初中综合实践-主题2 新能源现状教学设计学情分析教材分析课后反思

《空气动力车》教学设计课程目标1.价值体认通过设计、制作完成空气动力车的过程，了解社会发展、人类生活对新能源汽车的需求，强化学生节能环保理念。2.责任担当使用3D打印笔设计制作空气动力车主体、外壳，将创意付诸实践，培养学生的实践创新意识和全局意识。通过组内成员分工、合作、设计、制作、调试、比赛等措施培养学生的担当意识。3.问题解决两人合作、组内合作解决制作过程中遇到问题的方式，培养学生的问题意识和解决问题的能力。4.创意物化学生通过使用生活中的材料和工具制作完成车体、使用3D打印笔制作完成车壳，把想法付诸实践，提高创意实现能力，培养学生智造能力。重难点及突破方法重点：解决制作空气动力车出现的问题以及对空气动力车的调试、改进。难点：设计车外壳、学习使用3D打印笔制作车外壳。突破重点的方法：组织学生制作完成空气动力车后到比赛测试区试跑，发现小车存在的问题，如：不跑、不跑直线、跑的慢等，尝试对照导学案，解决问题。成功试跑后，组织自由比赛、小组比赛或全班比赛，冠军奖励两节电池。通过比赛，激发学习兴趣，促使学生发现更多问题、加强对空气动力车改进、完善。组织全班开展经验交流分享会环节，解决制作空气动力车出现的问题。根据填写的《空气动力车测试记录单》，总结成功经验。突破难点的方法：组织头脑风暴游戏，帮助学生建模。全班共话，集思广益，打开对车外壳的认知后，教师引导学生得出如何设计车外壳科学、合理。通过播放微课介绍3D打印笔的使用方法、注意事项。制作车外壳时，循环播放，加强学习。设计简单易操作的3D打印笔使用说明书，供学生使用3D打印笔的过程中参考。活动流程（一）．教学活动流程示意图（二）．学生活动流程示意图教学方法谈话法、小组讨论法、直观演示法、任务驱动法、小组设计法、游戏教学法等。教学过程情境导入：谈话式导入（用时控制在3分钟时间左右）教师活动1.空气汽车的动力来源？2.为什么要研制空气动力车？出示汽车尾气排放，环境污染严重，石油枯竭，能源危机等图片。3.观看视频了解工作原理及我国空气动力车的研究现状。4.空气提供动力的方法不止一种，组织学生利用身边的材料也来做一辆空气动力车。学生活动回答问题并看图说明面临环境污染、能源危机，空气动力车等新能源汽车研制的必要性。看视频回答看到的空气动力车的工作原理。设计意图：通过前期授课及对学生的调查和学情诊断发现，学生对空气汽车认知较少，因此情景导入主要围绕“空气动力车”是什么、为什么研制、怎样研制这样的逻辑展开教学。通过观看图片、视频及学生自身对车的喜欢，合力激发兴趣。发出制作一辆属于自己的空气动力车后，学生跃跃欲试、迫不及待的学习热情空前高涨。（二）目标展示：出示学生目标和主要任务（三）设计制作：设计制作空气动力车主体、外壳（制作车体、比赛用时控制在40分钟时间左右；制作外壳用时控制在50分钟时间左右；）1.自学导学案，提出问题。教师活动=1\*GB2⑴．组织学生自学导学案，提出问题。引导学生学习设计师、工程师先学习理论知识，再动手实践，鼓励学生学习导学案后提出问题。=2\*GB2⑵．解答学生问题。利用展台、课件和学生一起解决问题。学生活动=1\*GB2⑴．自学导学案，提出问题：=1\*GB3①什么是自攻丝？=2\*GB3②什么是三通？=3\*GB3③自攻丝与螺丝固定在车架的哪个位置？=2\*GB2⑵．根据教师点拨，思考回答、解决上述问题。设计意图学生先学习导学案，认识元件，有针对性地提出存在疑惑的问题，为下一环节制作空气动力车奠定基础。尤其减少使用自攻丝出现的失误对整个制作过程的影响，提高课堂效率。