的电学特性对电路性能的影响，如电阻丝材料、导线材料等。
科学思维
通过设计和制作简易调光台灯，培养逻辑思维能力，从电路原理到实际操作，有条理地规划制作流程。
（2）运用创造性思维，对制作过程中出现的问题提出创新性解决方案，如改进电路连接方式、优化变阻器结构等。
根据物理原理对制作完成的调光台灯性能进行预测和分析，培养演绎推理能力。
（2）在跨学科融合的情境下，能够批判性地思考不同学科知识在实践中的应用，提升综合思维能力。
科学探究
经历从方案设计、材料选择、制作调试到评估改进的完整实践过程，培养科学探究的能力和方法。
（2）学会根据实际需求提出问题，如如何提高调光台灯的稳定性、如何实现更精确的亮度调节等，并通过探究解决问题。
在实践操作中，熟练使用各种工具和仪器，如螺丝刀、钳子、万用表等，提高动手操作能力和实验技能。
（2）能够对实践过程和结果进行观察、记录、分析和总结，培养严谨的科学态度和实事求是的精神。
科学态度与责任
在制作过程中，秉持严谨认真、实事求是的科学态度，尊重实验数据和客观事实，不弄虚作假。
（2）培养耐心、细心和勇于克服困难的精神，面对制作过程中的挫折不轻易放弃。
认识到物理知识对改善生活和推动科技发展的重要作用，增强将物理知识应用于实际的意识和责任感。
（2）关注跨学科实践活动对培养综合素养的重要性，树立积极探索、勇于创新的科学精神。
教学重难点
重点
理解简易调光台灯的电路设计原理，能根据原理设计出合理的电路图。
（2）掌握滑动变阻器在调光台灯中的应用，包括连接方式和调节方法。
学会选择合适的材料和工具进行台灯制作，确保制作过程安全、顺利。
（2）能够对制作完成的调光台灯进行调试和性能评估。
难点
将物理原理转化为实际的电路设计，综合考虑电路的稳定性、安全性和调光效果。
（2）解决制作过程中出现的实际问题，如电路短路、变阻器调节不灵敏等，需要灵活运用物理知识和跨学科思维。
从跨学科角度对制作过程和结果进行全面评估，分析物理、技术、艺术等多学科知识在实践中的融合与应用。
（2）培养学生在实践活动中的创新思维和实践能力，鼓励学生提出独特的设计思路和改进方案。
教学方法
1.项目驱动法：以制作简易调光台灯为项目任务，引导学生自主探究、合作学习，完成从设计到制作的全过程。
2.小组合作法：学生分组进行制作，共同讨论、解决问题，培养团队协作精神和沟通能力。
3.启发引导法：在学生遇到问题时，教师适时启发引导，帮助学生运用已学知识解决问题，培养学生独立思考能力。
4.评价反馈法：对学生的设计方案、制作过程和成果进行及时评价反馈，促进学生不断改进和提高。
教学道具素材
实验器材：电池盒、电池（干电池或锂电池）、小灯泡及灯座、滑动变阻器、导线、开关、绝缘胶带、螺丝刀、钳子、万用表等。
制作材料：灯座外壳、灯杆材料（如塑料杆、金属杆）、灯罩材料（如纸、塑料、玻璃等）、底座材料（如木板、塑料板）。
多媒体课件：包含调光台灯的电路原理图、制作过程演示视频、优秀作品展示图片、相关物理知识回顾等资料，辅助教学。
教学过程
项目引入
情境展示
展示各种不同款式和功能的调光台灯图片或视频，引导学生观察其外观和调光效果。
现场演示一个简易调光台灯，让学生直观感受通过调节旋钮改变灯泡亮度的过程。
提出项目
向学生提出本次跨学科实践项目——制作简易调光台灯。强调这不仅涉及物理电学知识，还需要运用到其他学科知识，如技术、艺术等。
明确项目目标：制作一个能够实现亮度调节的简易台灯，要求电路连接正确、调光效果明显、外观美观实用。
