七年级科学下册《力的存在》核心素养教学设计

七年级科学下册《力的存在》核心素养教学设计

一、教学背景分析

（一）教材定位与内容解构

本课选自浙教版初中科学七年级下册第三章“运动和力”第二节，是学生系统学习力学知识的逻辑起点。教材从生活现象入手，通过“感受力”“观察力的作用效果”“测量力”三个递进板块，引导学生从定性感知走向定量描述，为后续学习重力、弹力、摩擦力以及二力平衡奠定概念基础。本节内容承上——延续了小学科学中对“推、拉、提、压”的初步认识，启下——为八年级“压强”“浮力”及高中物理“牛顿运动定律”埋设认知锚点。教材编排凸显“现象→本质→应用”的科学认识论路径，内隐“模型建构”“证据推理”等科学思维要素。

（二）学情精准画像

七年级学生平均年龄13岁，处于皮亚杰具体运算阶段向形式运算阶段过渡期。生活经验层面：学生对“力气”“推力”等词耳熟能详，但存在前科学概念，如认为“只有活的物体才能施力”“相互接触才能产生力”等。认知能力层面：具备初步观察、描述能力，但抽象概括水平较低，对“力是物体间的相互作用”这一本质的理解存在困难，需依赖大量具身活动搭建支架。学习心理层面：对动手实验抱有浓厚兴趣，但实验规范性意识薄弱，且易被新奇器材分散注意力，需通过结构性任务设计引导聚焦核心问题。

（三）课程标准对标

依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》，本课对应核心概念4“物质运动与相互作用”中的4.1“力是物体间的相互作用”。具体要求为：知道力是物体对物体的作用；能通过常见事例和实验感知力，描述力的作用效果；会用弹簧测力计测量力的大小；能用力的示意图表示力的三要素。课标强调在真实问题情境中发展学生“科学探究”“模型理解”与“社会责任”素养。

（四）跨学科融合视角

本课可自然融入工程学（起重机吊臂受力分析）、体育学（投掷铅球发力技巧）、艺术（雕塑形变中的力）等维度，并渗透中华优秀传统文化——汉代“借力”智慧、古建筑榫卯结构中的力的传递，培育文化自信与工匠精神。

二、教学目标与核心素养进阶

（一）科学观念

通过对生活实例的甄别与实验现象的归纳，学生能确认力是物体对物体的相互作用，破除“力维持运动”等迷思概念，初步形成物质世界普遍联系的辩证观念。【重要】

（二）科学思维

1.模型建构：通过力的示意图绘制，将抽象力转换为具象符号，体会理想化模型的价值。【非常重要】【高频考点】

2.推理论证：从形变与运动状态改变两个维度归纳力的作用效果，培养归纳推理能力。

（三）探究实践

3.经历“体验—观察—测量—表征”的完整探究链，规范使用弹簧测力计，能设计简单实验显示微小形变。【热点】

4.在小组合作中发展交流、反思与评估能力。

（四）态度责任

通过“力的存在”主题微项目，感悟科学改善生活的价值；在实验数据记录中养成严谨求实的科学态度；通过力的三要素讨论，建立“做事讲方法、发力讲策略”的生活智慧。

三、教学核心定位

（一）教学重点【非常重要】【高频考点】

1.力的作用效果：使物体发生形变、改变物体的运动状态。

2.力的三要素及其对作用效果的影响。

（二）教学难点【难点】

3.对“力是物体间相互作用”的抽象理解，尤其是“不直接接触也能产生力”与“施力物体、受力物体同时存在”。

4.微小形变的放大观察方法与原理理解。

四、教学整体策略

本设计采用“大单元·任务群·具身化”三维策略：以“校园力博展——探寻身边的力”为核心驱动任务，将知识点拆解为四个递进式探究工坊。全程贯穿“做中学—用中悟—创中达”的理念，融合5E教学模式（Engage投入、Explore探究、Explain解释、Elaborate迁移、Evaluate评价）与POE教学策略（预测—观察—解释）。评价方式采用“嵌入式表现性评价”，将学习目标转化为可观测的行为指标。

五、教学准备

教师准备：分组实验器材（弹簧测力计、钩码、气球、橡皮泥、钢锯条、磁铁、铁块、小车、海绵、玻璃瓶配细玻璃管）、微小形变演示装置（激光笔配平面镜、扩音器配纸屑）、自制教具“力的三要素探究仪”、微课《从桔槔到机器人——力的测量简史》、学习任务单、数字化即时反馈系统。学生准备：预习教材、搜集生活中关于“力”的词语或谚语。

