《转动的力量 —— 探索风力发电》教案

江阴市申港实验小学 薛昌明

一、教学目标

（一）科学观念

能准确说出风车（含风力发电机）的核心组成部分（风叶、转轴、支架），理解风力发电机的额外关键结构（机箱 <含齿轮组、发电机>、输电线路）。

能清晰描述风力发电机的工作流程，明确其能量转换路径：风能→机械能（风叶转动）→电能（发电机），建立 “能量可转换” 的科学观念。

（二）科学思维

通过对比 “手持小风车” 与 “大型风力发电机”，培养 “比较分析” 的思维能力，找出两者的异同点。

针对 “小发电机无法点亮小灯泡” 的问题，引导提出合理猜想与改进方案，初步形成 “发现问题 — 分析问题 — 解决问题” 的工程师思维。

（三）探究实践

参与 “吹风车”“组装简易风力发电装置（风车叶片 + 发电机 + 二极管）” 的实践活动，掌握基本的组装方法，能注意直流电 “正负极连接” 的关键操作。

通过观察航拍视频、机箱内部结构示意图，提升 “观察 — 归纳” 的探究能力，能基于观察结果梳理风力发电机的工作原理。

（四）态度责任

了解江阴申港本地风力发电机及远景能源等本土风电企业的成就，激发对家乡科技发展的自豪感，建立 “科技服务生活” 的认知。

愿意在课后通过搜索资料、查阅文献，探究 “中国工程师如何实现风电技术改进”，培养主动探索科学问题的兴趣与科学使命感。

三、教学重难点

（一）教学重点

掌握风力发电机的组成结构（风叶、转轴、支架、机箱 <齿轮组、发电机>、输电线路）及工作原理。

理解风力发电中的能量转换过程（风能→机械能→电能），并能准确表述。

能独立完成简易风力发电装置的组装，成功点亮二极管，明确直流电正负极连接的重要性。

（二）教学难点

抽象理解 “齿轮组在风力发电机中的作用”（辅助能量传递，带动发电机运转），突破对机箱内部 “不可见结构” 的认知障碍。

针对 “小发电机无法点亮小灯泡” 的问题，提出科学、可行的改进措施，将 “工程师思维” 转化为具体的解决思路。

四、教学过程

（一）情境导入：玩风车，激兴趣（5 分钟）

教学活动：

课前分发手持小风车，引导小组内轮流玩耍，让学生通过 “吹气” 使风车转动，感受风车的动态变化。

课堂正式开始后，提问引导：“刚才大家玩的风车，是依靠什么力量转动起来的？”（预设答案：风力）“它由哪几部分组成呢？请大家观察手中的风车，试着说一说。”（预设答案：风叶、转轴、支架）

进一步拓展：“除了这种小风车，生活中你们还见过其他类型的风车吗？咱们江阴申港有没有这种风车？”（若学生未近距离观察，播放江阴申港风力发电机的航拍视频，让学生直观感受大型风力发电机的形态）。

教学设计意图：

以 “玩风车” 的趣味活动切入，符合小学生 “直观感知 — 兴趣驱动” 的认知特点，快速集中课堂注意力。

从 “小风车” 到 “大型风力发电机” 的过渡，通过 “生活经验 — 本土实例 — 航拍观察” 的递进，搭建 “具象到抽象” 的认知桥梁，为后续对比分析奠定基础。

（二）新知探究：析结构，明原理（10 分钟）

教学活动：

对比分析，揭题导入：提问 “刚才看到的风力发电机和我们手里的小风车，有什么相似之处？又有什么不同之处？”（引导学生从 “组成结构”“功能” 两方面对比，如相似点：都有风叶、转轴；不同点：风力发电机更大、能发电），顺势揭题 “今天我们就来探索风力发电”，并板书课题。

探究机箱结构：展示风力发电机机箱的剖面图，提问 “大家猜一猜，风力发电机的‘发电’部件藏在哪里？这个机箱里面还有什么秘密？”，播放工程师讲解视频（或呈现图文资料），逐一介绍 “齿轮组”“发电机”“输电线路”，引导学生标注黑板上的风力发电机结构示意图（风叶、转轴、支架、齿轮组、发电机、输电线路）。

梳理工作原理：基于黑板上的结构线索，组织学生小组讨论 “风力发电机是怎么工作的？”，请小组代表分享，教师补充完善：“风能推动风叶转动（风能→机械能），风叶通过转轴带动齿轮组运转，齿轮组再带动发电机工作，将机械能转化为电能，最后通过输电线路把电能输送出去。”

回顾能量转换：衔接前序课程《能量的转换》，提问 “谁能说说风力发电机里的能量是怎么转换的？”，引导学生准确表述 “风能→机械能→电能”，强化能量转换的科学观念。

教学设计意图：

通过 “对比分析” 培养科学思维，让学生在旧知（小风车）与新知（风力发电机）的关联中建立知识体系，自然揭题。

借助 “剖面图 + 工程师讲解”，将机箱内部 “不可见” 的结构具象化，降低认知难度；通过 “小组讨论 + 教师梳理”，让学生主动参与知识建构，理解工作原理与能量转换，突破教学重点。

