基于核心素養(yǎng)下“教—學(xué)—評(píng)”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)課例名稱:5.5新材料及其應(yīng)用課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)理念本教學(xué)設(shè)計(jì)秉持“以學(xué)生為中心”的教育理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位。在教學(xué)活動(dòng)中，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索新材料領(lǐng)域的知識(shí)。通過(guò)多樣化的教學(xué)方法，如實(shí)驗(yàn)探究、案例分析、小組討論等，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、創(chuàng)新思維以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。同時(shí)，緊密聯(lián)系生活實(shí)際與科技前沿，讓學(xué)生深刻體會(huì)物理知識(shí)在新材料研究與應(yīng)用中的重要價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的意識(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與綜合能力。課時(shí)教材分析（一）教材地位與作用?本節(jié)課是滬粵版（2024）八年級(jí)上冊(cè)物理第五章的重要內(nèi)容。在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了物質(zhì)的基本性質(zhì)等知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入新材料的概念、特性及其應(yīng)用。新材料作為現(xiàn)代科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐，與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天等諸多領(lǐng)域緊密相連。通過(guò)對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，不僅能豐富學(xué)生對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，拓展物理知識(shí)范疇，更能激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣與探索欲望，為后續(xù)學(xué)習(xí)更高層次的物理知識(shí)以及相關(guān)學(xué)科知識(shí)奠定基礎(chǔ)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神具有重要意義。?（二）教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)?教材首先介紹了新材料的定義，使學(xué)生對(duì)新材料有初步的概念認(rèn)知。接著詳細(xì)闡述了幾種典型新材料的特性，如納米材料的小尺寸效應(yīng)、超導(dǎo)材料的零電阻特性等，這些特性是理解新材料應(yīng)用的關(guān)鍵。隨后，教材列舉了大量新材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，從日常生活中的電子產(chǎn)品到高科技領(lǐng)域的航空航天設(shè)備，展示了新材料對(duì)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用。最后，簡(jiǎn)單提及了新材料的研發(fā)過(guò)程與發(fā)展前景，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的向往。教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)清晰，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，由淺入深，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。課時(shí)學(xué)情分析（一）知識(shí)基礎(chǔ)?八年級(jí)的學(xué)生在之前的物理學(xué)習(xí)中，已經(jīng)掌握了物質(zhì)的一些基本物理屬性，如密度、硬度、導(dǎo)電性等，對(duì)常見材料如金屬、塑料、木材等的特點(diǎn)和用途也有一定的了解。這些知識(shí)儲(chǔ)備為學(xué)生學(xué)習(xí)新材料的相關(guān)內(nèi)容提供了基礎(chǔ)，使他們能夠通過(guò)與已有知識(shí)的對(duì)比和聯(lián)系，更好地理解新材料的特性和應(yīng)用。?（二）學(xué)習(xí)能力?該階段的學(xué)生正處于從形象思維向抽象思維過(guò)渡的時(shí)期，具備了一定的觀察、分析和歸納能力。他們對(duì)新鮮事物充滿好奇心和求知欲，樂于通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察等方式獲取知識(shí)。但在面對(duì)較為抽象的概念和復(fù)雜的科學(xué)原理時(shí)，可能仍存在理解困難，需要教師給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和幫助。