学生活动
认真观看图片、视频和演示，对调光台灯产生兴趣。
了解项目内容和目标，初步思考制作过程中可能涉及的知识和技能。
设计意图：通过情境展示激发学生的兴趣和好奇心，引入项目任务，让学生明确实践目标，为后续活动做好准备。
及时评价：观察学生的反应，对积极参与思考的学生给予肯定，鼓励学生大胆想象制作过程。
知识回顾与原理分析
知识回顾
引导学生回顾电阻、变阻器的相关知识，提问：“电阻的大小与哪些因素有关？” “变阻器是如何改变电阻的？” “串联电路中电流、电压与电阻的关系是怎样的？”
通过多媒体课件展示相关知识点，帮助学生巩固记忆。
原理分析
结合调光台灯的演示，分析其工作原理。讲解调光台灯是通过滑动变阻器改变接入电路的电阻，从而改变电路中的电流，进而实现灯泡亮度的调节。
展示调光台灯的电路原理图，分析电路中各元件的作用和连接方式，强调滑动变阻器“一上一下”连接的重要性。
学生活动
积极回答问题，回顾已学物理知识。
认真听讲，结合原理图理解调光台灯的工作原理，思考各元件在电路中的作用。
设计意图：回顾物理知识为制作调光台灯奠定理论基础，通过原理分析让学生明确制作的核心原理，为后续设计和制作做好铺垫。
及时评价：对学生的回答进行点评，肯定正确答案，纠正错误观点，确保学生对相关知识理解准确。
小组讨论与方案设计
小组组建
让学生自由组合，分成若干小组，每组4 - 5人。要求小组内成员分工明确，如组长负责组织协调、记录员负责记录讨论结果、材料员负责收集材料信息等。
讨论内容
引导各小组讨论制作调光台灯的具体方案，包括电路设计、材料选择、外观设计等方面。
提示学生从物理原理出发，思考如何保证电路的稳定性和调光效果；从技术角度考虑，选择合适的工具和制作工艺；从艺术角度思考，如何设计出美观的台灯外形。
方案设计
每个小组根据讨论结果，绘制电路设计图，制定材料清单，简单描述外观设计思路和制作步骤。
教师巡视各小组讨论情况，适时给予指导和启发，如提醒学生注意电路的安全性、材料的可行性等。
学生活动
小组内成员积极讨论，各抒己见，共同确定制作方案。
绘制电路设计图，制定材料清单和制作步骤，为实际制作做好准备。
设计意图：通过小组讨论培养学生的团队协作能力和沟通能力，让学生在讨论中综合运用多学科知识设计方案，培养创新思维和实践能力。
及时评价：观察各小组讨论情况，对讨论热烈、分工明确的小组给予表扬，对遇到困难的小组提供必要的帮助和引导。
材料准备与制作实践
材料准备
各小组根据材料清单，领取相应的实验器材和制作材料。材料员负责检查材料的完整性和质量。
教师再次强调使用工具和材料时的安全注意事项，如正确使用螺丝刀、防止触电等。
制作实践
学生按照设计方案开始制作简易调光台灯。先进行电路连接，将电池盒、开关、滑动变阻器、小灯泡灯座用导线正确连接起来，注意滑动变阻器的连接方式和导线的绝缘处理。
完成电路连接后，进行外观组装，将灯座、灯杆、灯罩、底座等部件组装在一起，使用螺丝刀、胶水等工具固定。
在制作过程中，小组成员分工协作，共同解决遇到的问题，如电路不通、部件不匹配等。教师巡视各小组制作情况，及时给予技术支持和指导。
学生活动
认真准备材料，仔细检查材料质量。
小组协作进行制作，按照制作步骤有序操作，遇到问题共同讨论解决。
设计意图：通过实际制作，让学生将理论知识转化为实践操作，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，培养学生的耐心和细心。
