相互作用 主题单元设计模板.docx
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相互作用主题单元设计模板
表3-1 主题单元设计模板
主题单元标题
相互作用
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学科领域（在内打√表示主属学科，打+表示相关学科）
思想品德
音乐
化学
信息技术
劳动与技术
语文
美术
生物
科学
数学
外语
历史
社区服务
体育
物理
地理
社会实践
其他（请列出）：
适用年级
高一年级
所需时间
课时（每周2课时，共5课时）
主题学习概述（简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500）
本单元是高中物理教材中有关力的知识方面最集中的一部分。
内容包括“重力、相互作用”，“弹力”、“摩擦力”三个方面。
在初中学生已经定性地接触了“重力、弹力、摩擦力”、力的三要素等力的初步知识，为本单元的学习打下一定的基础。
在后续的教材中，高中学生还将学习，力的平衡、牛顿运动定律、万有引力等内容。
因此就中观层面分析本单元的内容是力学只是在高中一年级阶段的重点部分，也是承上启下的部分。
在主题单元中我们把三节课文设计成三个专题来组织学习活动。
专题一：
怎样认识我们生活中的力。
通过演示实验、观看视频、小组活动，学生个人亲身体验等活动，掌握力、力的三要素、力的分类，三种力的产生条件，逐步建立起“重力、弹力、摩擦力”的概念。
专题二：
你知道三种力都有那些特点？
遵循什么规律？
通过实验探究“胡克定律”，“摩擦力的大小与哪些因素有关”了解两个定律。
专题三：
从我们的生活怎样才能更美好？
通过学生自主学习的形式，了解三种力在生活、生产中的应用，在解决实际问题中掌握本单元所学的知识，并为将来学习力的平衡、牛顿运动定律、万有引力做伏笔。
这三个专题的确定是源于教材，且基本覆盖了教材的全部要求，又不拘泥于教材，适当进行了拓展和延伸，为今后的学习做了铺垫。
主题学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标）
知识与技能：
1、知道力是物体间的相互作用，能分清施力物体和受力物体。
2、知道力的三要素，会用力的图示和示意图来表示力。
3、知道重力产生的原因，理解重力的大小及方向，知道重心的概念。
4、知道常见的形变，弹力产生的原因和条件，并能判断弹力的方向。
5、掌握胡克定律，理解劲度系数的物理意义。
6、知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出弹力的示意图。
7、知道滑动摩擦力、静摩擦力的概念及产生条件，会判断摩擦力的方向和计算摩擦力的大小。
8、知道动摩擦因数，了解不同材料间的动摩擦因数不同。
过程与方法：
1、通过生活中的亲身感受体验力的作用效果和力的相互性。
2、通过实验探究弹力和形变量的关系，了解科学研究的方法。
3、通过生活实例体会到摩擦力在生活中是普遍存在的。
4、通过实验探究力的合成与分解的方法，经历探究过程，体验探究成功的乐趣。
5、学会用力的合成与分解的方法解答生活中的常见问题。
情感态度与价值观：
1、通过生活中的亲身感受体验力的作用效果和力的相互性。
2、通过实验探究弹力和形变量的关系，了解科学研究的方法。
3、通过生活实例体会到摩擦力在生活中是普遍存在的。
4、通过实验探究力的合成与分解的方法，经历探究过程，体验探究成功的乐趣。
5、学会用力的合成与分解的方法解答生活中的常见问题。
对应课标
1、通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律；
2、能用动摩擦因数计算摩擦力。
3、知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性；
4、知道胡克定律。
主题单元问题设计
1、力和重力的三要素是什么？
2、物体在什么情况下会产生弹力？
3、弹力的大小和方向如何？
4、如何探究静摩擦力的大小和方向？
5、滑动摩擦力的大小和方向如何？
专题划分
专题一：
力、重力（1课时）
专题二：
弹力（2课时）
专题三：
摩擦力（2课时）
专题一
力和重力
所需课时
1课时
专题一概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）
一、对“力和力的图示”的学习
教师活动：
利用多媒体投影播放“运动员踢球、守门员接球、运动员用头顶球”等录像资料。
教师提出问题，启发引导学生讨论解释现象
学生活动：
