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校本课程||《中华传统文化与初中物理跨学科实践》第15课时 综合项目实践——传统文化物理模型创作:从图纸到作品
发布时间：2026-09-30 17:49:59 最近访问：2026-09-30 17:50:00
校本课程||《中华传统文化与初中物理跨学科实践》第15课时 综合项目实践——传统文化物理模型创作:从图纸到作品
一、课程基本信息
二、教学依据与设计理念
（一）设计依据
课程标准依据：5.2.1要求了解我国古代的技术应用案例、体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用，5.1.1要求能发现日常生活中与物理学有关的问题。本课是全课程唯一一节不新增知识点、只做“用”的课：前14课时学过的杠杆、轮轴、摩擦、重心、压强、浮力、热对流，本课要在一件学生自己选定的器物上重新汇合。2.2.6、4.2.5、4.1.1三个条目分别对应四个选型中的杠杆类、天平校验环节，均为前序课时已核实使用的条目。课程总体设计依据：沿用统一教学范式“情境导入 → 原理剖析 → 史料研读 → 探究实践”。方案为本课定的核心内容是“学生自主选择：杆秤／桔槔／不倒翁／走马灯；小组完成模型制作，撰写简短原理说明卡；教师巡回指导答疑”，定的实施形式是“项目式小组实践”。本课是“探究实践”环节的一次集中投放：原理剖析与史料研读不再单列环节，而是化进制作过程与原理说明卡里。（二）设计理念
一节课只做一件事：把原理做出来。前半学期的器物都是“看”的，今天必须变成“手上”的。选型、出工序、动手、调试、写卡、展示——学生自己走完一遍，物理原理才算真正长在手上。（三）特别说明（教学内容定位）
本课不新增物理知识点，全程不作任何定量计算；四个选型涉及的杠杆平衡条件、重心与稳度、轮轴、摩擦、热对流、浮力等，均只作定性表述，与第4、5、8至14课时的口径完全一致。原理说明卡只要求写“用到的物理原理”“关键设计”“一条局限”三项，画一张模型简图，不要求公式推导与数据表格。走马灯组的热源由教师接入与看管，一律采用受控暖光小灯泡，学生不使用明火；本课不制作、不携带、不放飞孔明灯。本课作品与原理说明卡是课程终结性评价三选一中“模型＋原理卡”选项的主要材料，同时作为第16课时成果展评的展品。三、教学目标（核心素养导向）
素养维度 | 本课目标（可观察、可评价） |
物理观念 | 1. 能说出本组所选器物用到的核心物理原理（杆秤／桔槔→杠杆平衡条件；不倒翁→重心与稳度；走马灯→热对流），并能指出器物上哪一部分承担了这一原理；2. 能说出本组作品的至少两个关键设计（如杆秤的定盘星与均匀刻度、桔槔的支点位置与配重、不倒翁的底部配重、走马灯的斜叶片与减小摩擦），并说明它们各自解决了什么问题；3. 能举例说明同一条原理在不同器物上的表现（如“杠杆”既是杆秤的原理，也是桔槔的原理）。 |
科学思维 | 1. 能把本组器物抽象为物理模型（杠杆模型／重心与支撑面模型／热对流模型），并在原理说明卡背面画出模型简图；2. 能在作品不成功时作出归因推理——从现象推到“哪一部分出了问题”，再推到“改哪里”；3. 能比较本组与别组作品的同与不同，说出各自的巧处与局限。 |
科学探究 | 1. 能按“选型→出工序→制作→测试→调试→说明”的顺序，独立完成一件可演示的作品；2. 能如实记录过程：至少记下一行“遇到的问题—我们的分析—怎么改的”；3. 能对照器材清单与安全清单自查，做到工位整洁、器材如数归位。 |