同时这一环节的设计有助于提升学生的学习能力。2.领工具材料，制作空气动力车主体。教师活动=1\*GB2⑴．提醒两位同学领工具、材料时，合理分工，一人领工具，一人领材料。=2\*GB2⑵．讲解对制作的空气动力车的要求：=1\*GB3①主体结实，不散架。=2\*GB3②自主设计电池盒、开关位置，并固定在车架上。=3\*GB3③小车能跑，且跑直线。若小车不跑、不跑直线、跑的慢，参照导学案，尝试自主解决问题。=4\*GB3④鼓励创新，期待创意的小车。=3\*GB2⑶．讲解对同学们的要求：=1\*GB3①使用螺丝刀注意安全，元件使用不浪费、不丢失。=2\*GB3②能用准确语言描述空气动力车原理。=3\*GB3③制作完成的前6名同学可做第二辆车。=4\*GB3④尊重同伴，学会合作，分工明确，承担角色并完成任务。若出现分歧，妥善解决。=4\*GB2⑷．及时发现学生制作过程中遇到的问题，为学生提供适时、适当的帮助。学生活动=1\*GB2⑴．两人分工。凭借生活中对汽车结构的理解，一人领材料：车轮、车轴、自攻丝、螺丝、三通、电池盒、电机、风扇等，共计11种；一人领工具：螺丝刀、直尺、铅笔各一个。=2\*GB2⑵．画出设计图。领完工具的同学领取车架，检查是否平整后参照下图把设计图画在车架上。=3\*GB2⑶．制作空气动力车。参照导学案第四部分的制作步骤开始制作。制作步骤：（1）.将车架平放在桌面上，用螺丝刀在“E”扎个洞；（2）.固定自攻丝及三通。用螺丝刀将自攻丝分别固定在A、B、C、D四点上，三通拧在自攻丝上，如图1（3）.固定电机座。用螺丝把电机座固定好，拧紧螺母，电机固定在支架上，风叶装在电机上，如图3、图4；（4）.固定电池盒、开关。设计电池盒和开关的位置；用自攻丝将电池盒固定在车架上，自行确定开关的固定方法；（5）.固定车轴，装上车轮，如图2；（6）.组装电路。将电池盒、电机和开关用导线依次连接，组成电路；（7）.测试。安装电池，闭合开关，观察空气动力车运行状态；设计意图设计制作空气动力车主体部分，按照先自学导学案，提出问题，再讲解制作空气动力车要求、对同学制作过程的要求，最后取材制作逻辑顺序展开。目的是更好的达成教学目标。考虑到早取完材料和工具，学生的听讲效果就会下降，再讲要求时容易出现课堂不好控制。领材料、工具前做到合理分工，有利于培养学生合作意识与负责任的学习态度，同时减少浪费时间，有助于提高课堂效率。学生参照导学案上的步骤，进行制作，教师仅在学生遇到问题时提供适时、适当的帮助。给学生留出制作时间和空间，相信学生能力，有助于培养学生信心，提升学生的学习能力。2.测试区试跑、比赛教师活动=1\*GB2⑴．为制作完成空气动力车的同学，发放电池和《空气动力车测试记录单》。=2\*GB2⑵．组织同学到测试区试跑、比赛。试跑标准：空气动力车能跑直线5米左右。比赛规则：起跑时不能用手助推；同一比赛至少进行两轮。=3\*GB2⑶．提供给学生试跑、比赛遇到的问题及解决方案。1.若空气动力车不跑：（1）.检查方法1：闭合开关，让电风叶转动，将手掌放在风叶的前方，如果小车向你手掌的向走，说明电池的正极接到电机的负接线柱上了。解决方法：电池的正极接到电机的正接线孔上，负极接到电机的负接线孔上；（2）.检查方法2：一只手拿着车架，另一只手左右推动车轴，两要车轴左右移动是否顺畅，如果车轴不能移动，说明自攻丝顶到了车轴。解决方法：用螺丝刀松一松自攻丝。2.若空气动力车不跑直线：检查方法1：观察两车轴是否平行；检查方法2：看一下四个自攻丝的松紧度是否一致。解决方法1：调整使两车轴平行；解决方法2：试用螺丝刀调整自攻丝的松紧度。3.