人教版]物理[课题研究桥梁的研究 教学设计方案.doc

研究性学习教案设计：桥梁的研究九江实验中学 雷年金【教材版本】：人教版物理高一年级必修1研究性学习课题：桥梁的研究研究性学习主题：“你身边的物理桥梁的研究”的自主探究活动【教学目标】: 一、知识目标：1、了解各种桥梁（梁式桥、桁架桥、拱形桥、斜拉桥、悬索桥等）的设计原理。2、让学生对各种桥梁进行观察，描述其构造（必要时可以上网查询相关的知识）。说明应用了哪些物理知识，要求能运用所学知识，解释桥梁设计中力学原理。3、通过自主探究实验，加深对桥梁设计的理解，培养自己的动手能力，表达能力，以及辨别分析能力。4、提高学生的合作、协调能力，加强团队精神。5通过成果展示提高学生进行科学研究的积极性，并让学生体验到成功的快乐。二、能力目标：通过自主探究实验培养学生的动手能力，辨别分析能力，体会桥梁在生活中各方面的应用。三、德育目标：培养学生合作与交流的团队精神,通过自己动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，形成尊重事实、养成独立思考和研究的意识。这对于提高学生的科学素养具有重要意义。【教学重点】：了解生活中各种桥梁的原理和设计实验的探究方案，自己设计并制作一个桥梁模型。【教学难点】：桥梁设计模型的实验探究方案的确立和实验组装以及调试过程。【教学思路】：本节课以“创设情景 提出问题 观察思考 自主实验 讨论交流 总结经验”为教学结构，采用“交流互动”的探究模式教学。教师通过指导，学生通过自主探究实验，激发新的矛盾冲突，驱动新的探究任务，引导学生在解决问题的过程中自主学习。培养学生自己的动手能力，表达能力。这种学生“自主学习”的开放式教育，能培养学生个别化自主学习的能力和素质；通过多种形式的实践活动，能引导、培养和提高学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。【教学方法】：实验法、 观察法 、讨论法和多媒体辅助教学。【课前准备】：学生准备：不同厚度白纸几张；一次性筷子10根，小刀一把，装订机一台（几个人相互共用），透明胶一卷，胶水一瓶，绳子和铁丝等。【课时安排】：课时：1课时+机动课时（课外活动+指导+点评）【课题研究主体】：高一学生【教学过程】：教学内容教师活动学生活动设计意图创设情境，引出课题（多媒体展示桥梁图片）教师提问：仔细观察图片，针对这些图，你能提出什么问题和猜想？从而引入研究的课题：桥梁的研究。通过观察，学生积极讨论，会提出：古代的桥和现代的桥为何不同？ 世界上有多少种桥梁？桥梁为什么有不同形状？等等。将问题置于一定的情境之中，从而引起学生兴趣，激发学生思考。学生实验制作一个桥梁模型师生互动展开新课（1）桥梁的种类和不同的设计教师实验（同时借助多媒体动画展示）学生实验改进桥梁模型（2）桥梁中的力学问题教师要求学生用自备的材料制作一个纸质桥梁模型(学生制作完成后教师有选择地拿6-8个桥梁模型放在讲台上),教师巡视但不指导。教师提问：通过观察实际的桥梁或图片，我们会发现，桥梁的种类多种多样，你认为桥梁有那些种类？教师归纳：桥梁的种类基本上有梁式桥、桁架桥、拱形桥、斜拉桥、悬索桥等。教师拿出学生自制的纸质桥梁模型提问：为什么有这些不同的设计？教师演示：一辆玩具车通过简单的梁式桥和斜拉桥时，桥面会出现什么情况？教师说明：人和车辆等通过桥梁时，桥面会弯曲，如果桥面弯曲太厉害就会发生危险。