科学态度与责任 | 1. 通过亲手复现古代器物的关键设计，体会“古人的巧思是可以被理解、被复制的”，增强文化自信；2. 辩证看待古代科技：能说出本组作品在功能上的一个局限（如桔槔一次只提一桶、不倒翁不能承重），不神化古人；3. 遵守实践课的安全与协作规范：剪刀与细铁丝的安全使用、不用明火、分工明确、如实汇报。 |
四、教学重点与难点
类别 | 内容 | 突破策略 |
教学重点 | 把一条物理原理做进一件能演示的器物里，并说清它是怎么起作用的。 | 用“三问”贯穿制作全程：这个部件是干什么的？它在物理上属于什么？如果去掉它会怎样？每完成一步就自问一遍。 |
教学难点 | 难点一：从“照着做”走到“知道为什么这样做”——学生容易把注意力全放在做出来，说不清设计意图；难点二：过程记录——遇到问题容易跳过分析，直接凭感觉改。 | 难点一把“两个为什么”提前钉在工序单上：每组的工序单必须先写出所选器物的两个设计理由（如“定盘星为什么要先找”），写不出来不许开工。难点二提供“问题—分析—改法”三栏记录格子，巡视时用一句话把学生往分析上推：“你刚才改的是哪里？改了以后现象变了吗？” |
易错点 | ①把“做出来”当成终点，不做测试；②出现故障就整件重做，不找原因；③原理说明卡写成“介绍古代器物”而不是“讲物理”。 | ①作品必须经过一次当众演示才算完成（展示环节的硬要求）。②“能说出卡在哪里”同样算完成，重做之前先记录、先归因。③给说明卡一个句式支架：“我们用（ ）的原理，做到了（ ）；关键是（ ）。” |
五、教学准备
（一）教师演示与公共器材
课件：四个选型的“部件—原理”对照卡各一张（杆秤／桔槔／不倒翁／走马灯）、各类作品的成功样例与故障样例照片、展示环节的计时与投票规则页；第14课时回收的走马灯构思单与纸模叶轮（按组发还）。教师样例作品四件（每个选型各一件，其中至少一件是故意留有故障的半成品），用于展示环节的对比与诊断。公共器材：托盘天平2～4台（供杆秤组校验）、受控暖光小灯泡（走马灯组热源，由教师接入与看管）、备用材料箱（卡纸、细线、竹签、钩码）、计时铃、作品展台或成果墙位置。原理说明卡空白卡（每件作品1张）、学习任务单（每人1份）。（二）小组器材（按选型配齐，每组一套）
器材 | 规格与数量 | 用途与备注 |
骨架材料：木条／竹筷（长约30 cm，提前去毛刺）、卡纸、乒乓球、纸杯／小塑料盘 | 每组各1套 | 杆秤与桔槔的杆、走马灯的灯罩与叶轮、不倒翁的球壳、秤盘与“水桶”；纸杯杯口穿三孔吊线以保持水平 |
连接与传动：细棉线／麻绳（每段20 cm）、细铁丝（端头预先折钝）、竹签、胶棒、橡皮泥 | 每组各1套 | 提纽、吊线、转轴、配重与固定；提纽线必须打死结防滑动；学生不自行剪断铁丝 |
质量件：50 g钩码／拧成组的螺母2～4枚、LED小灯（纽扣电池式）1枚 | 每组各1套 | 秤砣与标定、桔槔配重、走马灯光源；轻拿轻放，严禁对着他人 |
测量与标记：直尺、记号笔、彩色圆点贴纸、托盘天平（公用2～4台） | 每组各1／公用按组轮用 | 量距、画刻度、贴“秤星”、校验杆秤；天平提前调平校零 |
工具与记录：圆头剪刀（每组1把）、原理说明卡（每件1张）、学习任务单（每人1份） | 每组各1套／每人1份 | 剪刀传递时刀尖朝下握合、用毕合拢归位；说明卡与任务单见附件 |
（三）安全与组织
