7-9年级-初中综合实践活动7.模型类项目的设计与制作-教案、教学设计-市级优课-(配套课件编号：a1bac)（劳动技术）.docx

1、宇宙尺度之空间距离教学设计宇宙尺度之空间距离教学设计 教学内容简介： 本课题来源于校本自主开发课程基于 STEM 教育的空间科学教育。该课 程开发的教学背景源于“中英空间科学教育与研究合作”项目，由中英两国三十余家 一流大实验室或国家实验室共同搭建合作的科研平台。本课程的开发，旨在面向中学 生普及空间科学知识，培训科学素养，提高科技创新能力。 本课题为第一单元浩瀚的宇宙之第 3 课宇宙尺度之空间距离。 设计思想：设计思想： 本课题是一个关于时空的问题，也是人们研究宇宙的最基本问题。大多数人立 马会从心里生成高大上的神秘感，关于宇宙的各种理论假说潮涌而来，从爱因斯坦的 相对论到宇宙大爆炸理论等等

2、，学生提出的种种问题与认知几乎让你淹没。这些玄幻 的理论与观点，姑且不论其是否有科学依据，但足以迷乱人的理性认知，尤其是容易 将学生引入科学认知的误区，浮于夸夸其谈的道听途说，失去擦亮眼睛的科学理性判 断能力，最终并不利于学生科学素养的培养与发展。 因此，本课将学生拉回科学认知的起点，从现实生活为出发点，以空间距离单 位为认识空间的主线，引导学生逐步认识空间关系，建立时空概念。 首先从我们身 处其中的真实空间开始研究，学习使用各种不同的刻度尺测量我们周围的空间尺度， 直观体验空间尺度关系；接着通过精准的数学计算动手设计制作或绘制太阳系行星比 例模型，进而认识天体尺度空间；最后通过有趣的实例与宇

3、宙星图帮助学生理解不同 天文单位之间的换算，在对比中体悟宇宙空间的大尺度关系，最终形成初步的时空概 念。 教学前端分析：教学前端分析： 一、教学内容分析： 开展空间科学的探究活动，基本上都是建立在基于时空关系的基础上，本课是 打开学生认识宇宙的窗口，其重点在于帮助学生建立空间关系，理解时空概念。由于 宇宙空间尺度超出我们日常生活中对空间概念的常规认知，比较抽象，将会是学生认 识的难点。 本课通过学生的动手测量空间距离和设计制作比例模型为主要活动形式，需要学 生应用到数学（比例计算）、长度测量（量具使用）、泥塑（色彩造型）、阅读（获 取信息）等多个学科知识与技能，难度大，学习量使用用学习任务单指

4、导学生深度参 与科学探究活动，以任务促进小组内的深度合作与沟通协调，实现多学科知识与技能 的融合。在实践中提高综合解决问题的能力。 学情分析：学情分析： 1、虽然学生在小学二年级开始就已经学习常用长度单位，并通过一些科普途径 了解了诸如光年等天文学距离单位，但仍然存在以下问题：首先学生缺乏空间距离的 直觉体验，仍处于比较抽象的数学概念，对真实空间尺度认识模糊，直觉认知和真实 经验之间存在较大差距；二是大部分学生尚未掌握刻度尺的正确使用方法，主要测量 用具局限于学生刻度尺，基本上未使用过卷尺、游标卡尺等其他测量用具；三是缺乏 量程和精度的概念，不会科学读取测量数据。 2、制作太阳系八大行星静态比

5、例模型需要学生根据提供的天体参数，选择合适的 的比例进行空间尺度距离的换算。学生在小学六年级时已经学过数学比例知识，但面 对真实问题情境中的比例计算还是一个难度较大的挑战，需要老师悉心指导计算模型 尺寸的数学方法。 二、教学目标： 1、能说出常用的空间距离单位，并能进行单位换算； 2、能按照比例绘制太阳系八大行星轨道模型图； 3、能使用测量工具按比例较精准地制作太阳系八大行星的静态比例。 三、教学重难点： 按比例制作（绘制）太阳系八大行星的静态比例模型（比例模型图） 四、课时安排：2 课时 五：知识与技能清单 必备知识：必备知识： 1、空间长度单位包括天文空间单位 2、单位换算 3、比例尺、静