六、教学实施过程（核心环节）

（一）投入阶段：打破迷思，唤醒前概念

1.情境投射，聚焦问题

上课伊始，教师播放剪辑视频：运动员举重杠铃弯杆、风帆冲浪帆面鼓胀、橡皮筋弹弓将石子射出、磁悬浮列车悬空飞驰。暂停画面，发问：“这些场景中，‘力’在哪？你凭什么判断它存在？”学生自由发言，教师在黑板右侧形成“力的证据”词云。此处采用【非常重要】标记，因为这是科学推理的起点——证据意识。教师不急于纠正“必须接触才有力”等错误观点，而是将其视为待检验的假设，自然过渡至下一环节。

2.原始问题挑战

抛出认知冲突任务：一个纸团静止在桌面，它是否受到力？大多数学生回答“不受力”或“只受支持力”。教师追问：“若说它不受力，为什么它不掉下去？若说它受力，谁是施力物体？”学生陷入沉思。此环节利用【难点】制造悬念，为后续“重力不接触产生”埋下伏笔。

（二）探究阶段：具身体验，建构核心概念

本阶段分四个子工坊，每个工坊遵循“预测—操作—解释—迁移”循环，教师巡视时使用“星级实验技能卡”进行表现性评价。

1.工坊一：力的感知——从体验到定义

（1）具身游戏“指令对抗”

同桌两人一组，轮流用不同方式向对方施加力：推手、拉衣角、按压掌心、用笔顶书传递、隔空用嘴吹纸。每完成一种，在任务单“施力物体”“受力物体”栏打钩。学生发现：所有力的产生都需要两个物体，且自己既是施力者也同时是受力者。此时教师引出核心定义：力是物体对物体的作用。强调“作用”包含推、拉、提、压、吸引、排斥等具体形式。【非常重要】【高频考点】板书关键词。

（2）反例辨析

呈现“磁铁吸引铁钉”与“地球吸引苹果”图片，提问：没有接触，算力吗？学生小组辩论后达成共识：不接触也能产生力，但依然有两个物体。此处精准化解“接触力与非接触力”概念，为后续重力、磁力学习做铺垫。教师补充：力的英文符号F，单位牛顿（N），简介牛顿其人，渗透科学史教育。【一般】

2.工坊二：力的名片——作用效果探究

这是本节【非常重要】且【高频考点】密度最高的板块，计划用时18分钟。

（1）任务A：制造形变

每组领取气球、橡皮泥、钢锯条、海绵。任务指令：“不用刀具，只用手，让这些物体发生改变，并保持改变状态拍照上传。”学生操作后，教师选取典型照片展示，引导学生用“力可以使物体发生形变”进行描述。随即追问：“所有的形变我们都能肉眼直接看见吗？”引出微小形变探究。

（2）创新实验：放大法的智慧

教师演示自制装置：椭圆厚玻璃瓶装满染红的水，插入细玻璃管，手握瓶身，液柱明显上升；松开手，液柱回落。学生惊呼。教师点明：“手捏瓶子的力使玻璃发生了微小形变，通过细管将‘形变’放大。”【难点】此处渗透转换法思想，并联系生活：用手按桌子、压桌面玻璃，虽看不见凹陷，但力确实存在。此环节培养学生证据推理能力。

（3）任务B：改变运动状态

提供小车，要求学生利用身边的物品（磁铁、嘴巴吹气、手推等）让静止的小车动起来、让运动的小车停下来、让小车拐弯。小组竞赛，限时两分钟，看哪组方法最多。汇总方法后，教师引导学生归纳：力可以改变物体运动的快慢和方向，物理学中统称为“改变物体的运动状态”。此处必须清晰辨析：“物体运动状态改变”包含由静到动、由动到静、变快、变慢、方向变化五种情形。【高频考点】教师展示紧急刹车视频与棒球击球慢动作，强化认知。

（4）整合归纳：全班共同完成维恩图，左侧写“形变”实例，右侧写“运动状态改变”实例，中间写“既是形变又改变运动状态”实例（如踢足球：球变形且飞出）。师生共同得出：只要有力，至少会产生一种效果，也可能同时产生两种效果。

3.工坊三：力的度量——走向定量

本环节对应【重要】【热点】弹簧测力计使用，同时是中考基本实验技能必考内容。

（1）自主观察

每组桌面放置两种品牌弹簧测力计。任务：认一认——量程、分度值、单位；拉一拉——感受0.1N、0.5N、1N的力分别是多大；试一试——测量一个钩码、一把钥匙、一本科学书的重力。教师强调测量前调零、视线与指针相平、弹簧轴线与拉力方向一致等规范。【高频考点】

（2）数据争议与反思

汇报测量同一钩码数据，各组结果有微小差异。教师不直接评判，而是引导学生分析误差来源：读数估读、弹簧老化、未调零、拉伸过快等。这一环节培养元认知与批判性思维。随后播放微课，展示从弹簧秤到电子测力计再到三维力传感器的技术演进，感受测量工具的迭代逻辑。