及时评价：观察学生的制作过程，对操作规范、团队协作良好的小组给予肯定，对出现问题的小组引导其分析原因，鼓励学生积极解决问题。
调试与评估
调试检测
各小组完成制作后，对调光台灯进行调试。闭合开关，调节滑动变阻器，观察灯泡亮度是否能按照预期进行调节。使用万用表检测电路中的电流和电压，确保电路工作正常。
如果发现调光效果不理想或电路存在问题，小组成员共同分析原因，进行排查和修复，如检查导线连接是否松动、变阻器是否损坏等。
评估交流
每个小组派代表展示并介绍自己小组制作的调光台灯，包括设计思路、制作过程、调光效果等。
其他小组学生进行提问和评价，从电路原理、制作工艺、外观设计等方面提出优点和不足之处。教师也参与评价，重点从物理原理的应用、跨学科知识的融合等方面进行点评，肯定学生的创新点和努力，同时指出存在的问题和改进方向。
学生活动
认真调试台灯，检测电路性能，分析并解决出现的问题。
听取其他小组的展示和介绍，积极提问和评价，学习他人的优点，反思自己小组的不足。
设计意图：通过调试培养学生的科学探究能力和解决问题的能力，通过评估交流促进学生之间的学习和交流，培养学生的批判性思维和表达能力。
及时评价：对各小组的调试情况和展示表现进行全面评价，对调试成功、展示清晰的小组给予表扬，对存在问题的小组提出具体的改进建议。
总结与拓展
1.总结回顾
引导学生回顾本次跨学科实践活动的全过程，包括项目引入、知识回顾、方案设计、制作实践、调试评估等环节。
强调物理知识在制作调光台灯中的核心作用，以及跨学科知识融合的重要性，如技术知识用于工具使用和制作工艺，艺术知识用于外观设计等。
2.拓展延伸
鼓励学生思考如何进一步改进调光台灯的设计和性能，如采用更先进的调光技术（如PWM调光）、优化外观设计使其更具创意等。
引导学生将本次实践活动的经验和方法应用到其他实际问题的解决中，培养学生的创新意识和实践能力。
3.学生活动
跟随教师引导，回顾实践活动过程，总结自己在知识、技能和团队协作等方面的收获。
思考拓展问题，提出自己的改进想法和应用设想。
4.设计意图：通过总结回顾，帮助学生梳理知识和技能，强化跨学科意识；通过拓展延伸，激发学生的创新思维，培养学生的实践应用能力。
5.及时评价：对学生的总结和拓展思考进行积极回应，肯定学生的收获和想法，鼓励学生在今后的学习和生活中继续探索创新。
教学反思
成功之处：项目驱动法有效激发了学生的学习兴趣和积极性，学生在小组合作中充分发挥主观能动性，积极参与方案设计、制作实践等环节，培养了团队协作、创新思维和动手实践能力。通过知识回顾和原理分析，学生将物理知识与实际应用紧密结合，深化了对物理概念的理解。在调试与评估环节，学生通过自主调试和相互评价，提高了问题解决能力和批判性思维。
不足之处：部分学生在将物理原理转化为实际电路设计时存在困难，需要教师更多的引导和帮助。在制作过程中，由于时间有限，部分小组未能充分完善作品，如外观设计不够精细、调光效果不够理想等。另外，在跨学科知识融合方面，虽然学生有一定的意识，但在实际应用中还不够深入，如艺术设计与物理性能的结合不够紧密。
改进措施：在今后的教学中，加强对电路设计的指导，通过更多实例和练习帮助学生掌握将物理原理应用于实际设计的方法。合理安排教学时间，给予学生更充裕的制作时间，确保学生能够完成高质量的作品。在跨学科知识融合方面，提供更多跨学科案例和引导，鼓励学生在设计和制作过程中深入思考不同学科知识的相互作用，提高学生的综合素养。