6、态模型比例 4、测量读数 需要技能：需要技能： 1、 绘图 2、 手工制作捏土 3、比例尺换算 4、工具测量 六、教学准备教学准备 教学资源：教师准备 1、制作教学 PPT 课件 2、拍摄教学微视频：刻度尺的正确使用、卷尺的使用方法、游标卡尺 的使用方法 3、学习任务单宇宙尺度之空间距离 实验器材：教师准备 测量用具： 游标卡尺 16 把 钢卷尺 16 个 三角板 16 付 实验材料包：超轻黏土 16 包、长约 10 米的线球 16 个、气球 20 个、乒乓球 16 个 A3 纸 20 张等； 演示材料：足球 1 个，带标记长绳一根 学习任务单 ：1 份/人。 学习用具：学生准备 铅笔、水笔或

7、圆珠笔、橡皮、圆规、计算器、草稿纸等 、活动过程：、活动过程： 课前自学：课前自学： 1、 发放学习任务单，每人一张 2、 自学任务单上的学习资料：刻度尺的使用方法，包括卷尺和游标卡尺 课堂教学课堂教学 活动环节一：清点活动器材 1、 发放器材：各组小组长领取实验器材 2、 清点器材，填写任务单上的项目一：材料清单，提醒学生： 如果发现实验器材与清单不符时请及时报告老师，否则默认实验器材无误， 此后如有问题需要自行承担责任； 清点后请在实验前的栏目内签名； 实验后的栏目内暂且不用签名。 设计意图：激发学生的管理规范意识，培养学生的职业责任感。 许多学生在器材的使用中不知爱惜，忽视器材的妥善保管

8、，导致在活动中经常出 现器材丢失而不知，推卸保管责任。核查材料清单，既增强了学生的责任意识，可以 很好地杜绝出现器材问题时学生的推卸扯皮行为，明白如不妥善管理器材，就必须自 己承担后果的责任意识。促使学生将爱护公物升华成一种应尽的责任，自觉杜绝制止 破坏等不文明行为的有力措施。学生在填写单子时即预计到了责任追踪的道理，杜绝 了一些学生投机破坏的侥幸心理。 活动环节二、长度测量工具的使用 1、常用空间距离单位： 复习提问：我们在日常生活中用到的空间长度度量有哪些？它们之间的换算关系 如何？完成学习任务单项目二中的第 1、2 题 毫米 厘米 分米 米 千米 2、测量身边的空间距离：学生自选物品测量

9、其长度，并将测量数据记录在草稿纸上 3、交流讨论：你如何测量距离的？在测量中我们需要注意哪些事项？ 要点：量程、精度、读数 4、阅读：刻度尺的使用方法 观看微视频：刻度尺的科学读数法、卷尺的使用方法 5、重新测量： 设计意图：以学生实际测量的数据为案例，启发他们发现在测量中存在的各种问题， 在错误的经历中深刻理解测量中应注意的事项，掌握刻度尺的正确使用方法。并通过 重新测量巩固测量技能。 6、测量乒乓球的的直径 要求：利用提供的实验器材设法测量乒乓球的直径，鼓励采用不同的方法测量。 学生测量： 交流分享：不同的测量方法；测量中出现的问题 间接测量：测周长用软尺，用细线等 直接测量：测直径 用三

10、角板、用游标卡尺等 观看微视频：游标卡尺的使用方法 再次测量：教师巡回指导 设计意图：创设真实的问题情境激励学生用创造性思维来解决实际问题。同时游标卡 尺的读数方法是本课的一个难点，先让学生体验后在交流测量中出现的问题，可以帮 助学生更能针对性的观看微视频，实现高效率指导学生掌握游标卡尺的使用与读数方 法。再次测量与教师的巡回指导进一步突破本课的难点，帮助学生巩固游标卡尺的测 量技能。同时为后面模型数据的正确顺利的测量铺垫。 活动环节三：模拟认识日地月空间距离关系 1、阅读：阅读：根据学习任务单项目三种的日地月数据资料，找出与空间尺度有 关的参数 参数 月球基本参数： 地球基本参数 太阳基本参

