跨学科实践“为‘天宫课堂’设计一个小实验”（教学设计）-2024-2025学年八年级物理下学期项目化课程案例

跨学科实践“为‘天宫课堂’设计一个小实验”（教学设计）-2024-2025学年八年级物理下学期项目化课程案例科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）跨学科实践“为‘天宫课堂’设计一个小实验”（教学设计）-2024-2025学年八年级物理下学期项目化课程案例设计意图嗨，同学们！今天我们要来设计一个有趣的实验，为“天宫课堂”增添一份特别的色彩。🌟结合我们八年级物理下学期的课程内容，我们将运用所学知识，为太空中的宇航员们设计一个小实验。🚀这个实验不仅能够巩固我们的物理知识，还能激发我们对科学探索的热情。🌈让我们一起动手，开启这场跨学科实践的奇妙之旅吧！🎉核心素养目标分析在本章节的跨学科实践中，我们旨在培养学生的创新意识、实践能力和团队合作精神。学生将通过设计“天宫课堂”小实验，学会将物理知识与实际情境相结合，提高问题解决能力。此外，通过小组合作，学生将锻炼沟通协作和团队管理能力，同时增强科学探究的乐趣和责任感。教学难点与重点1.教学重点，

①理解并运用牛顿第三定律（作用力与反作用力）设计实验，确保实验的物理原理正确。

②掌握实验设计的基本步骤，包括实验目的、假设、方法、器材选择、数据收集和分析等。

③学会运用科学方法进行实验，包括观察、记录、分析结果，并能对实验数据进行合理解释。

2.教学难点，

①实验方案的创新性和可行性，需要学生具备一定的创新思维和实际操作能力。

②实验中可能出现的误差分析及解决方案，这对学生的逻辑思维和问题解决能力提出了挑战。

③小组合作中的沟通与协调，学生需要学会如何在团队中有效交流，共同推进实验的进展。教学资源准备1.教材：确保每位学生都备有八年级物理下学期教材，以便查阅相关物理原理。

2.辅助材料：准备与实验设计相关的图片、图表和视频，帮助学生直观理解实验原理。

3.实验器材：准备实验所需的各类物理器材，如弹簧秤、天平、计时器等，并确保其安全可靠。

4.教室布置：设置分组讨论区和实验操作台，方便学生进行实验操作和小组讨论。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对“天宫课堂”实验设计的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“同学们，你们有没有想过，如果我们在太空中上课会是什么样子？”

展示一些关于太空和宇航员生活的图片或视频片段，让学生初步感受太空的神秘和实验的趣味性。

简短介绍“天宫课堂”的背景和目的，为接下来的实验设计学习打下基础。

2.“天宫课堂”实验设计基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解实验设计的基本概念、步骤和注意事项。

过程：

讲解实验设计的基本原则，包括科学性、可行性、创新性等。

详细介绍实验设计的步骤，从提出问题、制定假设、设计实验方案到数据收集和分析。

3.“天宫课堂”实验案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解实验设计的特性和重要性。

过程：

选择几个“天宫课堂”中的实验案例进行分析，如失重环境下的物体运动、太空中的液体表面张力等。

详细介绍每个案例的背景、实验目的、设计思路和实验结果，让学生全面了解实验设计的多样性。

引导学生思考这些案例对太空探索的意义，以及如何将地球上的物理知识应用于太空实验。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个“天宫课堂”实验案例进行深入讨论。

小组内讨论该案例的实验设计、可能遇到的挑战和解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对实验设计的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括实验设计思路、预期结果和改进建议。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调实验设计的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括实验设计的基本原则、步骤和案例分析。