明火红线：走马灯组一律使用教师管理的受控暖光小灯泡，或LED冷光作辅助观察；本课不使用蜡烛，不携带、不放飞孔明灯。工具安全：剪刀圆头，传递时刀尖朝下握合、用毕合拢归位；细铁丝端头由教师课前统一折钝，学生不自行剪断铁丝；发现木条端面毛刺举手由教师处理。分4人小组，建议分工：材料员（领料与保管）、制作员（主要动手）、调试员（测试与记录）、发言人（展示环节主讲）；制作与展示之间可互换一次角色。制作限时16分钟，计时铃控制；铃响即停手进入验收，未完成的部分记入任务单“未完成事项”，不占用展示时间。当堂登记作品编号，回收钩码与天平、清点剪刀与竹签；作品贴编号卡后暂存展台，第16课时成果展评时取用。六、教学过程（40分钟）
总览：环节一情境导入：四选一，把一个学期握在手里（3分钟）→ 环节二 方案确认：我们的工序与分工（4分钟）→ 环节三 动手制作：边做边测（16分钟）→ 环节四 组内验收：让作品“说得清”（4分钟）→ 环节五 展示交流：作品推介会（10分钟）→ 环节六 小结与预告（3分钟）。环节一 情境导入：四选一，把一个学期握在手里（3分钟）
承前收束：上一课时在灯影里收了尾——灯边没有风，它却转了一千多年。今天换一种说话方式：这一学期我们看过古尺、漏刻、欹器、杆秤、辘轳、曲辕犁、耧车、扇车、龙骨水车、走马灯、长信宫灯，看了十四节课。今天轮到你们，把它们做出来。亮出四个选型，每组选一个并板书，每行后面跟上“它考的是一条什么原理”：杆秤（杠杆平衡条件）、桔槔（省力杠杆）、不倒翁（重心与稳度）、走马灯（热对流）。定规则，一句话讲清三件事：这节课每组要交三样东西——一件能演示的作品、一张原理说明卡、一次三句话的展示。作品不看漂亮，看能不能演示、能不能说清。板书课题：第15课时 综合项目实践——传统文化物理模型创作。发还第14课时回收的走马灯构思单与纸模叶轮（仅走马灯组），提醒该组“待解决”栏里的问题今天必须解决：LED不发热，气流从哪来？同时宣布受控暖光小灯泡已备好，由教师接入与看管。小组商量，确定本组选型，在任务单活动一写下选择与理由：我们选它，因为它考的是（ ）这条道理，我们想动手试试（ ）。走马灯组取回上节课的构思单，对照“待解决”栏讨论今天怎么改。把“选”的权利交给学生，是本课与前面所有课时最大的不同：前面是教师给定器物，今天学生自己认领一条原理。选择本身就是一次复习——要说明“我们选它因为它考的是哪条道理”，学生必须把这一学期的知识先翻一遍。“作品不看漂亮，看能不能演示、能不能说清”这句话在最开始就立住，是为了让整节课的注意力落在过程与表达上，而不是落在材料与外观上。环节二 方案确认：我们的工序与分工（4分钟）
给四个选型各发一张工序卡（三到五步的简易流程），要求各组抄进任务单活动二并逐项勾选。参考工序——杆秤：装秤盘与提纽→调水平→找定盘星→标刻度→天平校验；桔槔：立支柱→装横杆→挂配重与“水桶”→调试提水；不倒翁：开孔→底部固定配重→试晃→装圆锥帽；走马灯：做灯罩→做斜叶片叶轮→装转轴（顶针式或悬吊式）→接光源→试转。硬要求一条：工序单上必须写出两个“为什么”（如“定盘星为什么必须先找”“叶片为什么是斜的”）。写不出来，先别开工。巡视检查工序合理性，预设指导语：顺序颠倒的（先贴星再找平衡、先装帽再配重）当场指出来，让他自己改；“为什么”写成“因为老师说的”，请他用器物上的部件重新回答一遍。确认安全：带全班念一遍三条红线——不用明火、剪刀圆头、铁丝不自己剪；走马灯组特别确认热源由教师接入。写出两个“为什么”，组内互相讲一遍：这个部件是干什么的？去掉它会怎样？工序卡不是为优等生省事的，是给整组设一道“想清楚了再动手”的门槛。第9课时已经把“方案先于动手”立成规矩，本课把它推广到四个选型：杆秤的“定盘星先找”、桔槔的“支点先定”、不倒翁的“配重先固定”、走马灯的“叶片先折斜”，都是先想后做的具体化。要求写出两个“为什么”，正是针对本课难点一（只会做、不懂理）设下的一道关。环节三 动手制作：边做边测（16分钟）
