物體的運動單元解讀2020.01.15劉老師工作室單元課時1.運動和位置2.各種各樣的運動3.直線運動和曲線運動4.物體在斜面上的運動5.比較相同距離內運動的快慢6.比較相同時間內運動的快慢7.我們的“過山車”8.測試“過山車”本單元指向的概念本單元指向的概念學習內容學習目標課題物體的位置區(qū)分靜止和運動；描述位置1.運動和位置運動的形式比較不同的運動形式2.各種各樣的運動描述直線運動和曲線運動3.直線運動和曲線運動物體在斜面上的運動形式和快慢4.物體在斜面上的運動運動的快慢距離相同時，比較快慢5.比較相同距離內運動的快慢時間相同時，比較快慢6.比較相同時間內運動的快慢技術與工程設計、制作“過山車”7.我們的“過山車”觀察和測量“過山車”（單元總結）8.測試“過山車”物體的運動單元結構“聚焦”版塊的兩個問題，直指本節(jié)課的重點（1）判斷物體是運動還是靜止的；（2）學習描述物體位置的方法。“小女孩在池塘邊喂魚”的照片則包含了這兩個問題的相關要素，教師可以在全課結束前加以回顧。“判斷物體是運動還是靜止”的關鍵不在于“判斷”，而在于引導學生說出“判斷的證據是什么？”，這指向中學物理“參照物”的認識。參照物（參照系），指研究物體運動時所選定的參照物體或彼此不作相對運動的物體系。例如，以地球為參照物時，天宮與神舟都是高速運動的；當即將對接的天宮與神舟互為參照物時，它們兩者幾乎是靜止的。選擇參照物對于研究物體運動非常重要！例如，觀察飛行中的飛機，如以飛機為參照物來看，乘客是靜止的；如以地面為參照物來看，乘客是在運動的。天宮二號空間實驗室（左）與神舟十一號（右）對接雖然參照物的選擇是任意的，但它應該是靜止不動的（假定），所以地面是研究物體運動的最好參照物。當然，這三張圖中的靜止物體（靜止的人、大樹、蒙古包等）也可以做參照物。注意，本課不建議對小學生做參照物與被觀察物體的切換訓練，這明顯超越了課標要求。考慮到三年級學生的認知水平，教師在教學時不能出現(xiàn)“參照物”這一科學詞匯，但可以用“和靜止的A相比，B是運動（靜止）”的句式，代替“參照物”概念的表述。“用方向和距離來描述位置”在教學中要體現(xiàn)認知邏輯：先親身體驗，再地圖代入。用好“方向盤”活動4是對學生認識水平的一次挑戰(zhàn)，如果學生學習有困難，可以略過，只完成探索活動1-3就可以了。活動4是對學生認識水平的一次挑戰(zhàn)，如果學生學習有困難，可以略過，只完成探索活動1-3就可以了。如果要教學，可以給學生一張小型透明的方向盤及測量尺（告知學生每小段表示幾米），讓學生將方向盤的中心點覆蓋在自己選擇的校園平面圖“參照物”上，然后描述位置。這是一個逆向推斷的拓展活動：前面是用相對于另一個物體的方向和距離來描述物體在某個時刻的位置；而本活動是告知方向和距離，標畫出物體所在位置。拓展活動同時指向了物理學中的“坐標系”概念。雖然它是最簡單的一維坐標系，但卻是以后發(fā)展的基礎。一維二維三維本課對應的課標內容是“4.3物體的機械運動有不同的形式”的“比較不同的運動，舉例說明各種運動的形式和特征。”本課的設計思路是：提供學生常見的物品（玩具），讓學生用多種方法讓物體運動起來，觀察并描述，發(fā)現(xiàn)它們的運動形式雖然是各種各樣的，但是可以分成幾個類別。按物體的運動軌跡來分，可分成直線運動和曲線運動。按物體的運動狀態(tài)是否變化來分，可分成勻速運動和變速運動。按物體的運動形態(tài)來分，可分成平動和轉動。機械運動的分類物體的平動平動物體可以看作質點固定轉軸物體的轉動B1B2A1A3A2A1A2A3B3滾動A3A2A1(平動+轉動)為什么在物體上貼上圓點？因為機械運動的研究過于復雜，為了降低研究難度，教材引導學生將具體的物體抽象為一個“質點”。描述一個點的位置比較容易，但描述一個物體的位置就比較難。為了方便描述，在滿足一定條件的情況下，把物體簡化、抽象為一個有質量的點，稱為“質點”。這使得研究的問題得到簡化。一個物體能否看作質點，取決于研究的問題，而不是物體本身的體積和質量。升旗玩具玩具汽車彈性球鋼尺選擇實驗用品很關鍵，教師要區(qū)分“物體”與“系統(tǒng)”。學生水平低的班級，給予“物體”更多一些；學生水平高的班級，給予“系統(tǒng)”更多一些。在學生完成多種物體運動形式的記錄后，引導學生對這些記錄進行分類，最終梳理出幾種運動形式（不必灌輸科學名詞）。記錄時，教師可以告知學生用線條和箭頭來表示物體的運動形式。但要注意的是，這種記錄方式不是真正的科學符號，因為帶箭頭的線條在物理學中常常是表示力的方向和大小，這在四年級運動和力的單元中會出現(xiàn)。