学生观看，讨论现象的共同点，教师引导，得出结论
点评：
通过实际问题以及现象的分析，激发学生学习兴趣，培养学生发现问题的能力。
教师活动：
演示用手压锯条、拉橡皮条等等，提出问题；
l、类似这些你还能举出哪些生活实例？
2、所有这些现象说明什么？
学生活动：
学生思考讨论列举实例，概括总结自己的结论
点评：
通过生活实例，激发兴趣，完成力的定义的教学
教师活动：
教师提出问题：
1、用手指推长方形小木块，你能看到几种不同的现象？
2、比较几种不同的现象，你能说出力的作用和它所产生的效果之间的关系吗？
3、说出你的结论。
学生活动：
学生实验推木块。
操作参考：
l、用大小不同的力推木块靠近桌面的地方
2、用大小相同的力推木块的不同侧面
3、用大小相同的力推距离桌面不同高度的地方
学生叙述现象，讨论交流得出结论
点评：
通过实验，分析现象，培养学生利用物理语言叙述实验现象、抽象概括总结物理问题的能力。
教师活动：
总结、点评、提出问题：
力是物体间的相互作用，力的作用效果是使物体发生形变或运动状态发生改变。
力也是一个矢量。
1、我们学过的物理量中，有哪些是矢量？
2、我们怎样用数学方法来表示力？
引导学生阅读教材并观看课件《力的图示作图法》，完成对力的图示的教学。
学生活动：
思考问题、阅读教材，观看课件。
二、对“重力”的学习
教师活动：
多媒体展示神州五号升空录像，带有苹果落地、航天飞机绕地飞行、人抛出物体、月球绕地运行的图片。
教师提出问题：
1、发射卫星或飞船为什么用那么大的火箭？
2、苹果落地、航天飞机绕地飞行、人抛出物体落向地面、月球绕地运行说明了什么？
学生活动：
学生观看录像和图片，感受人类探索自然的成就感，交流讨论得出结论。
点评：
进一步分析实际问题，培养学生热爱生活、热爱科学并勇于探索科学，得出重力的定义。
教师活动：
指导学生用弹簧秤测已知质量的物体的重力，提出问题：
l、通过测量不同质量物体的重力，你能发现他们有一个共同点吗？
2、关于重力与哪些因素有关，你的结论是什么？
学生活动：
学生实验测量，交流讨论，得出结论
点评：
通过实验探究重力的大小与什么因素有关，培养学生实验探究物理问题的能力。
教师活动：
教师提出问题：
重力的方向是怎样的？
演示不同情况下的重锤线。
学生活动：
学生猜想、观察、分析得出重力方向的结论。
点评：
通过演示实验的观察，培养学生分析观察概括总结的能力。
教师活动：
教师提出问题：
l、你能用一支铅笔将一个刻度尺水平支起来吗？
做做看。
2、根据二力平衡，你能找到刻度尺的重心吗？
3、根据刻度尺的重心的位置，猜想质量均匀分布的物体的重心在哪里？
4、你的猜想正确吗？
你该怎么做？
5、若在刻度尺的一端放上一块橡皮，刚才支点的位置改变了吗？
说明什么？
学生活动：
学生动手做实验：
l、平衡刻度尺
2、确定形状规则、质量分布均匀的金属板的重心并实验验证。
点评：
通过实验验证质量均匀分布的物体重心的位置．培养学生实验能力。
本专题学习目标（描述该学习所要达到的主要目标）
1、掌握力和重力的概念及力的作用效果；
2、通过对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
本专题问题设计
1、你举出生活中物体的相互作用？
2、如何做出力的图示？
3、力具有的作用效果是什么？
4、重力具有什么特点？
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
网络足球视频或图片
常规资源
长方形木块，锯条，橡皮条，已知质量的钩码，重锤线，铅笔，刻度尺，质量均匀分布的金属板等
教学支撑环境
多媒体教室
其他
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
力的图示教学：
学生实验推木块。
操作参考：
l、用大小不同的力推木块靠近桌面的地方
2、用大小相同的力推木块的不同侧面
3、用大小相同的力推距离桌面不同高度的地方
重心的教学：
学生动手做实验：
l、平衡刻度尺
2、确定形状规则、质量分布均匀的金属板的重心并实验验证。
教学评价
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
专题二
弹力
所需课时
2课时
专题二概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）
自然界中的四种基本力有的不需要相互接触，就能起作用。
但是日常生活和生产活动中，人们所观察到的相互作用，如提水、击球、牵引列车等，都是在两物体接触时才发生的，这些就是接触力。
接触力按性质分为弹力和摩擦力，它们在本质上都是由电磁力引起的，其中的拉力、压力、支持力都是弹力。