教师再次拿出学生自制的纸质桥梁模型，在桥面上放小砝码，看看会出现什么情况。教师提问：采取什么措施防止桥面过分地弯曲？教师提问：你们这样设计的目的是什么？教师要求学生用自备的材料重新制作一个纸质桥梁模型，教师巡视，必要时进行指导。教师展示学生改进后的纸质桥梁模型，重新在桥面上放小砝码，看看又会出现什么情况。教师提问：瓦塌和没有瓦塌的桥梁结构有何不同？是什么原因造成的？教师提问：采取什么方法减小桥面受到的压力从而防止桥面过分地弯曲？（多媒体展示斜拉桥图片）教师讲解：斜拉桥是一种用来防止梁式桥弯曲的方法，这种方法使斜拉的绳索或钢索承受部分桥面的重量，来减小桥面受到的压力从而减小桥面的弯曲。要求学生画出力的示意图教师提问：为什么有拱形桥而没有凹形桥？教师说明：拱桥是受力最合理的桥梁，合理的拱桥拱圈结构只受压力不受拉力，压力通过拱桥拱圈结构传到桥墩。拱形桥在多方面比其他桥梁更普遍，更实用。赵州桥是我国古代杰出拱形桥。展示图片：赵州桥教师提问：不同种类的桥梁从力的角度分析受力情况是否相同？教师归纳：拱形桥受力特点是其构件主要是受压；梁式桥、桁架桥以受弯为主的主梁作为承重构件，受力特点为拉力；斜拉桥受力特点为钢索拉力；悬索桥（吊桥）主要是受拉。教师提问：为什么要设计不同种类的桥梁？展示图片：我国的主要桥梁学生动手制作纸质桥梁模型（各种桥梁模型形状都有）。学生讨论：会说出不同种类的桥梁（学生得出桥梁的名字可能是五花八门）。学生仔细观察会得出结论：桥面会弯曲但弯曲程度不一样。梁式桥弯曲程度大，斜拉桥弯曲程度小。通过观察，发现纸质桥梁模型都瓦塌了。学生相互讨论，提出各种设计方案。学生思考回答：为了防止桥面过分地弯曲，采取不同的设计方法是为了帮助桥面承担重量。学生动手制作：改进纸质桥梁模型。有点学生将纸片改成纸筒，有点用了筷子绳子和铁丝等学生发现：有的纸质桥梁模型都瓦塌了。有的纸质桥梁模型可以承担重量并没有瓦塌。学生观察：瓦塌中的梁式桥居多。学生猜测：可能是桥面受到的压力过大造成的。学生会提出各种减小桥面受到的压力方法学生在斜拉桥的绳索或钢索上画出力的示意图学生会用力学知识分析：拱形桥是半圆拱形，顶部合力F合=G-F压，对桥的压力比平地时要小，拱桥最大的特点是其构件主要是受压。而凹形桥桥的压力比平地时要大，容易瓦塌。学生会对不同类型的桥梁通过画图分析得出不同的结论学生会根据实际需要分析得出不同情况下需要不同种类的桥梁开动学生大脑，调动学生的兴趣，留下悬念培养观察能力驱动新的探究任务培养学生的观察能力学生反思让学生大胆猜测了解桥梁设计原理培养学生动手能力和分析能力激发新的矛盾冲突拓宽学生知识面 学以致用（合力与分力的关系）巩固学过的知识温故而知新加强爱国主义教育加深对知识的理解理论联系实际学生建造桥梁模型桥梁模型的评价学生课外桥梁制作比赛上面我们主要从桥梁的种类和桥梁不同设计两个方面对桥梁进行了研究，实际上有关桥梁的知识远不是这些。建造桥梁考虑的问题很多，如材料、成本、防腐性、是否坚固、是否美观等等。请同学们上网查找相关的资料（打上网址）教师提出要求：1. 制作一个桥面长30cm的桥梁模型，桥的质量不能超过200g2.材料：可以使用自带的任何材料3.每五人一组教师巡视，必要时进行指导。1. 每个小组由一名成员说明桥梁设计的思路和制作过程。（其他成员可以补充）2.判断桥梁的坚固性3.桥梁的造型是否美观教师：根据各组制作的桥梁模型，经过评比，发现你们制作水平提高了很多，但还是出现了一些问题，你们能不能提出进一步改进措施？