强调实验设计在科学探索和太空研究中的价值和作用，鼓励学生将所学知识应用于实际问题的解决。

布置课后作业：让学生设计一个简单的“天宫课堂”实验，并撰写实验报告，以巩固学习效果。教学资源拓展1.拓展资源：

-太空物理现象介绍：可以拓展学习太空中的物理现象，如微重力环境下的物体运动、太空中的液体行为等，这些内容与课本中关于牛顿运动定律和流体力学的内容密切相关。

-宇航员生活实验：介绍宇航员在太空中进行的实验，如无重力条件下的植物生长实验、微重力环境下的化学反应实验等，这些案例可以激发学生的兴趣，并加深对物理原理的理解。

-天文学知识：结合课本中的光学和天体物理学知识，可以拓展学习太阳系天体的知识，如行星、卫星、小行星等，以及它们与地球的相互作用。

2.拓展建议：

-阅读科普书籍：推荐学生阅读关于太空探索和物理实验的科普书籍，如《太空旅行者的手册》、《宇宙的奥秘》等，这些书籍能够提供丰富的背景知识和实验案例。

-观看教育视频：利用网络资源观看与太空物理实验相关的教育视频，如国家天文台的科普视频、NASA的公开课等，这些视频能够以直观的方式展示实验过程和结果。

-实验模拟软件：介绍一些在线实验模拟软件，如PhETInteractiveSimulations，让学生通过虚拟实验了解物理现象，这种互动式学习有助于加深对物理原理的理解。

-科学杂志订阅：鼓励学生订阅科学杂志，如《科学美国人》、《物理世界》等，这些杂志会定期发布最新的科学研究成果和科普文章。

-小组研究项目：组织学生进行小组研究项目，选择一个与“天宫课堂”实验设计相关的主题，如太空中的材料科学、生物医学工程等，通过实际操作和研究，提升学生的综合能力。

-参观科学展览：利用节假日或周末时间，组织学生参观科学博物馆或科技展览，实地体验科学实验和科技产品，激发学生对科学的兴趣和好奇心。教学反思这节课过得真快，一转眼就结束了。回顾今天的课堂，我有一些感悟和反思。

首先，我觉得今天的课堂气氛非常好，学生们都积极参与到实验设计中来，这让我感到非常欣慰。在讨论“天宫课堂”实验的时候，我注意到同学们的思维非常活跃，提出了很多有创意的想法。这让我意识到，学生们对科学的兴趣是存在的，关键在于如何激发和引导。

在教学过程中，我发现自己在讲解实验设计原则和步骤时，可以更加生动形象。比如，在讲解实验假设时，我使用了“如果...那么...”的句式，让学生更容易理解。此外，我还结合了一些实际案例，使抽象的原理变得具体可感。

在案例分析环节，我选择了一些与学生生活紧密相关的案例，如太空中的植物生长实验。这样做不仅提高了学生的兴趣，还让他们意识到物理学在日常生活中的应用。然而，我也发现，有些学生对一些复杂的概念理解起来还有难度。对此，我打算在今后的教学中，采用更加直观的教学手段，如实验演示、多媒体教学等，以帮助学生更好地掌握知识。

在小组讨论环节，我发现学生们在表达自己观点时，有时会显得有些紧张。这可能是由于他们害怕表达不准确或者担心被他人否定。因此，在今后的教学中，我需要更多地鼓励学生，让他们敢于表达、勇于表达。同时，我也会引导学生们学会倾听他人的意见，培养他们的团队协作能力。

课堂展示环节，各组代表的表现让我印象深刻。他们不仅清晰地介绍了自己的实验设计，还提出了很多有价值的改进建议。这让我认识到，学生的创新能力是值得肯定的。在今后的教学中，我将更多地鼓励学生进行创新思维训练，培养他们的创新精神。

当然，今天的课也有不足之处。例如，在讲解实验设计步骤时，我可能讲得有些快，导致一些学生没有跟上节奏。针对这个问题，我将在今后的教学中，注意调整自己的语速，确保每个学生都能跟上课堂的进度。课后作业为了巩固学生对“天宫课堂”实验设计的学习成果，以下是一些课后作业题目，旨在帮助学生深入理解课本知识点，并提高他们的实验设计能力。

