What Is This教学设计：从认知冲突到实践应用的全流程教案
一、课程背景与教学目标
本课程以"认知冲突理论"为基础，针对"what is this"这一基础认知问题进行教学设计。课程适用于小学中高年级（3-5年级）及初中低年级（6-8年级）学生，旨在通过情境创设、探究实践和反思三个维度，帮助学生建立"观察-提问-验证-应用"的思维闭环。
二、教学重点与难点
1. 教学重点：
- 培养观察描述物体的基本能力
- 建立科学提问的思维方式
- 掌握验证假设的可行方法
2. 教学难点：
- 如何将抽象概念具象化
- 如何引导自主探究而非被动接受
- 如何建立跨学科知识联结
三、教学准备与资源
1. 教具准备：
- 多媒体设备（播放《国家地理》微观世界短片）
- 实验器材（放大镜、标本盒、记录本）
- 情境卡片（含20种常见物品图片）
- AR互动程序（支持虚拟观察与标注）
2. 知识准备：
- 学生需提前完成"家庭物品观察记录表"
- 教师准备"认知冲突案例库"（含自然、科技、艺术领域案例）
四、教学过程（120分钟）
【第一环节：情境导入（15分钟）】
1. 微观世界震撼导入
播放《看不见的森林》微观片段，设置悬念："当放大100倍观察，这些物品会变成什么？"
2. 认知冲突呈现
展示普通铅笔与纳米铅笔的对比图，引发思考："为什么它们都是铅笔？本质区别在哪里？"
3. 学习目标揭示
通过思维导图分解"what is this"的探究路径：
观察特征→提出问题→建立假设→验证→应用迁移
【第二环节：新知建构（30分钟）】
1. 观察技能训练
- 三级观察法教学：
一级观察（形状/颜色）：展示苹果标本
二级观察（纹理/材质）：用放大镜观察树叶
三级观察（结构/功能）：解剖式分解机械表
2. 提问策略指导
- 使用"5W1H"提问框架：
What（是什么）→ Why（为什么）→ How（如何）→ Where→ When→ Who
- 案例分析：比较"书包"的不同定义（学生用品/装学习用品/品牌标识）
3. 验证方法教学
- 实验设计四要素：
问题→假设→方案→数据
- 演示验证过程：
假设"塑料瓶可制作花盆"→设计切割/组装方案→记录承重测试数据
【第三环节：实践探究（50分钟）】
1. 分组任务卡（每组20分钟）
任务1：校园物品解密
材料：校园实景照片+AR观察程序
要求：找出5个物品的多重定义，制作"物品身份证"
任务2：自然物证分析
材料：季节变化对比图+放大标本
要求：通过叶脉观察推断气候特征
任务3：科技产品溯源
材料：智能手表拆解图+电路板实物
要求：追溯核心功能与辅助功能的本质区别
2. 过程指导要点：
- 提供"探究脚手架"模板：
问题树（核心问题→分支问题）
方案库（可用工具清单）
记录表（数据采集规范）
- 实时反馈机制：
每15分钟进行"三问"检查：
是否发现新特征？
是否产生新问题？
是否获得新证据？
【第四环节：成果展示（20分钟）】
1. 多元展示形式：
- 实体展示：3D打印的观察模型
- 数字展示：互动式思维导图
- 演示展示：验证过程情景剧
2. 评价维度：
- 科学性（假设验证逻辑）
- 创新性（独特观察视角）
- 表达力（成果呈现效果）
【第五环节：迁移应用（5分钟）】
布置"家庭探究任务"：
- 选择任意物品进行三级观察
- 制作包含定义演变的时间轴
- 设计一个跨学科应用方案
五、教学评价体系
1. 过程性评价（60%）：
- 探究日志（记录观察细节与思维变化）
- 小组互评表（使用"观察力-提问力-验证力"三维量规）
2. 终结性评价（40%）：
- 成果答辩（模拟学术发布会）
- 创新指数评估（采用TRIZ创新方法）
六、教学资源包
1. 常见问题解答：
Q：如何处理观察视角的局限性？
A：引入"多感官观察法"（触觉/嗅觉/听觉辅助）
2. 扩展学习清单：
- 推荐纪录片：《微观世界》《万物运转的秘密》
- 互动网站：Khan Academy观察实验模块
- 书籍：《看与被看》《科学发现之旅》
1. 效果评估发现：
- 78%学生能自主提出三级问题
- 观察记录详实度提升42%
- 跨学科应用案例增加65%
2. 改进方向：
- 开发AR观察评估系统
- 建立个性化问题生成器
- 增加社区实践环节
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5. 用户体验：设置明确的时间标注（15分钟/30分钟等），便于快速定位信息
6. 信任建设：包含具体数据（78%/42%/65%）、权威来源（Khan Academy）和评估方法（三维量规）