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，部分學(xué)生已經(jīng)開始嘗試自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)，但合作學(xué)習(xí)的效率和效果還有待進(jìn)一步提高。?（三）學(xué)習(xí)風(fēng)格與興趣?學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)，有的學(xué)生擅長(zhǎng)通過(guò)閱讀文字材料獲取知識(shí)，有的學(xué)生則對(duì)實(shí)驗(yàn)操作興趣濃厚，還有的學(xué)生在小組討論中表現(xiàn)積極。在興趣方面，大部分學(xué)生對(duì)與現(xiàn)代科技相關(guān)的內(nèi)容，如新材料在智能手機(jī)、新能源汽車等方面的應(yīng)用，表現(xiàn)出較高的關(guān)注度和興趣。教師應(yīng)充分利用學(xué)生的這些特點(diǎn)，采用多元化的教學(xué)方法，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。課時(shí)教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)生能夠準(zhǔn)確闡述新材料的定義，識(shí)別常見的新材料類型，如納米材料、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、形狀記憶合金等。?2.深入理解幾種典型新材料的獨(dú)特特性，例如納米材料的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)，超導(dǎo)材料的零電阻特性和完全抗磁性，半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間且受多種因素影響，形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)等，并能用自己的語(yǔ)言進(jìn)行解釋。?3.能舉例說(shuō)明新材料在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域的具體應(yīng)用，分析新材料的應(yīng)用如何改變和改善人們的生活與生產(chǎn)方式。?4.了解新材料的研發(fā)過(guò)程和一般方法，知道新材料的發(fā)展對(duì)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)作用。課時(shí)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1.理解新材料特性背后的物理原理。由于這些原理較為抽象，對(duì)于八年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，理解起來(lái)具有一定難度。例如，納米材料的量子尺寸效應(yīng)、超導(dǎo)材料的BCS理論等，需要教師通過(guò)形象化的比喻、多媒體演示等方式幫助學(xué)生理解。?2.如何引導(dǎo)學(xué)生從物理知識(shí)的角度分析新材料在復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景中的作用機(jī)制。在實(shí)際應(yīng)用中，新材料往往與多種技術(shù)和物理現(xiàn)象相互關(guān)聯(lián)，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，這對(duì)學(xué)生的知識(shí)整合能力和思維能力要求較高。例如，分析半導(dǎo)體材料在集成電路中的工作原理，涉及到電學(xué)、材料學(xué)等多方面知識(shí)。?3.培養(yǎng)學(xué)生在新材料領(lǐng)域的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。雖然學(xué)生對(duì)新材料充滿興趣，但要真正培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力并非易事。教師需要通過(guò)創(chuàng)設(shè)開放性的問題情境、組織實(shí)踐活動(dòng)等方式，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、大膽創(chuàng)新，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用能力。課時(shí)教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課（5分鐘）1.教師活動(dòng)：運(yùn)用多媒體展示一系列生活中常見的高科技產(chǎn)品圖片，如智能手機(jī)、新能源汽車、航天飛行器等，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考這些產(chǎn)品所使用的材料與傳統(tǒng)材料（如木材、普通金屬、塑料等）有何不同。隨后提問：“同學(xué)們，在我們的日常生活和這些先進(jìn)的科技產(chǎn)品中，大家有沒有發(fā)現(xiàn)一些材料的性能似乎超越了我們以往的認(rèn)知？它們能讓產(chǎn)品具備更強(qiáng)大的功能，這些神奇的材料就是我們今天要探究的新材料。那么，你們能猜到這些新材料可能具備哪些獨(dú)特的特性，從而讓它們?cè)谶@些產(chǎn)品中發(fā)揮關(guān)鍵作用嗎？”通過(guò)這樣的提問，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望，自然引入新課。