8年级物理跨学科融合主题学习案例：伟大工程都江堰之排沙之谜（3课时）

11跨学科主题学习课程规划表课题名称伟大工程都江堰之排沙年级八年级之谜涉及学科物理：密度知识、运动与相互作用主题中简单的力学知识等。历史：战国时期的社会变革等。地理：都江堰的地理位置、水系特征及文化遗产等。工程技术：风选法、浮选法、重选法等。意义价值都江堰工程是我国古代的伟大工程之一，是集科技与工程、地理、历史、政治等多方面智慧的结晶，体现了我国古代灿烂而先进的文化。研究都江堰工程的奥秘，不仅有利于学生深入理解物理原理和发展解决工程技术问题的能力，也有利于学生提升文化自信，涵养家国情怀。本课题围绕密度概念及相关知识，充分关联历史、地理、工程技术等多学科知识及课程资源，以任务为驱动，引导学生开展学习实践活动。学生不但可以在活动中深刻理解密度知识，对物质的属性有进一步认知，并将密度知识与相关力学知识进行关联，逐步建构起完整的初中物理知识体系；还能培养综合运用不同学科视角对同一问题进行观察、认知、理解的意识。通过两千多年前中国的伟大水利工程都江堰这一主线，引导学生深切体会中华民族的灿烂文化和智慧，领略知识在人类文明进程中的重要价值，激发学生学习热情，促进学生勤于思考、敢于创新，积极把物理知识应用于产品设计、工程技术等实践活动中。学习任务初步了解物质的属性，深入理解密度概念，了解密度知识在生产、生活及工程技术中的应用，初步形成从密度的视角去认识物质的物理观念。进行学科内不同主题知识的融合，综合运用密度、力学知识对都江堰的排沙之谜进行分析。观察生活，寻找尽可能多的与密度相关的实际应用案例，开展设计竞赛。开阔视野，将物理知识与地理、历史、工程技术等知识融合，综合分析都江堰的历史地位、现实价值及技术应用。学习目标1.通过对密度这一物质属性的认知，将密度知识主动应用于分析和解决简单的实际问题，逐渐养成从物质属性的视角去观察、认识、理解物质世界的意识，初步形成物质观念。2.在深入理解密度概念，运用密度知识、力学知识对实际问题进行分析、解决、交流讨论等过程中，能将复杂情境模型化，提升对问题的推理、论证和质疑创新的科学思维能力。3.能在真实情境下，运用物理、工程技术等学科知识和技能设计并完成混合物分离的实验探究活动，探索实际问题的解决方案并加以有效实施。在已有的科学探究基础上，持续提升科学探究能力。4.通过跨学科知识的融合，以及学习、操作、交流、讨论过程，认识密度知识在生产、生活及工程技术中的大量应用，激发学习热情，开阔认知视野，能从历史、地理、工程技术的角度去领略都江堰这一伟大工程，关注科学技术对社会发展、自然环境及人类生活的影响，增强社会责任感。重点难点重点：11.深入理解密度知识，并将密度知识与部分初中力学知识关联起来，应用于分析、解决实际问题，从物质属性的角度认知物质世界，形成初步的物质观念。2.通过对都江堰工程技术的分析，结合历史、地理等学科知识，提升科学思维能力以及跨学科实践的意识和能力，激发学习热情和社会责任感。难点：在学习并理解物理知识的前提下，主动将所学知识关联起来，综合分析并创造性解决实际问题。学情分析出于长期养成的学习和思维习惯，学生对于物理知识的学习还习惯于单纯的记忆和简单常规试题的反复演练。对于将知识与实际问题相联系的跨学科实践的学习方式，还需要更多引导和培养，在推理与论证能力、交流与解释能力、质疑与创新能力、动手操作能力等方面还需有意识地加强培养。学生对于密度知识，还停留在浅层的记忆水平，没能从密度是表征物质属性的物理量、密度知识在解决生产生活中的实际问题等角度去认识和理解。尤其是将密度知识与流体问题、浮力问题、压强问题等关联起来进行综合运用的能力还需循序渐进、持之以恒地培养。密度是初中物理中相对复杂的一个物理量，学生理解起来比较困难，应用于传统解题计算则更加困难，学生往往因此产生畏难情绪甚至厌学心理。采用跨学科实践学习方式有利于学生从繁复的“题海”训练中摆脱出来，在新的学习方式中，激发起学习热情，促进核心素养的形成和发展。课程实施规划学习主题任务实践任务课时选题任务课时1（创设真实情理原理。境，明确实践课题）规划任务2：讨论“密度知识在工程中的应用”活动实施方案。（确定任务方案，明确实践步骤）实施任务课时2（建构相关知在生产生活中的应用。识，经历实践过任务程）场比赛。