本单元就是通过日常生活中的弹力实例分析弹力产生的特点和条件，以及弹力的大小和方向，探究弹簧的弹力大小与形变量之间的关系。
物体在力的作用下发生形变的情况应多演示几个实验,同时做好显示微小形变的实验.胡克定律应先通过演示实验让学生猜测，然后通过分组实验让学生探究，并比较各组所用不同弹簧F与x的比值不同。
“演示实验”：
课本上的演示实验可以先让学生根据初中知识分析，如果桌子在压力作用下发生形变，则会出现什么现象；反之，如果出现该现象，则说明了什么，而且，根据墙上光斑移动的方向判断桌子形变的方向，桌子形变的程度与施加压力的大小有什么关系。
“思考与讨论”：
课本上的思考与讨论，可以先演示形变明显的弹性绳的作用效果，让学生分析，再演示形变不明显的绳子的作用情况，然后让学生分析、讨论，最后总结完善。
本专题学习目标（描述本专题学习所要达到的主要目标）
通过本专题的学习，知道弹力的定义、产生条件，会用假设法判断弹力的有无，会用胡克定律计算弹簧弹力的大小和一般弹力大小的计算，会判断弹力的方向，为以后对物体进行受力分析打基础。
通过观察微小变化的实例，初步接触“放大的方法”通过探究弹力与形变的关系以及数据的准确记录，培养学生锲而不舍的探究的精神和求真务实的科学精神。
本节内容比较抽象，要根据学生实际，多联系学生的生活实际举例子，尤其是体会弹力的方向，对微小形变的演示，尽可能的让学生自己参与，教师指导。
在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中，感受学习物理的乐趣，培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯。
从任何物体都能发生形变人手，培养学生实事求是的世界观．认识事物本来面目，不被表面现象所迷惑。
本专题问题设计
物体在什么情况下会产生弹力？
1、什么是弹性形变和非弹性形变？
2、什么是弹力？
3、弹力的条件是什么？
弹力的大小和方向如何？
1、压力、支持力和绳的拉力的方向如何？
2、在弹力中，发生弹性形变的是施力物体，还是受力物体？
3、弹簧弹力的大小与哪些因素有关，有什么关系？
4、一般弹力的大小如何确定？
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
多媒体教学设施flash课件
常规资源
各种版本的教材（人教版、山科版、上科版）必修1
教学支撑环境
多媒体教室
其他
实验仪器，包括自制教具
学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）
[新课导入]
每小组分发一根细铁丝，让同学们自己动手绕制一个小弹簧．（可以让学生在家先做好）让学生拿起自己绕制的小弹簧，轻轻地拉一拉或压一压．
师：
在弹簧被拉伸的同时，有没有感觉到你的手受到一个力的作用?
生：
有．
师：
那么，这又是个什么力呢?
它是怎样产生的，它的大小、方向各如何?
带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识．
[新课教学]
一、弹性形变和弹力
[实验演示]
演示实验1：
钢锯条在手的作用下弯曲．
演示实验2：
弹簧被拉长或压短．
演示实验3：
泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转．
演示实验4：
铜片被弯成直角状、
演示实验5：
面团在重力作用下下坠，形状变化．
演示实验6：
纸张被手揉皱．
学生观察思考什么是形变
师：
上面的几个实验非常容易做，大家可以在课下做这几个实验，同时也可以根据自己的思路设计出更好的实验。
这几个实验共同的特征是什么?
生1：
它们的形状都发生了变化．
生2：
它们的体积有的发生了变化．
师：
物体形状或体积的变化叫做形变．物体的形变分为几种类型呢?
请举例说明．
生1：
根据物体形变的程度，有一种形变是由于物体被弯曲造成的，比如说弯曲的直尺，弯曲的竹竿等等．
生2：
有的形变可能是由于物体被拉长而引起的，比如说拉长的橡皮筋、被拉长的弹簧等等．
生3：
弹簧还可以由于被压缩而产生形变，我们可以把这种形变叫做压缩形变，同样的例子还有被压缩的面包、海绵等等．
生4：
绳子被扭转后也会发生形变，我们可以称之为扭转形变，被扭转的金属也有这样的特征．
师：
（鼓励）刚才同学们总结得非常好，我们可以根据形变的不同状况把形变分为弯曲形变、拉伸或压缩形变以及扭转形变．刚才举的那些例子都很容易观察到，如果一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有?