11、数 直径直径 3476.33476.3 千米千米 1275612756 千米千米 139139 万千米万千米 质量 7.35x1022 千克 5.9742 1024 公斤 1.9891030 千克 温度 -120+150 - 30 +45 5770(表面) 平均密度 3.34 克/立方厘米 5.515 克/厘米 3 1.409 克/立方厘米 距地距离 38.44 万千米 1 亿 5 千万 千米 年龄 约 45 亿年 约 45 亿年 约 50 亿年 2、介绍太阳系内常用天体距离单位 千米： 月球距离：月球离开地球的距离 3.84 千米 天文单位：地球离开太阳的距离 1 亿 5 千万千米 1AU=

12、1.5 千米 3、模拟演示：日地月三维空间模型关系 模拟预测：分别用气球、乒乓球和粘土代表为日、地、月模型，模拟演示三者的空 间大小关系和空间位置关系（距离）。它们的尺寸大小按您自己的认识与 理解自行设定。 具体操作要求： 如果把乒乓球比作地球，请你用实验袋里的材料分别制作一个月球模型和太阳模型。 请三位同学分别手持地、月、日三个模型站在它们相应的空间位置，用粗棉线示意 他们之间的距离 请一位同学测量分别地球和月球，地球和太阳之间的距离。测量数据记录在学习任 务单的项目三对应的的模型尺寸测量值一栏 再一起测量一下地球、太阳、月亮的大小（直径）。测量数据记录在学习任务单的 项目三对应的的模型离地

13、距离测量值一栏。 设计意图：考验学生对于空间距离的直觉判断能力。 理论计算：计算日地月三者之间的理论值（空间关系） 模型比例计算公式 ： 月球模型尺寸 地球模型尺寸= 月球真实尺寸 地球真实尺寸 代入计算：在任务单项目三的日地月天体参数表格中找到相应的数据代入上 述公式中进行计算。 数据记录： 对比分析：测量值与理论值之间的差异 结论分析：太阳模型的尺度很巨大（直径 4.31 米），本实验室里提供的器材无法 制作出来 设计意图：本环节通过学生亲手制作日常生活中非常熟悉的日地月三个天体 的简易模型，在比较预测（直觉判断）的空间距离与实际距离（真实经验）之间的巨 大差异中把抽象的距离数值转变为有趣

14、得多可视化直观体验三者的空间关系，影响深 刻同时，也促使学生意识到研究科学必须要有严谨的态度。在这个过程中也培养提高 了学生对信息的筛选判别能力，以及运用数学知识和长度测量技能解决实际问题的应 变能力，培养了学生综合应用学科知识的能力。 活动环节 4 四、设计制作太阳系八大行星比例模型 1、太阳系成员图谱简介： 2、搜集太阳系八大行星的资料：包括离日轨道距离、空间尺度大小，色彩、性质等 参数信息与特征等。 3、介绍静态比例模型： 概念：是指将真实世界或架空世界中存在的原型，按人们要求的比例、仿真度、 取舍度、取整度等，制作成的实物样品。 比例尺：是表示图上图上距离一条线段的长度与地面相应线段的

15、实际长度之比。 比例尺= 图上距离 实际距离=图上距离：实际距离 比例尺= 模型尺寸 实物尺寸=模型尺寸：实物尺寸 比例尺有三种表示方法:数字式比例尺、图示比例尺和文字比例尺 例如：1cm 表示 1000km 1：1108 4、计算模型尺寸及轨道距离： 确定比例尺：行星静态模型比例尺 如：1cm:5000km(1:5108) 行星轨道距离比例尺 如：1cm:1AU (1:1.51013) 计算模型尺寸和轨道距离：根据学习任务单项目四提高的行星天体距离参数，计算 模型尺寸，并记录在表格中。注意单位。 5、设计制作比例模型 A、制作八大行星静态比例模型：用粘土或者其他合适的材料制作太阳系八大行星的