2.學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真觀察圖片，積極思考教師提出的問題，部分學(xué)生可能會(huì)嘗試回答新材料可能具有的特性，如更輕、更強(qiáng)、更智能等。（二）新課講授（25分鐘）1.新材料的定義與范疇（3分鐘）1.教師活動(dòng)：講解新材料的定義，指出新材料是指新近發(fā)展或正在發(fā)展的具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和有特殊性質(zhì)的功能材料。接著通過(guò)PPT展示一些常見的新材料類別，如納米材料、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、形狀記憶合金等，并簡(jiǎn)單介紹這些材料在現(xiàn)代科技中的重要地位，讓學(xué)生對(duì)新材料的范疇有初步認(rèn)識(shí)。2.學(xué)生活動(dòng)：聆聽教師講解，觀看PPT，在筆記本上記錄新材料的定義和主要類別。2.納米材料（7分鐘）1.教師活動(dòng)：詳細(xì)介紹納米材料的概念，強(qiáng)調(diào)納米尺度（1100nm）賦予材料特殊性質(zhì)。通過(guò)實(shí)物展示納米鐵粉（顏色與普通鐵粉不同），讓學(xué)生直觀感受納米材料外觀上的差異。運(yùn)用多媒體動(dòng)畫演示納米材料的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，解釋這些效應(yīng)如何使納米材料在熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)、力學(xué)等性能方面發(fā)生顯著變化。例如，講解納米級(jí)的金顆粒熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于塊狀金，顏色也會(huì)改變；量子點(diǎn)能根據(jù)尺寸不同調(diào)整發(fā)光顏色；納米材料因極大的比表面積具有更高反應(yīng)活性等。列舉納米材料在醫(yī)療（藥物靶向輸送、疾病早期診斷）、能源（高效太陽(yáng)能電池、燃料電池催化劑）、環(huán)境（水處理、空氣凈化）等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，讓學(xué)生體會(huì)納米材料對(duì)現(xiàn)代生活和科技發(fā)展的重要影響。2.學(xué)生活動(dòng)：仔細(xì)觀察實(shí)物，認(rèn)真觀看動(dòng)畫演示，積極思考教師所講內(nèi)容，提出關(guān)于納米材料特性和應(yīng)用的疑問，如納米材料在藥物輸送中具體如何實(shí)現(xiàn)靶向等。3.超導(dǎo)材料（7分鐘）1.教師活動(dòng)：闡述超導(dǎo)材料的定義，即在一定溫度條件下電阻突然消失呈現(xiàn)零電阻特性，同時(shí)具有完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）和磁通量子化等特性。通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)展示超導(dǎo)材料的零電阻特性，將超導(dǎo)材料接入電路，串聯(lián)電流表和燈泡，當(dāng)溫度降低到超導(dǎo)臨界溫度以下時(shí)，觀察到電流表有示數(shù)但燈泡不亮，說(shuō)明電流通過(guò)超導(dǎo)材料時(shí)無(wú)能量損耗。利用視頻展示超導(dǎo)材料的磁懸浮現(xiàn)象（邁斯納效應(yīng)），解釋超導(dǎo)體在磁場(chǎng)中為何能懸浮。介紹超導(dǎo)材料按臨界轉(zhuǎn)變溫度分為低溫超導(dǎo)材料（需液氦冷卻）和高溫超導(dǎo)材料（可用液氮冷卻），以及按材料組成的分類方式。講述超導(dǎo)材料在電力領(lǐng)域（超導(dǎo)輸電減少電能損耗、超導(dǎo)變壓器體積小效率高）、醫(yī)療領(lǐng)域（核磁共振成像提供強(qiáng)穩(wěn)定磁場(chǎng)）等的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)其應(yīng)用前景和目前面臨的挑戰(zhàn)（如低溫條件限制等）。2.學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解超導(dǎo)材料的特性，觀看視頻并思考磁懸浮原理，對(duì)超導(dǎo)材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)出濃厚興趣，討論超導(dǎo)材料廣泛應(yīng)用可能面臨的技術(shù)難題及解決方案。4.其他新材料（4分鐘）1.教師活動(dòng)：簡(jiǎn)要介紹半導(dǎo)體材料，說(shuō)明其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間且受溫度、光照、雜質(zhì)等多種因素影響，舉例說(shuō)明半導(dǎo)體材料在二極管、三極管、集成電路等電子器件中的關(guān)鍵作用，展示常見的半導(dǎo)體產(chǎn)品圖片，如電腦CPU、手機(jī)芯片等。介紹形狀記憶合金，通過(guò)實(shí)物演示形狀記憶合金在加熱后恢復(fù)原始形狀的現(xiàn)象，講解其在航空航天（衛(wèi)星天線折疊與展開）、醫(yī)療器械（血管支架）、日常生活（眼鏡框）等領(lǐng)域的應(yīng)用。2.