2025年山东省“数字化赋能教师专业发展”工程优课
《功与能的工程之旅》子任务五：自制投石车展示会教学设计
一、教材分析
“自制投石机展示会” 是鲁科版八年级下册第十章“功与能”大单元“自制投石机展示会” 任务的核心环节，承接前四个任务（结构功能探索、动力系统设计、投掷性能优化、能量利用率提升）的实践成果，是对全单元知识的系统梳理与综合应用。本章以“功与能的工程之旅”为主题，通过“穿越助曹”情境和“投石机竞赛”大任务，将抽象的功、功率、机械效率等知识点融入工程实践。汇报介绍作为连接“实践操作” 与 “知识输出”的桥梁，不仅能检验学生对知识点的掌握程度，更能通过“梳理 ——表达——反思”的过程，帮助学生构建“理论指导实践”的认知逻辑，同时呼应教材“科学・技术・社会”（STS）栏目，凸显物理知识在工程汇报、成果展示等实际场景中的应用价值，落实“从物理走向社会”的课程理念 。
二、学情分析
经过前四个任务的学习与实践，学生已掌握功、功率、机械效率、动能势能、机械能转化等核心知识点，能独立完成相关计算（如功率计算、机械效率测算），并能分析投石机各环节的物理原理（如配重块下落过程中重力势能向动能的转化）。通过小组合作完成投石机的设计、制作与调试，学生已具备一定的资料整理能力（如收集实验数据、梳理优化过程）、简单的书面表达能力（如撰写实验报告），且在前期小任务汇报（如动力系统设计方案分享）中，积累了基础的口头表达经验，能初步向他人介绍实践成果。
八年级学生以具象思维为主，对抽象知识的理解需依托具体实践成果。汇报介绍通过结合投石机实物、测试数据、设计草图、Sketchup软件制作3D模型等具象载体，能帮助学生更好地梳理知识逻辑；同时，学生具有较强的自我展示欲，渴望通过汇报获得对自身实践能力、知识应用能力的认可 。学生不仅希望通过汇报清晰呈现投石机成果，更希望掌握 “如何将实践过程与知识点紧密结合”“如何让汇报逻辑清晰、重点突出” 等汇报技巧；此外，经过长时间的小组合作，学生希望通过汇报环节展现小组的协作成果，同时学习其他小组的优秀汇报思路，提升自身的成果表达能力 。
三、课时目标
1.能系统梳理投石机设计、制作、优化过程，准确阐述各环节所应用的功、功率、机械效率、动能势能、机械能转化等核心知识点，清晰说明 “实践操作” 与 “知识点” 的对应关系 。
2.能规范撰写投石机汇报稿，包含 “设计理念（结合'穿越助曹’情境）、知识点应用、实践过程、性能数据（如投掷距离、能量利用率）、创新点与不足” 等核心内容，确保逻辑清晰、重点突出 。
3.能运用口头表达、展板（或 PPT）展示等方式，配合实物、数据图表，清晰、有条理地向他人介绍投石机成果，做到语言流畅、重点明确、互动自然（如回应听众提问）。
4.在汇报与交流环节，学会客观看待自身汇报的优势与不足，虚心接受他人建议（如 “可以增加优化前后的性能对比数据”），培养严谨求实、乐于改进的科学态度。结合“穿越助曹” 情境，在汇报中展现对“工程问题解决”的思考，增强工程实践意识与社会责任感 。
四、教具准备
PPT课件、项目评价表，各小组自制投石机模型、小球若干、卷尺、标记物、评分表、多媒体设备
五、评价设计
详细评价表格见附件1。
六、教学过程
教学 环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
情境导入，明确任务 | 播放“古代战场将领汇报兵器设计” 的影视片段，结合 “穿越助曹” 情境提问：“我们为'曹军’设计的投石机即将接受检验，作为'工程小队’，如何清晰、专业地向'曹军将领’（即老师和同学）汇报投石机的设计、性能与优势？” 明确本节课任务：完成投石机汇报稿优化、小组预演与班级汇报展示，强调汇报需突出“知识点应用” 与 “实践成果” 的结合 。 | 1. 观看视频，感受投石机的力量与魅力。 | |
项目展示 | 一、小组轮流展示，实施发射测试 （一）第一组登台演示：简易木架配重式投石机。 邀请第一小组代表携带其作品上台。该组采用木棍搭建主体框架，使用金属块作为配重，勺形弹射臂末端绑有橡皮筋以增强抓球能力。教师引导全班关注其支点设置是否合理、配重悬挂方式是否稳固。
| 1. 按顺序上台展示作品。 | 通过真实情境下的项目展示，让学生在实践中深化对杠杆原理的理解；借助多轮发射测试，培养数据分析与问题诊断能力；在公开场合表达设计思想，锻炼语言组织与临场应变能力。 |