若空气动力车跑的慢：检查方法：左右推动车轴，两根车轴左右移动是否通畅。解决方法：用螺丝刀松一松自攻丝。（4）.组织全班经验交流分享会。公布制作完成的前6名学生名单、小组冠军名单。为小组冠军奖励电池，带领学生分析得出空气动力车工作原理。学生活动=1\*GB2⑴．试跑、改进空气动力车。完成制作的同学到测试区试跑。若有问题，根据导学案提示加以改进，未完成制作的同学继续制作。先完成的同学帮助其他同学，待小组成员全部完成制作后，组长组织小组比赛，确定冠军。=2\*GB2⑵．根据改进情况，填写《空气动力车测试记录单》，=3\*GB2⑶．进行交流分享。交流空气动力车不跑、不跑直线的原因及解决措施，回答空气动力车原理。设计意图制作过程是整个课堂中的重要环节，要解决制作空气动力车的问题，就得先让学生发现问题，因此，做完小车后，让学生到测试区试跑、自由组合比赛。如发现问题，及时改进。老师必要时给予学生指点，培养学生自学的能力，合作的能力，动手解决问题的能力。只有经过反复的比赛、调试，学生发现的问题就会多，解决起来也越熟练，改进效果越好，小组比赛冠军奖励电池。这样设计，一方面，经过不断比赛、调适，学生有了发现问题、解决问题的胜负欲，另外一方面，小组内做的快的同学，为了进行比赛，会自觉主动会帮助做的慢的同学，满足不同层次的学生要求。学生将试跑过程中发现的问题、解决措施及时填写在《空气动力车测试记录单》。设计意图有以下三点：一是学生在组织的经验分享会上学生可以参考；二是落实评价中的创新、解决问题；三是让学生学有所获，不仅可以做得好，玩得好，理论文字层面也得到锻炼。组织全班开展经验交流分享会，总结空气动力车不跑、不跑直线、跑的慢的原因及解决方法，一方面，为接下来制作第二辆空气动力车的同学总结经验；另一方面，学生经过试误、改进，在动手做的过程中明白了电动机的正负极以及如何辨别。经过交流总结，学生明确了空气动力车原理：风扇转动使周围空气流动,产生小车向前运动的反推力。学习使用3D打印笔，制作空气动力车外壳。教师活动=1\*GB2⑴．组织主题为“车外壳”的头脑风暴游戏，指导学生设计科学合理的车外壳。=2\*GB2⑵．通过微课介绍3D打印笔的使用方法、作用和使用注意事项，循环播放。=3\*GB2⑶．讲解对车外壳的要求：=1\*GB3①空气汽车外壳设计合理（流线型、牢固、大小合适）、有个性（创意、美观）。=2\*GB3②外壳与车体牢固结合，不脱落。=3\*GB3③能自由取放电池。=4\*GB2⑷．讲解对同学们的要求：=1\*GB3①安全使用3D打印笔，防止烫伤。=2\*GB3②正确使用3D打印笔，不损坏、不堵塞。=3\*GB3③能表述车外壳设计思想。=4\*GB3④建议先在桌面上画平面图，再用3D打印笔打印，冷却后取下，分项拼接，呈现效果更好。=5\*GB2⑸．及时发现学生使用3D打印笔制作过程中遇到的问题，为学生提供适时、适当的帮助。学生活动=1\*GB2⑴．积极参与头脑风暴游戏，在教师的引导下，思考合理的车外壳应具备哪些特征。=2\*GB2⑵．认真观看视频，认识和学习如何使用3D打印笔。1.认识3D打印笔的进键、退键、进料口、出口、电源连接口、指示灯。2.使用方法：一看：看所用PLA线的长短与线的两端是否平滑。二进，用手指按着进键，另一指手将线托平，线会慢慢自动进入。三退，长时间不用要退线，PIA线离进口2到3厘米时用手指按退键把线退出。退线的方法：用手指压住退键2到3分钟，线会慢慢退出。进线不要推，退线不要硬拽。四放，通电后，PLA线会在190到200度之间变软，手不要触到金属笔，容易烫伤。3.注意事项：安全使用3D打印笔，防止烫伤。