宣布限时16分钟并开始计时，提醒“做一步、测一步”，不要等全部做完再测试。（1）杆秤组：秤盘老是歪——三根吊线要等长；空秤调不平——在秤盘对侧粘一小块橡皮泥微调，调完就记住配重不能再动；找不到定盘星——秤砣从挂盘端慢慢往外移，秤杆水平静置的那一点就是它；刻度间距对不上——不要只标一道就外推，逐道实际挂码。（2）桔槔组：横杆老是滑落——支柱与横杆的连接处绑牢，或先用橡皮泥固定支点；怎么调都不省力——检查配重是不是挂到了支点同一侧；想加重配重——先猜再试，看看是不是越重越好调（回指第10课时“关键在力臂不在配重的轻重”）。（3）不倒翁组：一推就倒——配重位置太高，挪到球壳最底部；几乎不摆动——配重过重；配重脱落——重心上移，必然失去不倒效果；提醒每完成一步就轻晃测试一次。（4）走马灯组：叶轮不转——依次查光源与叶轮的距离、叶片角度（过平或过立都不转，约30°～45°为宜）、转轴是否干净且摩擦小、灯罩是否漏气太多；用LED试转不动——这不是失败，正说明“气流才是动力”，改接教师管理的受控暖光小灯泡；灯罩上口漏气——把上口收一收。盯住三件事：出现故障先问“你改了哪里、现象变了吗”，不替学生下手；提醒记录员把“问题—分析—改法”写进任务单活动三；对已经做出作品的组给出进阶追问（“把配重减一半会怎样”“把叶片粘平会怎样”），不让它闲着。提前2分钟预告收工：“还有两分钟，准备停手，把没做完的记在任务单上。”按工序动手，做一步测一步；出现故障先记录、再分析、后动手。在任务单活动三填“问题—我们的分析—我们怎么改的”至少一行；改成功了写结果，没改成功也照实写。全组轮流上手：材料员管料、调试员测试、发言人留意这节课最值得讲的一点。把16分钟完整交给学生，是“侧重过程”最直接的落法。四处指导语都指向同一件事：先归因、再动手——这与第9课时“故障分析是关键项”、第5课时“允许失败、能分析故障同样得高分”的立场一脉相承。走马灯组“LED转不动”的处理是特意安排的：让学生亲手撞上“冷光源造不出气流”这堵墙，比教师讲一遍原理更有效，也为第14课时留下的那个“待解决”画上句号。要求做一步测一步，是因为成品式地做到底再测试，学生往往已无从判断是哪一步出的问题。环节四 组内验收：让作品“说得清”（4分钟）
给出验收两条硬标准并板书：一、能当众演示一次（杆秤称一件东西、桔槔提起“一杯水”、不倒翁推倒又能立起来、走马灯接通热源转起来）；二、能说清三句话——用了什么原理、关键设计是什么、还有什么没解决。发原理说明卡，给出句式支架：正面写“我们用（ ）的原理，做到了（ ）；关键是（ ）”；背面画一张模型简图（标出支点／重心／气流方向／叶轮中对应该组的要素），并写一条“我们作品的一个局限”。巡视，重点看两处：说明卡写成“古代器物介绍”的，请他改回讲物理（“你在讲历史，还是在讲道理？”）；“局限”一栏写成“做得不好看”的，提示他从功能上想——桔槔一次能提多少、不倒翁能不能承重、杆秤最大能称多重。提示发言人把三句话整理成三个短句，草稿写在任务单活动四。组内验收：先自己演示一遍，确认能复现；不能复现的马上调。填写原理说明卡正面与背面，组内互相检查句式是否完整。把验收设在展示之前，是为了不让展示变成翻车现场——先自己确认能演示，才有底气上台。“三句话”是本课的表达底线，也是给展示环节搭的脚手架：说得出这三句，才说明原理真的落到学生嘴里了。“局限”一栏是“不神化古人”立场在学生这一端的对照——既要赞古人的巧，也要认出器物本身的边界，学生对自己的作品同样要这样看。环节五 展示交流：作品推介会（10分钟）
