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《跨学科实践：潜艇》（教学设计）-2024-2025学年教科版（2024）初中物理八年级下册

一、教材分析

地位与作用

《跨学科实践：潜艇》位于新教材教科版（2024）初中物理八年级下册第10章《流体的力现象》。此章节将物理知识与实际应用紧密相连，以潜艇为载体，深化学生对浮力、重力等概念及其关系的理解，是对前面力学知识的拓展与升华。潜艇作为一种特殊的水下航行器，其工作原理涉及多个物理知识点的综合运用，通过对潜艇的研究，学生不仅能巩固物理知识，还能体会物理知识在实际中的巨大价值，培养学生的科学思维和实践能力。

内容结构

教材开篇以鱼儿潜水为切入点，自然引出潜艇通过水舱排水、吸水改变自身重力实现浮沉的原理。随后详细介绍军用潜艇的基本结构，包括人员与设备舱、水舱等关键部分，以及潜艇的动力系统、探测系统和武器系统等功能模块。同时，教材还融入中国潜艇的发展历程，增强学生的民族自豪感。教材结尾安排潜艇模型制作比赛，让学生在实践中巩固知识，提升动手能力与团队协作精神。

二、学情分析

知识基础

学生在前期物理学习中，已初步掌握浮力、重力概念以及阿基米德原理。他们了解物体在液体中受到浮力的大小与排开液体的重力有关，也知道重力的计算公式等基础知识。然而，将这些抽象知识应用于解释潜艇复杂的浮沉现象，对学生来说具有一定挑战性，需要教师引导学生建立知识之间的联系，实现知识的迁移。

认知特点

八年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，好奇心旺盛，思维活跃，对新鲜事物充满兴趣。他们具备一定的观察和分析能力，但面对复杂的物理原理和工程技术知识，抽象思维能力的不足可能导致理解困难。例如，对于潜艇内部结构与浮沉原理之间的关系，学生可能难以在脑海中构建清晰的物理模型。

学习风格

学生的学习风格呈现多样化特点。部分学生擅长通过动手实践操作来理解知识，在实验和制作活动中能快速掌握要点；而另一部分学生更倾向于理论学习，通过阅读、听讲等方式吸收知识。因此，教学过程中需采用多种教学方法，满足不同学习风格学生的需求，确保全体学生都能积极参与学习。

三、教学目标

知识与技能

1.深入理解潜艇沉浮的原理，熟练掌握通过改变重力实现浮沉的方法，能够准确运用物理语言解释潜艇在不同状态下浮力与重力的关系。

2.清晰了解军用潜艇的基本结构和各部分功能，包括但不限于水舱、动力系统、探测系统和武器系统等，明确各部分在潜艇运行中的作用。

3.熟练掌握制作简单潜艇模型的方法和步骤，能够根据给定材料，设计并制作出符合要求的潜艇模型，在制作过程中提高动手实践能力和创新能力。

过程与方法

1.通过观察潜艇相关的图片、视频资料，分析潜艇浮沉的现象，讨论并总结潜艇沉浮原理，培养学生的观察能力、分析归纳能力和逻辑思维能力。

2.在小组合作制作潜艇模型的过程中，学会与小组成员有效沟通、分工协作，共同解决遇到的问题，提高团队协作能力和问题解决能力。

3.运用所学物理知识，对潜艇模型的设计和制作进行理论指导，实现知识从理论到实践的迁移，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。

情感态度与价值观

1.通过对潜艇知识的学习和实践活动，激发学生对物理学科的浓厚兴趣，培养学生探索科学知识的热情和勇于创新的精神。

2.了解中国潜艇的发展历程以及科研人员为潜艇事业做出的巨大贡献，增强学生的民族自豪感和责任感，激发学生为祖国科技发展努力学习的决心。

四、教学重难点

教学重点

1.透彻理解潜艇沉浮的原理，这是本节课的核心知识，学生需要明确潜艇如何通过改变自身重力来实现上浮、下沉和悬浮。

2.全面掌握军用潜艇的基本结构和功能，清楚各结构之间的相互关系以及它们如何协同工作，使潜艇能够在水下完成各种任务。

3.熟练掌握潜艇模型的制作方法和步骤，这是将理论知识转化为实践操作的关键环节，学生需要了解材料特性，掌握制作技巧，确保模型能够实现预期的浮沉效果。

教学难点

1.深刻理解浮力和重力在潜艇沉浮过程中的动态变化及相互作用关系。学生需要从力与运动的角度，分析潜艇在不同状态下（如加速下沉、匀速上浮等）浮力和重力的大小关系以及如何通过改变重力来调整潜艇的运动状态，这对学生的物理思维能力要求较高。

2.在制作潜艇模型过程中，有效解决遇到的实际问题。例如，如何合理设计潜艇结构，确保模型的稳定性；如何保证水舱的密封性，避免漏水影响浮沉效果；如何选择合适的材料，在满足模型功能的前提下降低成本等。这些问题需要学生综合考虑多方面因素，运用所学知识和生活经验进行解决。

五、教学策略

策略名称

具体内容

讲授法

对于潜艇沉浮原理、军用潜艇结构等重要且抽象的知识点，教师通过清晰、准确的语言进行讲解，确保学生理解基本概念和原理。例如，在讲解潜艇通过水舱排水、吸水改变重力实现浮沉时，教师详细阐述水舱充水和排水过程中潜艇重力的变化，