若烫伤，及时用冷水冲洗。设计意图使用3D打印笔设计制作车外壳是本节课难点，先因此先带领学生进行头脑风暴，集思广益，打开对车外壳的认知，再总结上述发言，师生共同讨论车外壳的设计如何科学合理。帮助学生建模，增加学生对即将要制作的车外壳的认知，同时，应用汽车外壳设计过程中流线型减小阻力、三角形的稳定性等物理数学相关原理，帮助学生实现跨学科知识的应用与迁移；考虑到大部分同学没有使用过3D打印笔，先通过播放微课介绍3D打印笔的使用方法、注意事项，再结合纸质版3D打印笔使用说明书，多个渠道教会学生快速掌握3D打印笔的使用方法，提高课堂效率。讲解对外壳设计的要求，但不统一某个标准，旨在满足不同学生审美情趣的多元化需求，使学生德育、智育、美育等多方面发展。（四）交流分享（用时控制在10分钟时间左右，组内交流5分钟，组间交流5分钟。）教师活动=1\*GB2⑴．组织组内、组间作品展示，交流分享。=2\*GB2⑵．提供交流分享方向：我的设计思想；我的创新之处；我要进一步完善的地方；我向他人学习的地方等。学生活动（1）参与小组内交流，人人发言。（2）每个组选一至两名同学展示作品。表述车体、车外壳设计思想；电池盒固定位置是否能保持车的平衡；开关是否固定、固定的位置是实用方便。设计意图本着“照顾到每一位学生”的原则，先开展小组内自评，再小组间互评两个环节。组内交流环节，为学生提供、展示一些方向，比如我的设计思想、我的创新之处、我需要完善的地方、我要向别人学习的地方，让学生交流起来有抓手，提高教学效果，不至于面面相觑不知道说什么。组间交流，每小组推荐1-2名学生上台展示，代表小组交流展示的同学奖励电池，激发学生学习兴趣，促进全班交流学习。（五）拓展提升（用时控制在5分钟时间左右）教师活动=1\*GB2⑴．展示身边的新能源汽车：潍坊氢能公交车，讲解工作原理。=2\*GB2⑵．组织课堂微话题：未来的新能源汽车。学生活动（1）了解氢能公交车的工作原理和发展现状。（2）积极思考，畅想未来新能源汽车有哪些动力来源、发展趋势等。（3）参考《空气动力车卫生整理标准》整理桌面卫生，根据《空气动力车评价量表》进行同学自评、组长互评。设计意图拓展提升环节，使学生了解新能源汽车的种类以及工作原理和发展现状，进一步明确新能源汽车存在的重要性和必要性，提高学生的节能环保意识，树立保护环境、低碳出行理念，激发爱国主义情怀。四、教学资源（一）.材料（二）.工具螺丝刀（二）.工具剪刀、铅笔、直尺、3D打印笔、车架。五、教学评价量表根据《综合实践活动指导纲要》指导思想设计本评价量表。在课前准备环节为学生明确评价，讲解《空气动力车评价量表》的内容及如何让进行评价。旨在评价先行，为后面的各教学环节做好铺垫。实施过程中，将评价内容转化为对空气动力车主体、外壳以及对学生过程表现的具体要求，呈现给学生。旨在让评价贯穿始终，为各教学环节的有效实施提供保障。评价量表详细内容如下。六、附件（见文末）1.3D打印笔使用说明书。2.卫生整理标准。附件：3D打印笔使用说明书1.插上1.插上电源，预热（轻按多功能键）预热标志：下方红灯预热标志：下方红灯闪烁；预热完成：红灯不再闪烁。2.预热2.预热完成，进料（轻按多功能键）打印材料PLA：打印材料PLA：取1-2米，低于20厘米建议不要使用；2.材料两端有拉丝不要用，剪掉。3.若中途3.若中途暂停（轻按多功能键）4.恢复使用4.恢复使用（轻按多功能键）当材料末端离进料口3-5厘米时（一食指长）及时退线，以防堵塞。当材料末端离进料口3-5厘米时（一食指长）及时退线，以防堵塞。使用时手指不要一直压在两个键上，以防损坏。5.退线5.