讲清规则（1分钟）：每个选型随机抽1～2组上台（共约6组），每组限时1分钟，讲三句话并演示一次；讲完接受其他组一个提问，30秒内回答；未被抽到的组按选型分片就近互看互评，同样要完成任务单上的听课记录。用计时铃严格控时（展示1分钟＋提问30秒），教师只做串场不做评价，把评价权交给学生。每组展示时，请同选型的另一组做“同行评审”：同一个器物，你们哪里做得一样、哪里做得不一样？（杆秤组比定盘星与刻度、桔槔组比配重位置、不倒翁组比配重多少与位置、走马灯组比叶片角度与转轴方式）拿出教师预备的那件故意留有故障的半成品，最后用一个共性问题收束：这一件（一杆）为什么不行？请全班用原理回答——落实“故障是主要教材”。组织快速投票：每组投一张“最想带回家的一件作品”与一张“讲得最清楚的一组”，票数记在板书上（只作激励，不作评分）。接受提问，能答就答；答不上的记进任务单“我还想问的一个问题”。听别组展示，完成“最想学的一点”的记录；被分派做同行评审的组，对照本组作品说一条同与不同。参与投票，给印象最深的一件作品与一组讲解各投一票。展示是本节的重头戏，规则设计有两个用意：一是“限时1分钟＋三句话”，逼学生把原理说短、说准，避免读稿式的长篇介绍；二是“提问＋同行评审”，让听的人也动脑——同一件器物做出来的东西不一样，比较是最省力的复习。抽签上台、其余组就近互评，解决的是组数与时间的矛盾（全班约12组，10分钟装不下全员上台）。最后的共性问题把全场从看热闹拉回讲道理，也为第16课时预热：投票与展览的形式，下节课将正式化。环节六 小结与预告（3分钟）
回收驱动任务：请两个组的发言人各用一句话说出本组作品考的是哪一条物理原理。预告第16课时：下节课是本课程的最后一课——所有作品都要展出，每人要对自己和同组的作品做出评价，还要一起回答一个问题：这十六节课里，哪一件古人的东西最让你佩服，为什么？两名发言人用一句话回答本组作品对应的物理原理。送作品上展台、清点归还器材、清理工位。七、板书设计
区域 | 内容 |
课题区 | 第15课时 综合项目实践——传统文化物理模型创作 |
选型区（左） | 杆秤——杠杆平衡条件（定盘星／均匀刻度）；桔槔——省力杠杆（支点靠近配重一侧）；不倒翁——重心与稳度（底部配重）；走马灯——热对流（斜叶片／减小摩擦） |
规则区（中） | 三样交付：①能演示的作品 ②原理说明卡 ③三句话的展示；验收两条：能当众演示一次／能说清“原理＋关键设计＋还没解决的” |
方法区（中下） | 先想后做：工序先写、两个“为什么”先答；做一步、测一步；出故障先归因：问题→分析→改法；作品不看漂亮，看能不能演示、能不能说清 |
展示区（右） | 三句话：我们用（ ）的原理，做到了（ ）；关键是（ ）；还没解决的是（ ）；同行评审：同一件器物，同在哪里、不同在哪里 |
文化区（右副板书） | 做出来，才算学过；说得清，才算学会；进度：本课为第15／16课时，下节课成果展评；安全：不用明火、剪刀圆头、铁丝不自剪 |
