问题导向式教学【教学设计】《宇宙航行》（人教）.docx

宇宙航行蚌埠第二中学 渠雷雷教学模式介绍以问题为导向的教学方法（problem-based learning，PBL），是基于现实世界的以学生为中心的教育方式， 1969 年由美国的神经病学教授 Barrows 在加拿大的麦克马斯特大学 首创，目前已成为国际上较流行的一种教学方法。以此类教学法出名的包括荷兰顶级大学马斯特里赫特大学等世界著名院校。与传统的以学科为基础的教学法有很大不同，PBL 强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主； PBL 将学习与更大的任务或问题挂钩，使学习者投入于问题中；它设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。设计思路说明本节课利用“以问题为导向的教学方法(PBL)”教学模式，以问题为基础，以学生为主体，以教师为导向的启发式教育，以培养学生的能力为教学目标。PBL教学法的精髓在于发挥问题对学习过程的指导作用，调动学生的主动性和积极性。本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑思考启发引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。教材分析宇宙航行不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。 本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教学目标（一）知识与技能1了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。2知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。3理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。（二）过程与方法1在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。2通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。（三）情感态度与价值观1通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情。2通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。3感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。教学重难点重点：1第一宇宙速度的推导。2卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。难点：卫星的发射速度与运行速度的关系。课前准备课件、视频素材、动画素材等教学过程引入牛顿的思考探究：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？先让学生思考、讨论，教师可根据学生情况引导学生思考。我们知道，在地面上将一个物体水平抛出，若抛出时速度越大，则落地点距抛出点的水平距离越大。如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？（不能）早在16世纪道的牛顿就曾思考过这个问题。（播放卫星发射原理动画，并向学生分析）从力的角度来说：合力的方向与它的速度方向不在同一直线上从运动学的角度来说：物体的加速度方向与速度方向不在同一直线上 从地球上最高的山峰上将物体水平抛出，速度越大，落地点就越远。如果抛出的速度足够大，物体就不在落回地面，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。宇宙速度探究：以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？1第一宇宙速度物体最终绕地球表面做匀速圆周运动，引力为其做圆周运动提供向心力。代入数据得v=79km/s这就是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，结果会怎样呢？2第二宇宙速度当抛出物体的速度继续增大，地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力，物体将会脱离地球引力，离开地球。这个速度为v=112km/s。我们把v=112km/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。3第三宇宙速度物体脱离地球引力的束缚后，还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=167vkm/s。这个速度叫做第三宇宙速度。卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。探究：目前为止，人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？学生可能的答案：质量、轨道半径我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动，则有可得：结论：线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关，仅由轨道半径决定。人造卫星的发射速度与运行速度（播放嫦娥一号发射的模拟视频，让学生了解卫星发射的全过程，学生也将对发射速度和运行速度有一个了解。）1发射速度发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。2运行速度运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。梦想成真学生先阅读，然后教师简述补充。（借助于多媒体，一边向学生展示，一边介绍，注意情感态度与价值观目标的实现。）课堂小结尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？这些都是留给大家待以解决的