任务5：认识、理解游戏背后的工程技术。任务6：课外开展实践活动，形成实践活动成果。课时3总结任务7：展示、答辩、评价、交流成果。（展示实践成果，总结交流评价）2跨学科主题学习课时教学设计表第1课时学习任务任务1：领略伟大而神奇的都江堰工程，讨论飞沙堰排沙的物理原理。任务2：讨论“密度知识在工程中的应用”活动实施方案。学习目标1.领略都江堰工程的历史背景、地理要义、社会价值和人文价值，感受中华先贤在科技领域的聪明才智，理解科学技术和工程的最终目的都是为了推进人类文明的不断进步，增强家国情怀和社会责任感。2.聚焦都江堰工程的飞沙堰部分，根据视频、相关文本资料及地理知识，绘制都江堰的平面图，结合密度及相关力学知识分小组讨论飞沙堰的排沙原理，发展模型建构、科学推理和科学论证能力。3.通过阅读文本资料，分析、解释其中的物理原理，并将个人观点与小组结论做比对，对不同观点提出疑问并讨论，提升质疑创新的科学思维。重点难点重点：1.领略都江堰工程的重要价值，感受其伟大所在。2.分析飞沙堰的排沙原理，运用该物理原理解释其他自然现象。难点：利用密度与力学知识综合分析、解释飞沙堰的排沙原理。学情分析学生在七年级历史和八年级地理的学习中已经涉及都江堰，对都江堰已有初步印象或一定了解。学生在小学科学学习中对密度和浮力、压力、重力等知识也有一定认识，但还不能深入理解，更不能对实际现象进行综合分析。教师需要从历史、地理及物理学科的多重视角，对都江堰工程的社会价值、历史价值、科学价值、地理环境等进行深度介绍，培养学生综合分析、科学审视、辩证思考问题的意识和习惯，现象进行解释。教师需要在实践活动中，充分利用都江堰工程的科学价值，引导学生运用物理知识对其进行深层分析，在培养科学思维的过程中，深刻体会都江堰工程的神奇。教学过程任务1：领略伟大而神奇的都江堰工程，讨论飞沙堰排沙的物理原理。实践意图学生活动教师组织学业要求1.领略都江堰工程1.能运用物理知的伟大和我国古代而富有情感的语言简要介绍都江堰工定逻辑和理论依据生家国情怀和社会江堰工程带来的内点。人文素养。巧妙构思和重要价主要关注点。2.领悟实际问题中2.引导学生领悟解值。2.引导学生聚焦飞2.聚焦飞沙堰的排沙堰排沙设计进行步的跨学科综合分不仅需要学科内知析思考问题的意实际情况给予适当识。知识进行综合运提供的文本材料(如提示或指导。3.能对别人的观点3用。《都江堰历史浅3.组织学生进行小进行理性分析和判3.通过小组讨论阅说》)，对文章的有组研究、分享交流。断并做出客观的评关分析和观点进行价。分析、讨论、比较。适当点评。4.引出本跨学科实学推理、批判质疑、要介绍本组对飞沙践活动的主题“密解释交流等能力。堰排沙原理分析的度知识在工程中的4.使学生明确本跨学科实践活动的主以及对文本材料中总任务。题及将要实施的活不同观点的分析比动总任务。较。4.明确本跨学科实任务。任务2：讨论“密度知识在工程中的应用”活动实施方案。实践意图学生活动教师组织学业要求在参与实施方案的1.提供“伟大的都能设计简单的跨学体研究课题。江堰工程”“密度科实践方案。识和学习责任感。2.根据所选题目分组讨论小组实践活个研究课题供学生职责明确。介绍。2.指导学生进行方保各小组能较为顺利地实施。4跨学科主题学习课时教学设计表第2课时学习任务1.讨论并理解密度是表征物质属性的物理量，密度知识在生产生活中的应用。2.竞赛游戏“善用知识的工程师”，举行分离混合物现场比赛。3.认识、理解游戏背后的工程技术。学习目标1.通过对密度知识本身、密度知识在分析和解决生产生活实际问题中的案例的深入讨论，对密度这一物理量在物质的表征意义、认识研究、应用价值等方面，有进一步的认识和理解，深化对知识价值的认知。2.面对真实问题，能主动运用物理、工程技术等学科知识和技能设计并完成混合物分离的实验探究活动，探索实际问题的解决方案并加以有效实施。3.领会真实问题的学科综合性，增强解决真实问题的学科知识融合意识。重点难点重点：1.对密度知识进行深入研讨和理解，了解密度知识在解决生产生活实际问题中的应用。2.用物理、工程技术等知识解决混合物分离的真实问题。难点：运用密度及相关知识设计分离混合物的方法。学情分析通过第1课时，学生加深了对物质基本性质和基本物理量之间关系的理解，能用密度等物理知识对相关自然现象做出基本正确的解释，但