而本課或者本單元出現(xiàn)用線條和箭頭來表示物體的運動形式，只是為了符合學生的認知特征，便于其表述而已。旋轉木馬上小女孩在做復合運動：小女孩在繞著木馬中心轉動（曲線運動）的同時，還小幅度的上下做直線運動。也就是說，小女孩在做直線運動和曲線運動的復合運動。只要學生能對此有兩種不同的記錄，教師都要加以肯定。運動軌跡是一條直線的運動，叫做直線運動。它包括勻速直線運動和變速直線運動兩類（本課不區(qū)分）。勻速筆直前進的汽車、商場自動扶梯上的顧客是典型的勻速直線運動；自由落體運動、豎直上拋運動是典型的勻變速直線運動。物體運動軌跡是曲線的運動，叫做曲線運動。曲線運動包括平拋運動、斜拋運動、勻速圓周運動三種（本課不區(qū)分）。曲線運動是變速運動。平拋運動斜拋運動勻速圓周運動探索活動1意圖引導學生用語言和圖形來描述物體的運動路線。學生的描述可能還停留在“直的”、“彎的”等生活用語上，還不能用“直線運動”、“曲線運動”等科學語言來描述，教師可以在下一個活動中加以引導。掉落的蘋果、垂直電梯和自動扶梯是直線運動，過山車、老鷹是曲線運動。臺球兩者皆有可能。探索活動2為什么要求學生借助軌道實物模型擊球？僅僅是為了提高擊球的命中率嗎？真實世界建模本課乃至本單元體現(xiàn)的科學思維理性世界n科學實踐的八個類型：提出問題和明確需要解決的難題建立和使用模型設計和實施調查研究分析和解釋數(shù)據利用數(shù)學和計算思維建構解釋和設計解決方案基于證據進行論證獲取、評估和交流信息美國K-12年級科學教育框架（NRC2011）科學教育質量監(jiān)測框架（2015）普通高中物理課程標準（2017）課程目標：1.形成物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等，能用其解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題。2.具有建構模型的意識和能力；能運用科學思維方法，從定性和定量兩個方面進行科學推理、找出規(guī)律、形成結論；具有使用科學證據的意識和評估科學證據的能力，能運用證據對研究的問題進行描述、解釋和預測；具有批判性思維的意識，能基于證據大膽質疑，從不同角度思考問題，追求科技創(chuàng)新。3.具有科學探究意識，能在學習和日常生活中發(fā)現(xiàn)問題、提出合理猜想與假設；具有設計探究方案和獲取證據的能力，能正確實施探究方案，使用不同方法和手段分析、處理信息，描述并解釋探究結果和變化趨勢；具有交流的意愿與能力，能準確表述、評估和反思探究過程與結果。4.能正確認識科學的本質；具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據和邏輯發(fā)表自己的見解，實事求是，不迷信權威；關心國內外科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，了解物理研究和物理成果的應用應遵循普遍接受的道德規(guī)范，理解科學技術社會環(huán)境的關系，具有保護環(huán)境、節(jié)約資源、促進可持續(xù)發(fā)展的責任感。真實世界實物模型建模理性世界心智模型抽象本課乃至本單元體現(xiàn)的科學思維真實世界實物模型建模理性世界心智模型抽象本課乃至本單元體現(xiàn)的科學思維真實世界實物模型建模理性世界心智模型抽象本課乃至本單元體現(xiàn)的科學思維借助軌道模型，引導學生畫出物體的運動路線，正是幫助學生從實物模型抽象為心智模型的認知過程。看似簡單的實驗，也要加強相關的實驗指導。實驗指導視頻桌旁的桶是為了接住小球用的。那么，桶放在哪個位置能接住小球？這是一個很好的前測問題，能產生認知沖突，會引發(fā)學生對物體運動路線的思考。簡單的觀察和描述為什么要借助斜面來研究物體的運動？四上運動和力單元為什么要借助斜面來研究物體的運動？伽利略借助斜面研究自由落體運動為什么要借助斜面來研究物體的運動？伽利略借助斜面研究自由落體運動為什么要借助斜面來研究物體的運動？伽利略的斜面理想實驗觸發(fā)了牛頓第一運動定律（慣性定律）配圖中輪椅停在斜坡上、石頭從山坡高處滾動、小朋友在滑梯上滑動，分別指向了本課要研究的核心問題物體在斜面上的運動狀態(tài)：靜止不動、滾動、滑動這三種情況。要注意操作細節(jié)：小木塊的形狀是否規(guī)整決定了疊加的順利與否、疊加的方式（小木塊橫著放還是豎著放）決定了斜面的高度和穩(wěn)定性、長木條與小木塊的接觸點決定了斜面的穩(wěn)定性（建議接觸點應在長木條的前端，越靠前越好）等。所以，看似簡單的搭建斜面活動，實際上是一個值得探究和指導的工程問題。