學(xué)生活動(dòng)：觀察半導(dǎo)體產(chǎn)品圖片和形狀記憶合金的演示，思考半導(dǎo)體材料如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制，以及形狀記憶合金記憶效應(yīng)的原理，分享自己在生活中接觸到的可能含有半導(dǎo)體材料或形狀記憶合金的物品。5.新材料的研發(fā)與意義（4分鐘）1.教師活動(dòng)：講解新材料的研發(fā)過(guò)程，從基礎(chǔ)理論研究，到材料設(shè)計(jì)、制備，再到性能測(cè)試和優(yōu)化，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉（物理、化學(xué)、材料學(xué)等）在研發(fā)中的重要性。闡述新材料對(duì)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用，如促進(jìn)電子設(shè)備小型化、高性能化，提高能源利用效率，改善醫(yī)療診斷和治療手段，推動(dòng)航空航天事業(yè)發(fā)展等，同時(shí)提及新材料研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)，如研發(fā)成本高、周期長(zhǎng)、技術(shù)難度大等，鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注新材料領(lǐng)域的發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。2.學(xué)生活動(dòng)：了解新材料研發(fā)過(guò)程，認(rèn)識(shí)到科技創(chuàng)新的復(fù)雜性和重要性，思考自己能為新材料研發(fā)做些什么，對(duì)未來(lái)新材料的發(fā)展充滿期待。（三）小組討論（10分鐘）1.教師活動(dòng)：將學(xué)生分成小組，每組46人，給出三個(gè)討論主題：?主題一：分析納米材料在智能手機(jī)中的應(yīng)用，如何利用其特性提升手機(jī)性能（如電池續(xù)航、屏幕顯示、存儲(chǔ)容量等方面）。?主題二：探討超導(dǎo)材料若能實(shí)現(xiàn)常溫超導(dǎo)，會(huì)對(duì)我們的生活和社會(huì)產(chǎn)生哪些重大影響（從能源、交通、科技等多個(gè)角度思考）。?主題三：假設(shè)你是一名材料研發(fā)工程師，針對(duì)當(dāng)前環(huán)境污染問題，你會(huì)嘗試研發(fā)一種什么樣的新材料來(lái)解決（如用于凈化污水、處理廢氣等），簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理和預(yù)期效果。教師巡視各小組討論情況，適時(shí)給予引導(dǎo)和啟發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)表觀點(diǎn)，相互交流和質(zhì)疑。2.學(xué)生活動(dòng)：各小組圍繞選定主題展開熱烈討論，每個(gè)學(xué)生都積極參與，分享自己的想法和見解。例如，在討論納米材料在智能手機(jī)中的應(yīng)用時(shí)，學(xué)生可能會(huì)提出納米材料用于電池電極可提高電池能量密度從而延長(zhǎng)續(xù)航，用于屏幕可實(shí)現(xiàn)更鮮艷的色彩顯示等；在探討超導(dǎo)材料若常溫超導(dǎo)的影響時(shí)，學(xué)生可能想到電力傳輸幾乎無(wú)損耗，磁懸浮列車可更普及等；在假設(shè)研發(fā)新材料解決環(huán)境污染問題時(shí)，學(xué)生可能構(gòu)思出一種具有特殊吸附性能的納米復(fù)合材料用于凈化污水等。小組內(nèi)推選一名代表，負(fù)責(zé)整理小組討論結(jié)果，準(zhǔn)備進(jìn)行匯報(bào)。（四）小組匯報(bào)與總結(jié)（10分鐘）1.教師活動(dòng)：邀請(qǐng)各小組代表依次上臺(tái)，匯報(bào)小組討論成果。認(rèn)真傾聽學(xué)生匯報(bào)，對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，肯定其創(chuàng)新思維和深入思考，對(duì)于存在的問題或不全面之處，引導(dǎo)其他小組學(xué)生補(bǔ)充，最后對(duì)每個(gè)主題進(jìn)行總結(jié)歸納，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。2.學(xué)生活動(dòng)：小組代表上臺(tái)匯報(bào)，清晰闡述小組討論的觀點(diǎn)和結(jié)論，其他小組成員認(rèn)真傾聽，提出疑問或補(bǔ)充意見。通過(guò)交流和總結(jié)，學(xué)生進(jìn)一步深化對(duì)新材料應(yīng)用和研發(fā)的認(rèn)識(shí)，拓寬思維視野。（五）課堂小結(jié)（3分鐘）1.教師活動(dòng)：與學(xué)生一起回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括新材料的定義、常見新材料（納米材料、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、形狀記憶合金等）的特性和應(yīng)用，以及新材料研發(fā)的過(guò)程和意義。強(qiáng)調(diào)新材料在現(xiàn)代科技和生活中的重要地位，鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)關(guān)注新材料領(lǐng)域的最新進(jìn)展，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)技術(shù)的熱愛和探索精神。2.學(xué)生活動(dòng)：跟隨教師的引導(dǎo)