（3）感知1N

通过“用手托起两个鸡蛋”体验约1N的力，建立牛顿的量感参照系。学生闭上眼，反复托放鸡蛋，将抽象单位内化为身体记忆。

4.工坊四：力的灵魂——三要素与示意图

这是贯穿力学模块的核心工具，标记为【非常重要】【高频考点】【难点】。

（1）问题引爆

教师握住门把手的不同位置推门，请学生谈感受。学生明显感到：离门轴越远，越省力。追问：“除了大小，力的哪些因素还会影响力的效果？”学生提出“方向”“作用点”。教师顺势给出力的三要素完整定义。

（2）模型建构：力的示意图诞生记

教师呈现情境：如何把“小华用水平向右10N的力推箱子”这件事用一张图传给千里之外的工程师？学生尝试用箭头、数字、文字混搭表达。教师展示不同学生的方案，组织评议，最终优化出科学规范：线段起点表作用点，箭头表方向，旁边标注F=10N。强调：同一图中力越大，线段应越长。【非常重要】训练学生在草稿纸上规范作图，选取典型错误（如箭头画在线段中间、作用点不在受力物上）集体纠错。

（3）进阶挑战：多力情境分析

展示静止在水平桌面的书本，要求画出它受到的力。此问题留白，仅要求学生猜测有几个力作用，分别由谁施加。学生前概念多画“向前的力”或遗漏支持力，教师不纠正，预告下节课将系统学习“重力、弹力”，此处仅建立“多个力可同时存在”的认知。

（三）迁移阶段：学以致用，解决真实问题

1.情境诊断室

呈现四幅生活照：撑杆跳高运动员下压杆（形变、运动状态改变）、厨房里挤压洗洁精瓶（形变）、传送带上的快递（运动状态改变）、磁扣将便签固定在白板上（非接触力）。要求学生任选两幅，用今日所学撰写“力的分析报告”，格式为：施力物、受力物、力的作用效果、三要素猜测。【热点】此任务融合科学写作，将隐性思维显性化。

2.工程启蒙：设计“防翻倒水杯”

基于力的三要素知识，提出挑战：老人手抖易打翻水杯，如何从力的角度改进杯底设计？小组讨论后给出方案：增大杯底与桌面的接触面积（改变作用点分布）、降低重心、增加吸盘（改变力的性质）。教师不做对错评判，而是赞赏工程思维——利用力学原理优化生活。

（四）总结与评价阶段：结构化梳理，素养测评

1.概念地图共创

每组一张白板，学生独立写出本课关键词，小组汇总后形成概念网络。教师拍摄优秀作品投屏，全班补充修正。最终凝结出以“力”为核心，发散至“定义”“单位”“作用效果”“三要素”“测量”五大主干的知识图谱。

2.嵌入式评价

发放数字化即时反馈器，推送三道题：

（1）基础题：下列哪个现象说明力改变了物体运动状态？A.弹簧被拉长B.足球在空中划弧线C.跳板变弯D.捏扁橡皮泥【高频考点】正确率低于85%则启动同伴互讲。

（2）作图题：水平面对静止木块的支持力，规范画法考查。【非常重要】随机抽取两位学生板演，全体用评价量规（作用点、方向、标注、线型）互评。

（3）思辨题：以“没有力的世界”为题，写一句科幻短句。如“没有力，连眼泪都无法滑落脸颊”。此开放题关联情感态度，不计对错，旨在让学生领悟力是宇宙基本秩序。

3.主题升华

教师结语：从古人对“力尽不知热”的感性描述，到牛顿用三大定律揭开力的面纱，再到今天我们用示意图与测力计与力对话——科学就是不断将看不见的存在转化为可测量、可推演的存在。这正是理性的力量。

七、板书设计（思维结构化呈现）

主板书采用“冰山模型”：海平面上是“力的作用效果”（形变、运动状态改变）【高频考点】，海平面下是“力的本质”（物体间相互作用），基石部分为“力的测量与表示”（三要素、示意图、单位）【非常重要】。右侧留白“学生生成区”，动态补充课堂精彩发现。

八、作业与拓展学程

（一）基础性作业

1.完成教材“思考与练习”1-3题，要求力的示意图必须用铅笔、直尺作图。【重要】

2.家庭小实验：用废弃注射器、橡胶塞自制简易弹簧测力计，并称量一支铅笔的重力，次日交流刻度标定方法。【热点】

（二）跨学科实践项目（长周期）

以“家乡桥梁里的力学智慧”为主题，查阅资料或实地走访，分析拱桥、斜拉桥受力特点，用示意图表达桥面所受拉力、压力。成果形式为A3