1.实验设计题：

设计一个实验，验证在失重环境下，物体的自由落体运动是否仍然遵循牛顿第二定律。请列出实验目的、假设、实验步骤、所需器材和预期结果。

答案示例：

-实验目的：验证失重环境下物体自由落体运动是否遵循牛顿第二定律。

-假设：在失重环境下，物体的加速度与重力加速度相同。

-实验步骤：

1.准备一个弹簧秤、一个重物和一个可以产生失重环境的装置（如离心机）。

2.将重物挂在弹簧秤上，记录其重量。

3.将装置启动至失重状态，再次记录重物的重量。

4.比较两次重量数据，分析结果。

-预期结果：失重状态下，重物的重量应与地面上的重量相同，验证牛顿第二定律。

2.创新实验题：

设计一个实验，探索在微重力环境中，不同形状的物体下落速度是否相同。请详细描述实验方案。

答案示例：

-实验目的：比较微重力环境中不同形状物体的下落速度。

-实验步骤：

1.准备一个微重力环境模拟装置（如气浮装置）。

2.选择不同形状的物体，如球体、立方体、圆柱体。

3.将物体分别放入微重力环境，同时启动计时器。

4.记录每个物体从释放到触地的时间。

5.分析数据，比较不同形状物体的下落速度。

-预期结果：不同形状的物体在微重力环境中的下落速度可能不同，具体取决于物体的形状和空气阻力。

3.误差分析题：

在进行“天宫课堂”实验时，可能会遇到误差。请列举三种可能的误差来源，并说明如何减小这些误差。

答案示例：

-误差来源1：测量工具的精度限制。

减小误差方法：使用更高精度的测量工具，如高精度计时器。

-误差来源2：环境因素，如空气流动。

减小误差方法：在封闭环境中进行实验，减少外界因素干扰。

-误差来源3：人为操作错误。

减小误差方法：多次重复实验，确保操作的一致性。

4.应用题：

如果你想在太空中进行一个关于液体表面张力的实验，请设计一个实验方案，并说明为什么这个实验在太空中进行更有意义。

答案示例：

-实验方案：使用透明容器，在微重力环境中观察液体的表面张力变化。

-实验意义：在太空中，由于没有重力，液体的表面张力作用更为明显，可以更清晰地观察到表面张力的效应，这对于理解液体在太空中的行为具有重要意义。

5.小组合作题：

你的小组被分配了一个任务，为“天宫课堂”设计一个关于失重环境下植物生长的实验。请列出实验目标、假设、实验步骤和预期结果。

答案示例：

-实验目标：研究失重环境下植物的生长情况。

-假设：失重环境不会显著影响植物的生长。

-实验步骤：

1.准备两组植物，一组在地面环境中生长，一组在模拟失重环境中生长。

2.定期测量两组植物的生长高度和叶片面积。

3.记录并比较两组植物的生长数据。

4.分析数据，得出结论。

-预期结果：失重环境下的植物生长情况与地面环境下的植物生长情况进行比较，分析失重对植物生长的影响。教学评价与反馈1.课堂表现：

学生们在课堂上表现出较高的参与度，对于“天宫课堂”实验设计的话题表现出浓厚的兴趣。大部分学生能够积极思考，提出问题，并参与到讨论中。课堂氛围活跃，学生们在互动中学习，体现了良好的学习态度。

2.小组讨论成果展示：

在小组讨论环节，各小组都能够根据实验案例，提出自己的设计方案。学生们在讨论中展现了良好的团队合作精神，能够倾听他人的意见，并在此基础上提出自己的见解。小组展示时，学生们表达清晰，逻辑性强，展示了他们对实验设计过程的深入理解。

3.随堂测试：

通过随堂测试，我发现学生们对实验设计的基本原则和步骤掌握较好。在测试中，学生们能够正确运用所学知识，对实验中的潜在问题进行分析。然而，部分学生在处理复杂问题时，仍存在一定的困难，需要进一步加强对实验设计的深入理解和应用。

4.学生反馈：

学生们对本次课的教学内容给予了积极的反馈，他们认为实验设计的学习很有趣，能够将理论知识与实际操作相结合。同时，学生们也提出了一些改进建议，如增加实验操作的演示环节，以便更好地理解实验原理。

5.