退线（长按多功能键3秒左右）卫生收拾标准整理1.导学案叠放，置于打印材料下方。2.分装盒套放，置于打印材料上方。3.桌面上设计图擦掉。4.3D打印笔散热后放回金属盒下方。上交铅笔、橡皮、剪刀、直尺、螺丝刀、胶水等工具和材料放回原处。扔掉橡皮屑、废弃打印材料等扔到教室前方垃圾箱。《空气动力车》学情分析在学情方面，初中阶段的学生，对外界事物有强烈的求知欲和好奇心，对生活、环境、科技前沿的事物比较关注。同时具备了一定的分析和解决问题的能力。根据皮亚杰建构主义学习观和实用主义“做中学”理论，学生不是空着脑袋进入课堂的，根据生活经验，学生对利用空气作为一些装置的动力有一些感性的认识，为教学的顺利展开做出铺垫。空气动力车设计与制作环节，需要学生具备一定的机械设计、美术绘图等跨学科知识。初中阶段学生，已经具备这些跨学科实践性基础知识。本节课是从新能源的应用出发，是理论与实践密切结合的综合实践活动课程。契合《综合实践活动指导纲要》从生活情境中发现问题，转化为活动主题，通过探究、服务、制作、体验等方式，培养学生综合素质的跨学科实践性课程。尤其是车外壳的设计与制作有利于促进学生全面而有个性的发展，有利于培养学生的创新实践能力与科学精神。《空气动力车》效果分析以学生为主体，突出学生的主体地位是综合实践活动课程的中心思想。本节课注重突出学生的探究实践活动，完成了预定的教学目标，教学环节设计完整全面。符合综合实践活动课程以实验探究为基础，突出创意物化理念，形成设计作品，实现理论与实践结合。视频导入，激发学生的学习兴趣；任务呈现，使学生对学习有心理准备；小组合作，有利于发现解决问题；交流分享，取长补短；课程建立了完善的评价体系，涉及作品评价和学习态度两个维度创新意识、问题解决、学习态度等四方面内容。组内外评价相结合，注重自我评价，保证评价的民主、真实和公正，教师评价在学生评价的基础上总结提升完善。该课程开课以来一直作为学校的重要课程。2017年3月荣获潍坊市优秀课例展演一等奖；以该课例为基础的课例展演荣获创新技能大赛基地优秀课例展演第一名，2017年9月获潍坊市第十五届政府成果一等奖。《空气动力车》教材分析“能源的现在与未来”是科技版《综合实践活动（九年级）》教材中的内容。共分为身边的能源、新能源现状、太阳能的利用三个主题，根据我校实际情况，教研团队自主设计开发了指向新能源利用的《空气动力车》主题课程。面对传统能源日益短缺及环境污染，社会发展和人们的生产生活需要，各个国家对能源结构进行调整已经成为能源发展面临的重要任务，寻找新能源替代新能源迫在眉睫。利用空气动力学反冲原理，压缩空气使小车前进。通过设计制作空气动力车，学生将创新物化，将跨学科实践性知识与实践相结合，培养动手操作和解决实际问题的能力。学生通过学习能源现状，了解能源危机、环境污染现状，了解新能源动力车发展背景。学习新能源动力汽车的种类以及工作原理和发展现状，进一步明确新能源开发的重要性和必要性，提高学生的节能环保意识，树立保护环境、低碳出行理念，激发爱国主义情怀。《空气动力车》评测练习第第组成员：1.小车跑（勾选是或否）（1）若小车跑，请尝试用自己的话描述空气是如何为小车提供动力的（原理）：（2）若小车不跑，请说明原因及你的解决措施：我们发现小车不跑原因：我们的解决措施：2.小车跑直线（勾选是或否）（1）若小车不跑直线，请说明原因及解决措施：我们发现小车不跑直线原因：我们的解决措施：第组成员：1.小车跑（勾选是or否）（1）若小车跑，请尝试用自己的话描述空气是如何为小车提供动力的（原理）：（2）若小车不跑，请说明原因及你的解决措施：我们发现小车不跑原因：我们的解决措施：