16、 静态比例模型。 B、绘制八大行星的轨道比例模型：在 A3 纸上绘制太阳系八大行星的轨道比例模型， 并标注行星的主要信息。 任务说明： 34 人为一个项目小组； 每组选择任选其一 A 或者 B 完成一种模型的制作或者绘制； 注意模型要尽可能呈现出不同行星的特征。 设计意图：本环节相当于一个小型的项目工程，需要学生综合运用数学计算、泥塑造 型、色彩搭配、测量技术、绘图、排版设计、信息搜集与处理等跨学科的知识与技能。 在这个项目中，需要组长充分发挥管理才能，合理安排组内同学的任务，默契配合， 各尽所能才能出色完成任务。 活动环节五：评价与交流： 1、完成学习任务单项目四中表格：自我评价部分 评价标

17、准 非常完美 A 比较满意 B 达成目标 C 有待提高 D 自我评价 综合评价 完成度 全部完成 5 个模型 3 个模型 3 个以下 模型精度 误差3mm 误差6mm 误差10mm 误差10mm 外形特征 饱满圆正 洁净逼真 饱满圆正 色彩洁净 基本呈球形 色彩鲜艳 歪斜不正 色彩脏暗 绘图 格式标准 比例精准 干 净整洁 比例精准 干净整洁 有标题栏 比例准确 有标题栏 比例不准 不整洁 无标题栏 单位换算 全对 错 1 个 错 2 个 错 2 个以上 空间关系 无差错 布局合理 无差错 错 12 个 错 2 个以上 模型尺寸 计算 全对 错 1 个 错 2 个 错 2 个以上 收获与建 议

18、 你发现了什么问题？怎样解决的？ 有什么收获和建议 2、分享交流：展示自己的作品，分享在模型制作中遇到的问题和解决的办法、有哪 些有趣的事、有什么好的建议与想法？活动给你带来了什么样的感悟等等。 设计意图： 不仅帮助教师全面直接地了解活动反馈效果，及时发现问题，调整教学策略，同 时也是指导学生进行深度学习的有效激励机制，帮助学生形成成就感。 五、总结 1、我们的银河系：解读银河系尺度的 PPT 图片 光年：光在宇宙真空中沿着直线传播一年时间的距离 1 光年63240 天文单位9.46 千米 秒差距：一种最古老、也是最标准的测量恒星距离的方法 2、视频欣赏：我们的宇宙 设计意图： 通过制作天体比

19、例模型，学生形成了一个比较直观的空间尺度概念，再通过银 河系的坐标图和视频观看我们的宇宙，通过对比帮助学生形成空间距离感性认知， 也更容易理解描述宇宙空间的如光年、秒差距等天文距离单位。同时也促使学生对重 新认识并思考宇宙的浩瀚与神秘，意识到人类对宇宙的探索将永无止境。 教学再认识教学再认识 一、为确保活动效果，需要重新安排活动课时：由原来的 2 课时增加到 3 课时 第一课时：学习量具的使用方法，模拟日地月空间关系 流程一：制作地月模型（日地月模型）。本课时通过制作日地月模型理解 三者的空间关系。本课时难点是量具的使用方法，许多学生并不知道如何正确读数， 尤其是游标卡尺的读数更是难点。采用微

20、视频的教学方法突破难点比较有效，但仍需 要通过训练来巩固理解。同时要重点指导学生理解制作科学模型的方法步骤与原理。 故此处需要老师加强直接指导，多做巩固性训练 第二课时，指导学生设计制作太阳系八大行星模型。本课时旨在通过巩固静态比例模 型的制作方法的同时理解太阳系的空间尺度关系，其中计算比例模型尺寸是难点，也 是重点。 第三课时：评价与交流总结。 本课时主要起到教学反馈作用，从总体上帮助学生了解认识宇宙结构。 二、学习任务单需要提高使用效率，强化任务单在促进深度学习中的支架作用。 主要问题：任务单的完成率不高，班级之间的完成率也不均衡； 行星静态比例模型制作精度低，缺乏质量标准。 解决策略：

