教學設計課程基本信息學科物理年級八年級學期春季課題第4節跨學科實踐：制作簡易活塞式抽水機教學背景1．教學內容分析在前面的學習中，學生已經知道大氣壓的存在、測量及其與人類生活的緊密關系。大氣壓在生產生活中的應用十分廣泛，活塞式抽水機就是大氣壓在生產生活中的典型應用之一。通過制作簡易活塞式抽水機的跨學科實踐活動，可以發展學生跨學科運用大氣壓的知識分析和解決實際問題的綜合能力、動手操作的實踐能力，體會知識的應用價值，培養學生的創新精神。跨學科實踐教學應注重培養學生的創新能力，建議教師和學生一起設計并制作簡易活塞式抽水機，而且不要局限于課本上的材料、工具和制作方法，鼓勵學生多方面思考和動手實踐。2．學情分析從知識上看，學生在前面的學習中已經掌握了大氣壓的存在、測量以及與人類生活的緊密關系等知識。這為理解活塞式抽水機的工作原理奠定了基礎。然而，對于如何將大氣壓的知識具體應用到抽水機的制作中，學生可能還存在一定的困惑。他們需要通過實踐操作，進一步加深對大氣壓在實際生活中應用的理解。從思維方法上看，學生在這個階段已經初步具備一定的邏輯思維能力，但在跨學科問題的解決上，可能還缺乏系統性的思維方法。制作簡易活塞式抽水機需要學生綜合運用物理、工程等多學科知識，這對學生的思維靈活性和創新性提出了挑戰。部分學生可能習慣于傳統的課本學習方式，在面對開放性的實踐任務時，可能會感到無從下手。因此，教師需要引導學生多角度思考問題，鼓勵他們勇于嘗試不同的材料、工具和方法，培養學生的創新思維和實踐能力。教學目標物理觀念能夠用大氣壓解釋抽水機等的工作原理，并能將這些知識應用于解決農業灌溉、家庭供水等實際問題。科學思維通過實踐活動，培養基于物理知識構建工作原理模型，模擬抽水過程以解決效率等問題，從實踐現象與數據出發，推理活塞、閥門狀況，論證性能優化，提出如材料創新等見解的能力。科學探究在制作簡易活塞式抽水機的活動中，能夠發現問題并提出設想，設計簡單的實踐方案，完成實踐活動，并以作品形式呈現活動成果。科學態度與責任1．在討論交流、制作簡易活塞式抽水機和展示作品的過程中，提升合作學習的能力，體會知識應用的價值，增強團隊協作精神。2．通過了解抽水機應用意義，增強社會責任感，立志為社會發展貢獻力量。教學內容教學重點通過實踐活動，設計并制作簡易活塞式抽水機。教學難點1．活塞式抽水機的結構及工作原理。2．設計一臺簡易的活塞式抽水機。教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖項目提出在生產生活中，人們常用抽水機抽水。抽水機有著廣泛的應用。它既可為居民生活及工業生產抽取水源、供應用水，又能在諸如城市積水或農田積水時進行排水作業。此外，在農業領域還承擔著灌溉的重任，將水輸送到農田以保障農作物生長所需水分。其中有一種活塞式抽水機，利用人力反復提壓手柄就可以抽水。本節我們就自己動手制作一臺簡易活塞式抽水機。學生觀察思考。從情境出發，開啟本項目的研究，明確項目目的。項目分析要制作簡易活塞式抽水機，我們首先得深入了解它的結構與工作原理，進而依據這些去規劃設計方案，確定合適的制作材料，最終完成整個制作流程。可以將任務分解如下：1．了解活塞式抽水機的結構及工作原理。2．設計一臺簡易活塞式抽水機。3．選擇材料，完成制作。將項目要完成的任務進行分解。項目實施一、了解活塞式抽水機的工作原理為了引導學生了解活塞式抽水機的工作原理，教師先提出以下問題：1．取一個注射器，把針頭插到裝有水的盆中，向上拉動活塞，就能看到水從低處升到高處。這是為什么？（播放視頻）2．如果向下壓活塞，水就會被壓回盆中。有沒有辦法使剛剛被壓入注射器中的水仍然留在注射器中呢？3．怎樣才能不斷地將水提升到高處呢？解決完以上問題，教師介紹活塞式抽水機的工作原理，并播放視頻。活塞式抽水機工作原理示意圖：播放視頻：二、設計活塞式抽水機活塞式抽水機的主要結構是圓筒、活塞、進水口、出水口（管）以及兩個只能向上開啟的閥門。了解了活塞式抽水機的結構和工作原理，就可以知道要制作活塞式抽水機，需要考慮幾個關鍵問題。1．如何選一個密封性好的圓筒？2．怎樣制作活塞？3．從哪兒進水，從哪兒出水，又該怎樣制作兩個閥門？三、制作活塞式抽水機1．前期準備（1）小組分工。（2）準備材料。根據查閱的資料和討論的結果，收集制作材料。材料：一個用來裝洗滌液的空瓶子，一根筷子，一塊塑料片，一個玻璃球，一塊橡皮膏，一根塑料管。工具：記號筆、剪刀、小刀、熱熔膠等。2．開始制作（1）制作圓筒和活塞剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作為抽水機的圓筒。把瓶底再略剪一小部分作為活塞，使瓶底的外徑與瓶子的內徑相吻合。（2）制作進出水口（管）在瓶子的側壁上打一個出水口，插上一段塑料管作為出水管。拔掉瓶蓋上的小帽，把瓶口作為進水口。（3）制作閥門在活塞上打兩個孔，中間的孔用來固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一邊粘在活塞上，使塑料片能蓋住另一個孔，作為一個閥門。把玻璃球放到瓶子里作為另一個閥門。（4）組裝抽水機裝上活塞，抽水機就組裝好了。學生思考。聆聽。思考。1．圓筒可以選擇用來裝洗滌液的空瓶子。注射器和活塞式抽水機的原理都利用了大氣壓強。從如何讓注射器能不斷地將水提升到高處出發，一步一步引導學生思考，并得出活塞式抽水機的基本原理，以有助于本項目的開展。教師介紹真實的活塞式抽水機的原理，以有助于項目的開展。從活塞式抽水機的結構出發，明確要設計的關鍵部件。從問題出發，引導學生在生活中尋找器材并設計活塞式抽水機的幾個關鍵部件。引導學生自主進行小組分工，培養學生合作學習的能力。通過自主收集材料的過程，培養學生自主學習的意識。通過制作活塞式抽水機的過程，在實踐中運用大氣壓強的知識，同時在做中學，在多個維度鞏固課上所學，培養學生的動手能力。展示交流1．成果展示測試活塞式抽水機的性能。將瓶蓋口朝下浸入水中，上下拉動活塞，測試抽水機能否把水抽上來。思考還有哪些地方是可以完善的。可以選擇其他的圓柱形容器作為主要材料。2．項目評估3．項目拓展（1）除了活塞式抽水機，你還知道有哪些地方應用了大氣壓呢？（2）洗手液泵頭也是利用了大氣壓工作，觀看視頻了解它的工作原理。對制作過程中材料工具的選取、制作過程、設計特點等方面進行匯報，讓“評審團”給作品打分，對團隊合作情況、出水測試等進行評估。在評估過程中一起發現問題，并解決問題。通過這樣反復研究，最終優化設計方案，完成最終的制作。通過測試抽水機的性能，驗證本項目學生的設計方案，培養學生的實驗操作技能。活動小結回憶并分享本節課的流程。總結