生1：
没有．
生2：
可能发生了形变，但是由于形变量太小，所以肉眼观察不出来．
师：
我们来看这样几个实验．
（实验参考，
如图3—2—1所示，用手压扁平瓶子的不同部位，细管中的液面上升或下降，通过观察液面的升降可以判断瓶子发生形变；在一个大桌上放两个平面镜，用小型激光源发射激光照射平面镜M，用力压桌面，让一束光依次被两面镜子反射，通过反光镜的放大原理可以使墙上的光点移动很大的距离．
（演示实验）
师：
通过上面的实验，我们观察到什么样的实验现象?
生：
通过观察，我们发现原来不容易观察的瓶子和桌面也发生了形变．
师：
我们用了什么样的方法?
生：
微观放大的方法．
师：
可以得出什么样的结论?
生：
一切物体都可以发生形变．
师：
形变分为很多种类，有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变．发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都可以恢复原状呢?
实验演示橡皮筋在较大的力的作用下的断裂
师：
通过刚才的观察说明什么情况呢?
生：
发生弹性形变的物体要想恢复原状是有条件的，不能超过一定的限度．超过一定限度，即使撤去力的作用，也不会恢复原状。
师：
（微笑鼓励）刚才这位同学分析得非常好，这种限度叫做弹性限度。
任何发生弹性形变的物体都有弹性限度，这也是为什么弹簧秤不能称量质量过大物体的原因，如果质量过大，会损坏弹簧秤。
师：
当发生弹性形变的物体要恢复原状就会对与它接触的物体有什么作用?
生：
将会对与它接触阻碍它恢复原状的物体有力的作用。
师：
我们把这种发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。
下面通过观察几个演示实验，大家来总结一下弹力产生的条件。
实验方案参考
1．弯曲的锯条将小球弹出．
2．压缩弹簧将与之相毗邻的小车推出．
3．伸长着的橡皮筋将与之相连的小车拉过来．
学生讨论回答
生：
通过观察以上的几个实验，可以知道弹力产生的条件有两个：
接触并且发生形变．
师：
力是一个矢量，弹力当然也是矢量，那么通过以上的实验，大家总结一下弹力的方向。
生：
弹力方向总是指向施力物体形变恢复的方向．
[课堂训练]
关于弹力的产生，下列说法中正确的是……………………………（）
A.只要两物体相接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C只要物体发生形变就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
答案：
D
解析：
此题根据弹力的产生条件，接触和弹性形变缺一不可．A、C都只有弹力产生条件的一个方面，而B只说“有相互吸引”，只能证明有力存在，不是弹力，故选项D正确．
二、几种弹力
师：
让我们通过几种常见的弹力进一步来研究弹力问题．
实验演示课本放在桌面上，绳子悬挂物体
师：
当把课本放在桌面上，根据我们以前所学的知识，课本和桌面之间的相互作用力是什么呢?
生：
是课本对桌面的压力和桌面对课本的支持力．
师：
它们是不是弹力?
为什么?
生：
它们是弹力，因为它们符合弹力产生的条件，接触并且发生形变．
师：
压力和支持力的方向是怎样的呢?
生：
压力的方向是垂直于支持面并且指向被压的物体，支持力的方向是垂直于支持面指向被支持的物体．
师：
刚才我们演示了绳子拉物体的情形，绳子的拉力是不是弹力呢?
它的方向又是如何规定的呢?
生：
绳子的拉力也是弹力，它的方向沿着绳指向绳收缩的方向．
师：
好的，下面我们通过具体的例子判断一下弹力的有无和方向．
多媒体投影例题
（参考例题）
试分析图3—2—2中光滑小球受到的弹力的情况（小球放在水平面上静止），并画出小球受到的重力和弹力（示意图）．
师：
在这个例子中，倾斜的墙面对小球有没有弹力的作用呢?