（三）动手实践：装装置，验发电（10 分钟）

教学活动：

明确材料需求：提问 “这个学期工程课需要用风力发电完成创意创造，现在有一个风车叶片，还需要哪些材料才能组成一套风力发电装置？”（引导学生结合前文认知，说出 “发电机”“支架” 等，教师补充 “发光二极管”，说明其作用是 “直观观察发电效果”）。

强调操作关键：展示发电机和二极管，提醒 “这款发电机发出的是直流电，直流电有正负极，连接二极管时必须注意正负极对应，否则二极管无法点亮”，并演示正确的连接方法（如 “红色线接正极，黑色线接负极”）。

学生自主组装：分发材料（风车叶片、小型发电机、二极管、导线、简易支架），学生以小组为单位组装装置，组装完成后通过 “吹气” 驱动风车转动，观察二极管是否点亮。

互动反馈：组装结束后，提问 “大家的二极管都点亮了吗？点亮的小组能分享一下你们的连接方法吗？没点亮的小组可以检查一下正负极是否接反了”，帮助学生解决组装中的问题。

教学设计意图：

从 “需求分析” 到 “动手组装”，模拟工程实践的基本流程，培养探究实践能力；强调 “直流电正负极” 的操作细节，既保证实验安全与成功，也渗透 “细节决定成败” 的工程思维。

通过 “自主尝试 + 互动反馈”，让学生在实践中验证知识（风力能发电），提升动手能力与合作能力，落实教学重点。

（四）问题分析：找不足，提改进（8 分钟）

教学活动：

创设问题情境：教师展示一个小灯泡，连接到刚才的小型风力发电机上，邀请学生尝试 “吹气驱动风车”，观察能否点亮小灯泡（预设结果：无法点亮，学生可能会说 “好难吹啊”“风车转得太慢了”）。

引导猜想原因：提问 “刚才用这个装置能点亮二极管，现在为什么无法点亮小灯泡？大家可以大胆猜想一下原因”（预设猜想：“小灯泡需要的电能比二极管多”“风车转动的速度不够快，发电量不足”“发电机功率太小” 等）。

小组讨论改进：组织小组讨论 “针对这些问题，我们可以对小发电机提出哪些改进措施？”，要求将改进方案写在记录单右半边，讨论结束后邀请小组汇报（如 “增大风车叶片面积，让风更容易推动”“给风车加个防护罩，聚集风力”“更换功率更大的发电机” 等）。

教师总结引导：肯定学生的创想，说明 “历史上新事物往往不完美，风力发电机也是工程师一代代改进的结果，创新始于发现问题、分析问题、解决问题”，强化 “工程师思维”。

教学设计意图：

通过 “二极管能亮但小灯泡不亮” 的矛盾情境，激发学生的问题意识，引导主动思考 “装置的不足”，为 “提出改进方案” 铺垫。

小组讨论与汇报环节，鼓励学生发散思维，将 “科学思维” 转化为具体的 “解决方案”，突破 “提出合理改进措施” 的教学难点，同时培养合作交流能力。

（五）拓展升华：赞家乡，树理想（5 分钟）

教学活动：

分享技术进步：展示风力发电技术的发展资料（如 “早期风力发电机叶片数量、功率” 与 “现在的大型风力发电机” 对比），说明 “同学们提出的很多改进方案，其实已经被工程师实现了”。

链接本土成就：播放江阴远景能源的宣传视频（或图文资料），介绍 “江阴的风电企业已经走在了世界前列”，提问 “世界风电看中国，中国风电看江阴，你们为江阴感到自豪吗？”，激发学生的本土自豪感。

肯定学生角色：总结 “现在的你们就是‘小小工程师’，能发现问题、分析问题、解决问题，这就是工程师思维，创新就从这里萌发”，树立学生的科学自信心。

教学设计意图：

从 “学生创想” 到 “工程师实践” 再到 “本土企业成就”，层层递进，让学生感受到 “科学创想能转化为现实”，同时将 “科学学习” 与 “家乡发展” 关联，落实 “态度责任” 维度中 “家国情怀” 的培养目标。

（六）课后延伸：查资料，续探究（2 分钟）

教学活动：

布置课后任务：“请大家根据今天提出的改进问题，自行搜索、翻阅资料，了解中国工程师是如何一步一步将这些设想变成现实的。”

总结激励：“千里之行，始于足下，希望大家通过一步步努力，将来也能为我国的风电事业做出贡献。”

教学设计意图：

延伸课堂探究，引导学生从 “课堂学习” 走向 “自主研究”，培养主动获取科学知识的能力，同时以 “未来贡献” 激发长期的科学学习兴趣，呼应 “态度责任” 中的 “科学使命感”。