仍然缺乏运用这些知识和物理思维方法解决实际问题的能力。教师通

过创设真实任务，激发学生以任务为驱动，积极参与到解决任务的游

戏活动中，促进学生主动运用理论知识解决实际问题。学生对于游戏活动具有天然的热情，但是对于综合运用学科知识、技

术及动手操作，学生普遍较为陌生。他们可能会更多关注趣味性而忽

视了学理性，教师要注意平衡好活动的趣味性与学理性。从学生的智力发展特点分析，中学生已经具备一定的逻辑思维能力，

亲身实践能更有效地帮助他们理解物理概念和真实世界的关联性。教学过程任务3：讨论并理解密度是表征物质属性的物理量，密度知识在生产生活中的应用。实践意图学生活动教师组织学业要求1.引导学生从物质1.课前分小组对密1.对学习小组做指1.在跨学科实践中度知识进行自主学导。综合认知所涉及的2.组织各小组展示对密度这一物理量小组共识。学习成果并对成果较全面和深入的理有进一步的认知。2.各小组以演示文进行点评、总结。解。2.领会密度知识对2.从密度的视角观小组对密度知识的际问题的重要作渐完善物质观念。知识在生产生活中的认知。的实际应用案例。5任务实践意图学生活动教师组织学业要求1.利用日常生活中1.小组研究混合物1.能用物理及其他容易获得的材料和有一堆各种材料组离方案。成的混合物(如纸简单的工程与技术真实问题的竞赛游2.各小组分别展示问题。本组对混合物的分屑等)，假如你是一2.能基于真实问践活动的热情。2.在活动中领悟所短的时间内把各种物质分离开来？介决实际问题的意陈述设计思路。释。义。体验相互合作、3.各小组代表组成3.进一步理解“物凝聚智慧成功解决织学生分组讨论本问题的乐趣。方案和操作进行评组的实施方案。密度知识的认识和3.认识到密度及其实际运用。他物理知识在解决案最巧妙的小组评生产生活实际问题为“善用知识的工中的重要价值。程师”。进度。质量进行整体总堂氛围。任务5：认识、理解游戏背后的工程技术。实践意图学生活动教师组织学业要求1.强化解决真实问1.聆听教师的讲1.对运用密度知识题需要综合同一学示每一种分离方法解决实际问题的方科的不同知识以及方法与教师介绍的(如风选法、浮选法、不同学科的知识和重选法、磁选法等)了解。技能的意识。考各自的长处与不背后对应的工程技2.通过对分离混合足。术。观评价和自我反思物方法的进一步介2.领悟解决实际问的意识。题的综合性。度知识的相关工程知识在工程中的应为后续实践活动奠是与其他物理知识定基础。乃至其他学科知识相关联的综合应用。6跨学科主题学习课时教学设计表第3课时学习任务1.课外开展实践活动，形成实践活动成果。2.展示、答辩、评价、交流成果。学习目标1.在实践活动中，培养相互协作、相互学习、善于交流等人格素养。2.培养自主学习、收集、处理、应用信息、善于观察、善于总结等良好学习习惯和学习能力。3.能根据实践活动方案有目的，有计划地实施实践活动，增强真实问题解决的综合性思维及综合运用所学知识解决实际问题的能力。4.提高运用信息技术辅助学习、交流展示的能力。培养设计、动手制作、撰写报告的能力。5.通过查阅资料、走访其他学科教师、专家的跨学科学习，提高人文素养。重点难点重点：1.有序实施实践活动，获取证据，对收集的信息进行综合分析、论证及处理，并形成物化成果。2.展示、解答学习成果。难点：对实践活动进程、质量的把控。学情分析在前两课时的学习中，学生对密度知识及其应用有了较深入的理解，尤其经历了对飞沙堰排沙原理的讨论和分离混合物的学理研究、实践操作，学生对于密度与工程技术有了初步认知，综合运用知识解决实际问题的意识基本形成。这些都为本课的自主实践活动提供了一定基础。但由于本实践活动的综合性较强，多数初中生还不具备设计活动方案、有效实施和完成活动任务的能力。教师需要对学生进行具体指导，如合作学习、自主学习、收集处理信息、调查访谈、知识融合、动手制作、撰写报告、应用信息技术等方面的指导。教学过程任务6：课外开展实践活动，形成实践活动成果。实践意图学生活动教师组织学业要求1.转变学习方式和1