互动评议 | 一、集体评议，促进反思 （一）组织互评环节，分享观察发现。 | 通过同伴互评与教师引导，帮助学生跳出自我视角，客观审视作品；在交流中吸收他人智慧，形成批判性思维；通过总结共性规律，将零散经验升华为可迁移的工程思维方法。 | |
拓展延伸作业 | 联系生活，启发新思 拓展应用场景，激发持续探索。 | 打通课堂与生活的壁垒，让学生认识到科学原理的广泛应用价值；通过提出真实世界问题，激发深度思考与长期探究动机；实现跨学期知识衔接，构建连贯的学习路径。 | |
课堂小结 | 回顾历程，升华情感 （一）梳理项目全过程，强化成长体验。 | 通过系统回顾，帮助学生将碎片化经验整合为结构化认知；通过情感激励，强化科学探究的内在驱动力；营造尊重努力、包容失败的课堂文化氛围。 | |
板书 设计 | 自制投石机展示会 [关键因素] | ||
附件1
《自制投石机》展示课项目评价量表 姓名： 班级： 评价小组： | ||||||||
素养维度 | 评价标准 | 组内评价 | 组间评价 | 教师评价 | ||||
优秀 | 良好 | 合格 | ||||||
物理知识应用30 分 | 能准确说明投石机涉及的物理原理（如杠杆、功、机械能及其转化等） | 能完整、准确说明 2 种及以上原理（10 分） | 说明 1 种原理且基本准确（5 分） | 无法说明原理 （2分） | ||||
结构设计符合物理原理，能解释各部件（支架、发射臂、配重等）的作用 | 结构设计完全符合原理，部件作用解释清晰（10 分） | 设计基本符合原理，能解释部分部件作用（5 分） | 设计不符合原理，几乎无法解释部件作用（2 分） | |||||
材料选择与物理特性匹配（如承重部件选择硬度高的材料） | 材料选择完全匹配物理特性（10 分） | 材料选择基本合理（5 分） | 材料选择不合理（2 分） | |||||
动手实践能力25 分 | 独立完成投石机制作，无明显组装缺陷（如支架稳固、部件连接牢固） | 作品无缺陷，组装牢固（10 分） | 有轻微缺陷但不影响使用（5 分） | 缺陷明显，无法正常使用（2 分） | ||||
制作过程中能解决突发问题（如部件松动、材料损坏等） | 能自主解决 2 个及以上问题（8 分） | 能解决 1 个问题（4 分） | 无法解决问题 （2 分） | |||||
制作流程规范，工具使用安全、正确 | 流程规范，工具使用安全正确（7 分） | 流程基本规范，工具使用无安全问题（3 分） | 流程混乱或存在安全隐患（2 分） | |||||
作品性能表现25 分 | 投石射程：在相同发力条件下，射程达到班级平均水平及以上 | 射程高于班级平均水平（10 分） | 达到平均水平 （5 分） | 低于平均水平 （2 分） | ||||
精准度：能大致命中预设目标区域（如 10 米外的指定圆圈） | 3 次发射 2 次及以上命中目标 （8 分） | 1 次命中（4 分） | 未命中（2 分） | |||||
稳定性：连续 3 次发射，无明显结构变形或故障 | 3 次发射无故障 （7 分） | 1-2 次故障 （3 分） | 3 次均故障 （1 分） | |||||
创新与反思 20 分 | 设计有创新点（如可调节配重、折叠式支架、环保材料利用等） | 有 1 个及以上明确创新点（8 分） | 有创新想法但未实现（4 分） | 无创新（1 分） | ||||
能客观分析作品优缺点，提出改进方向（如增加射程可优化的部位） | 能全面分析优缺点，改进方向可行（6 分） | 能分析部分优缺点（3 分） | 无法分析（1分） | |||||
展示时能清晰表达设计思路与制作感悟 | 表达清晰、逻辑连贯（6 分） | 表达基本清晰 （3 分） | 语言基本流畅，介绍不全面 （1分） | |||||
综合评价 | 优秀□ 良好 □ 合格 □ | |||||||
备注：对照评价标准，根据实际情况进行打分。组内评价占30%，组间评价占30%，教师评价40%。优秀80~100分，良好60~80分，合格60以下。 | ||||||||
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