生l：
墙和小球之间好像应该有弹力．
生2：
不好判断，因为二者虽然接触但是它们的形变情况从图中观察不出来．
生3：
产生弹力的必要条件是接触，充分条件是挤压产生形变．在上图中与小球相接触的有两点A和B，因此小球所受到的弹力只能来自这两点，但是有接触并不一定就产生弹力，必须要挤压才产生形变．对月点来说，小球一定与水平面挤压，因为假设没有水平面，小球在重力作用下一定掉下来，因此B点有弹力且方向垂直于B点的切面指向圆心；对于．A点来说，假设受到侧壁的弹力F，则F将会使小球向右运动，这与题目（小球静止）相矛盾，所以侧壁对小球没有弹力，小球受力情况如图所示，两力大小相等、方向相反．
师：
刚才那位同学分析得非常好，这种方法我们以后经常用来判断力的有无，这种方法叫做假设法，就是假设这个力存在，看在这个力存在时作用效果是否与物体实际的运动状态相符合，如果确实符合，说明这个力确实存在，如果不相符合，可以判定这个力不存在．
[课堂训I练]
1．请在图3—2—3中画出杆及球所受的弹力．
（1）杆靠在墙上．
（2）杆放在半球形的槽中．
（3）球用细线悬挂在竖直墙上．
（4）球放在两个等高的支座上．
解析：
（1）A图中杆在重力的作用下，对A、B两处都产生挤压的作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力的方向与接触点的平面垂直，如图3—2—4所示．
（2）B图中杆对C、D两处有挤压作用，因C处是曲面．D处为支承点，所以，C处的弹力垂直其切面指向球心，D处的弹力垂直于杆斜向上．如图所示．
（3）C图中球挤压墙面且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙垂直，绳子对球的弹力沿绳斜向上．如图所示．
（4）D图中球与两点接触并且挤压，球受的弹力F1、F2垂直于接触点的切面（虚线是切面），沿着半径方向指向球心．如图所示．
2．在图3—2—5中，A、B两小球相互间一定有弹力作用的图是……………（）
答案；B
解析：
我们可以用假设的方法来判断A、月之间是否有弹力．如果把其中的一个物体撤去，看另外一个物体运动状态是否发生变化，只有B选项中当其中一个物体去掉后另外一个物体将会运动．
三、胡克定律
师：
下面我们大家设计一个实验，实验的目的是寻找与弹簧的弹力有关的因素．
学生设计实验，然后分组实验
参考实验案例
如图3—2—6所示，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重；弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出．
注意事项
（1）本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数．
（2）实验中所提供的米尺精确度为1mm，应估读一位．
（3）弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用．
建议做法：
（1）选择器材：
从弹簧组中选择一只弹簧（注意它的弹性限度）悬挂在铁架台的横杆上；实验桌上有
200g、50g的钩码各一盒，选择50g钩码来做这一实验．（想一想，为什么?
）（参考答50kg的钩码质量比较小，容易调节，另外增加一个不会损坏弹簧）
（2）首先将实验装置调整妥当（如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等）．
（3）读出弹簧自然下垂时指针所指刻度．
（4）悬挂50g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格
（5）逐个增加钩码，重复第4步，至少做5组数据．
初态指针对应刻度（cm）
弹簧弹力（N）
指针所指刻度（cm）
弹簧伸长量（cm）
（6）图象法处理数据：
在下面的坐标纸上，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系，如图3—2—7所示．描出5个特殊点，以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系．
拓展一步：
常用的实验数据的处理方法有：
计算法（求比值、求积、求和、求差等）和图象法两种．两者比较，图象法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律，且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差．
师：
通过以上的实验，我们可以得出怎样的结论?
生：
通过分析实验中的实验数据，我们可以得到弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比．
师：
用一个公式来表示这种关系．
生：
F＝kx其中F是弹簧受到的弹力大小，x是弹簧的形变量，既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量．
师：
这个公式实际上是一个定律，叫做胡克定律，是英国科学家胡克首先发现的，其中式子中的A是弹簧的劲度系数，单位是牛每米，符号是N/m．生活中常说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”指的就是它们的劲度系数不同．弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关，这个量反映了弹簧的特性．
[课堂训练]
如图3—2—8所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系．根据图象判断，正确的结论是
………………（）
A．弹簧的劲度系数为1N／mB．弹簧的劲度系数为100N／m
C弹簧的原长为6cmD．弹簧伸长0．2m时，弹力的大小为4N
解析：
弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为o，由此可知弹簧原长为6cm.由图象可知：
当拉长2cm时，弹力为2N，可得劲度系数为100N／m，因此答案为BC。
教学评价
（列举本专题中要评价的学习要素和所使用的评价工具或方法）
可评价的学习要素
1、实验演示微笑形变
评价方法：
现场评价
评价指标：
1）理解微小形变的实验原理
2）能进行正确的操作
3）通过实验现象分析得到正确的实验结论
2、假设法判断有无弹力
评价方法：
现场评价
评价指标：
1）能否理解假设法判断有无弹力的原理
2）能在多种不同的物理情景中判断出物体受弹力的方向
3、实验探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系
评价方法：
现场评价
评价指标：
1）能进行正确的实验操作
2）能正确地进行记录实验数据
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