21、1、采用项目式学习，。本课题的活动形式符合项目式学习的特点。其活动内容具有 跨学科的特点，需要学生以严谨科学态度综合运用数学、测量、造型、绘图、信息处 理等多学科的知识与技能解决实际问题，实现物化创意 2、加强指导，突破难点。主要难点一是测量中读数，二是比例计算；在基础上学生 才能顺利完成学习任务。 3、调整活动任务分配内容，消除依赖现象。明确除了模拟日地月空间关系为小组合 作实验项目外，其余内容包括数据测量、记录、计算、模型制作、轨道绘制等任务项 目全部要求个人独立完成。 4、设计更具体明确的行星静态比例模型制作的评价标准，可指导学生高质量完成模 型制作。 附件： 宇宙尺度空间测量学习任务单

22、 学校： 年级 ： 班级： 同组同学： 指导老师： 日期： 年 月 日 一、一、 活动指南：活动指南： 课题名称：太阳系行星模型制作 达成目标：根据提供的太阳系天体尺度数据进行换算后，选择合适的比例制作太阳系行星静态空 间模型，体验天体尺度之间的对比关系。 必备知识：1、空间长度单位包括天文空间单位 2、比例及比例尺 需要技能：1、绘图 2、 泥塑 3、数学计算 4、长度测量 学习策略方法：小组合作 自主探究 二、二、 活动内容活动内容 任务一：刻度尺的使用与读数任务一：刻度尺的使用与读数 1、 学习常用量具的使用方法后，选择合适的量具测量身边一些物品的空间尺寸 待测物待测物 测量数据测量数据

23、 单位单位 测量工具测量工具 课桌的边长 学案纸的边长 2、 请测量一个乒乓球的直径？至少用 2 种以上的方法。 写出测量使用的量具以及测量方法，可画图表示。 任务二：模拟日任务二：模拟日地地月的三维空间关系月的三维空间关系 用乒乓球当作地球模型，并作为参考标准： A 估计：根据你对三者已有的空间认知判断，用粘土制作一个月亮模型，用气球制作一个 太阳模型。并将月亮、地球、太阳三个模型按一定的距离位置放置好。 B 测量模型的尺寸大小和距离。填入下表的测量值一栏中。 C 计算模型的比例尺寸大小和距离。填入下表的理论值一栏中。 D D 比较：看看你估计的空间尺寸距离与理论值之间有多大的差异 模型名称

24、 模型大小（直径） 测量方法 距地距离 测量值 理论值 测量值 理论值 太阳 地球 月球 任务二：制作太阳系八大行星静态比例模型任务二：制作太阳系八大行星静态比例模型 太阳系是一个大家庭，以太阳为中心，围绕太阳的有众多大小不一，远近有别的天体。请根 据下面提供的八大行星数据，完成下列任务。 1. 选择合适的比例，制作太阳系八大行星的静态比例模型。可用粘土等材料制作。 2.绘制太阳系八大行星空间轨道模型，并标注各成员的名称及其特征描述 3、思考：没有圆规，怎样才能画漂亮的轨道模型？你还能想出其他有趣的表达这些行星比例模 型的方法吗？ 附：太阳系主要尺度数据： 三、评价与交流总结太阳系八大行星静态

25、比例模型 评价标准 非常完美 A 比较满意 B 达成目标 C 有待提高 D 自我评价 综合评价 完成度 全部完成 5 个模型 3 个模型 3 个以下 模型精度 误差3mm 误差6mm 误差10mm 误差10mm 外形特征 饱满圆正 洁净逼真 饱满圆正 色彩洁净 基本呈球形 色彩鲜艳 歪斜不正 色彩脏暗 绘图 格式标准 比例精准 干 净整洁 比例精准 干净整洁 有标题栏 比例准确 有标题栏 比例不准 不整洁 无标题栏 单位换算 全对 错 1 个 错 2 个 错 2 个以上 空间关系 无差错 布局合理 无差错 错 12 个 错 2 个以上 模型尺寸 计算 全对 错 1 个 错 2 个 错 2 个以上 收获与建 议 在活动中你遇到了什么问题？是怎样解决的？有什么收获和建议？ 类别 名称 直径（km） 比例换算 比例： 离日距离（km） 单位换算 (AU) 恒星 太阳 1 390 000 行星 水星 4 879 58 000 000 金星 12 104 108 000 000 地球 12 756 150 000 000 火星 6 792 228 000 000 木星 139 822 778 000 000 土星 116 464 1429 000 000 天王星 50 724 2870 000 000 海王星 49 244 4504 000 000