教师要求：进一步改进自己的桥梁模型教师再次拿出学生开始自制的纸质桥梁模型和现在建造的桥梁模型作一个比较，你的心情如何。目的：建造一个接近实际的桥梁要求：8人为一组，限时进行建桥对抗赛，桥长5m，宽度不限，桥至少能承受一个人的重量。材料：不限评价标准：桥的坚固程度、性价比、美观、是否创意等方面综合评比。（由老师评判）学生记下网站学生开始自己建造桥梁模型学生参加班内答辩学生将玩具小车放在桥面上来检查桥梁的坚固性由学生评定学生分析后会提出一些改进措施学生动手加固和美化自己的桥梁模型检验改进后桥梁的安全性和实用性学生通过比较自然可以分出优劣来全体学生参与进一步铺垫知识不极限来自课本进一步培养学生动手能力和分析能力培养学生的表达能力培养学生考虑问题的全面性进一步实践检验前后呼应享受成功的快乐进一步调动学生的兴趣，将理论升华到实践【板书设计】：1桥梁的种类：梁式桥、桁架桥、拱形桥、斜拉桥、悬索桥等。2.桥梁设计的力学原理：桥梁的不同设计都是为了减小桥面受到的压力从而减小桥面的弯曲。3.制作桥梁主要考虑桥梁的安全性和实用性。【课外延伸】：1、课外查阅: 1）桥梁的发展史和未来前景。2）桥梁的种类和不同设计。3）现代桥梁建造的特点。4）中国桥梁的历史和中国桥梁建筑的成就。2、每个同学根据自己桥梁制作过程写一篇有关桥梁的方面的科技小论文。【教学反思】：高中物理新课程改革正在进行，其目标是：以培养学生的科学探究能力为教学目标。中学物理教学中的科学探究包含以下两个方面：一是教师的教，二是学生的学。科学探究既然是学生的学习目标，同时又是教师的教学方式，那么就要求教师通过探究式教学法来引导下学生进行科学探究活动，让学生在科学探究活动中获得知识，同时培养学生在其它方面的知识与技能。这是学生成长过程中发现问题和解决问题，有所创新和发现的重要心理素质。 1、通过桥梁的制作能培养学生团结合作与交流的团队精神。通过小组讨论与交流学习，促进学生在与他人共同学习、共享学习成果的过程中培养学生合作与交流的能力。2、通过学生自主探究来丰富学生的知识面，扩大了学生的眼光，探究过程不要只局限知识的某一方面。 3、能培养学生独立思考和分析问题的能力。探究过程是在问题的解决过程中获得知识的同时学会应用所学的知识，因此，通过探究过程可以启发学生的独立思考和分析问题能力，让学生在独立思考中获得知识，在分析问题中享受快乐。 4、能培养学生养成尊重事实的科学态度。探究的过程与方法对于学生来说，重点并不在于获得多少重大的创新成果。而是在于形成尊重事实、养成独立思考和研究的意识。这对于提高学生的科学素养具有重要意义。 5、探究活动的总体安排应有一定的梯度，在具体活动的安排上，应遵循从简单到复杂原则，逐步加大探究的广度和深度。要有一定难度和挑战性的内容，有益于激起学生的探究兴趣。6、探究活动的设计应当符合学生的心理发展特点。从学生身边的事物出发，设计学生喜欢的内容。以小型课题为主，提倡用自制教具和开发低成本实验进行探究活动。 7、注重学生个体性差异。教师应根据不同学生特点，及时给予不同学生参与的机会，使每个学生都能真正体会到探究的乐趣。 8、给每个学生留下个性的发展的自由空间。要允许学生犯错误，允许学生大胆地向教师提出质疑，一个学生如果只听老师的，没有自己鲜明的观点，这不利于学生自身知识的拓展、能力的形成。【参考文献】：1.人教版物理高一年级必修1:课题研究桥梁的研究2.上海科技教育出版社:综合实践活动研究性学习综合主题研究