教材希望小木塊、小六棱柱、小球的運動情況分別是靜止不動、滑動、滾動，但在實際操作中未必如此，所以教師課前務必進行下水實驗，選擇合適的斜面、調整支架的高度。考慮到材料的易得性，教材中的小六棱柱是鉛筆，但其與斜面的接觸面太小，較難出現(xiàn)滑動現(xiàn)象，建議教師在教學中選擇與斜面的接觸面更大的六棱柱，以保證滑動現(xiàn)象的出現(xiàn)。當然，只要能出現(xiàn)滑動現(xiàn)象，教師未必一定要拘泥于教材而選擇六棱柱，其它形狀的物體都可以使用。限于篇幅，學生活動手冊中沒有安排本課內容，建議教師根據實際情況設計相應的記錄表。拓展活動希望學生發(fā)現(xiàn)：1.當坡度增大后，部分物體的運動情況會改變；2.當坡度增大后，原本運動的物體，其在斜面上的運動速度會變快。特別是第2點，學生發(fā)現(xiàn)斜面上物體的運動速度發(fā)生了變化，就自然而然地引向了下兩節(jié)課關于物體運動速度的研究。可以基于教材，再次拓展比較速度不涉及數(shù)學意義上“速度”計算，學生能“利用數(shù)據進行運動快慢的比較”即可。速度的基本單位是ms（米每秒），但活動1無需學生計算，只需比較相同距離內動物運動時間的長短。需要說明的是：圖表中的動物奔跑100米需要的時間，是根據動物極致最快速度推算而得的數(shù)據，而不是這些動物真正奔跑100米測得的時間。本課的軌道一定要長，至少2米以上，否則無法比較和測量。要強化學習小組的分工與合作，確保實驗數(shù)據的精確。發(fā)令員：1.位置最好在軌道終點處；2.口令要簡潔明了，如“跑”、“停”。計時員：掐秒表的反應要和發(fā)令員的指令同步。操作員：要自然松手，不給小球助力。記錄員：在軌道一側兼做觀察員一職，觀察小球滾動過程中是否有異常現(xiàn)象發(fā)生，并做好記錄。實驗提示：注意公平重復實驗分工合作考慮到三年級學生的數(shù)學能力，實驗中使用的秒表精確度不要太高，能計量到秒數(shù)即可，不要精確到后面的小數(shù)點，這樣更容易記錄和比較。如何處理數(shù)據呢？有三種方法：“平均數(shù)”是所有數(shù)據的總和除以數(shù)據的個數(shù)所得到的商；“眾數(shù)”是指所有數(shù)據中出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù)據；“中位數(shù)”是把所有數(shù)據從小到大排列，排在最中間的數(shù)據。考慮各種因素，本課建議選用“中位數(shù)”的方法。教材中獵豹追擊羚羊的圖片，含義是兩者運動時間相同（羚羊很機敏，會隨著獵豹的啟動而立刻逃跑，直至被捕捉），運動的距離不同（獵豹在啟動前，肯定離羚羊有一段距離）。本圖片也與拓展活動的“追及跑”，前后呼應。學生可以調動原有經驗“相同時間內，運動的距離長，運動快”，對6種交通工具的運動快慢做出準確判斷，并且在活動手冊中排列名次。學生可以調動原有經驗“相同時間內，運動的距離長，運動快”，對6種交通工具的運動快慢做出準確判斷，并且在活動手冊中排列名次。兩次口令，保證兩人的運動時間相同；兩條軟尺分開擺放且方向不同，是為了讓兩位學生從不同地點出發(fā)并且不能直接比較他們運動距離的長短；將軟尺鋪在地上，一是方便學生走直線，二是便于測量。不同地點，同時出發(fā)和停止。不同地點，同時出發(fā)和停止。兩位同學的起點可以是同一條直線，也可以是不同起點。如果是后者，不同起點的位置也都應該是軟尺的0刻度，以便學生測量。起始線“腳跟接腳尖”的行走方法，是考慮到教學場地的活動范圍小，以減小移動距離。實際教學中，教師可視活動場地自行選用安全可行的動作，比如單腳跳、雙腳跳等。不同地點，同時出發(fā)和停止。“腳跟接腳尖”的行走方法，是考慮到教學場地的活動范圍小，以減小移動距離。實際教學中，教師可視活動場地自行選用安全可行的動作，比如單腳跳、雙腳跳等。不同地點，同時出發(fā)和停止。如何實現(xiàn)？第一，用秒表分別計同樣的時間（例如10秒）；第二，在不同的、寬闊的場地行走（例如走廊）。不同地點，不同時出發(fā)和停止。拓展活動1的“追及跑”會有兩種情況：一是后面的同學追上了前面的同學，運動時間相同，追的同學通過的距離長，運動快；二是后面的同學追不上前面的同學，這就需要測量兩位同學的運動距離來比較快慢。拓展活動2是對5、6兩篇課文的小結，教師可以通過實例加以復習和應用。其中科學詞匯“速度”，點到即止，不做深入解釋。因為關于“速度”的公式及計算，小學數(shù)學課在四年級會有專門的課時進行講授，本課無需涉及公式及計算。速度其實分為平均速度和瞬時速度兩種。日常生活中講到的“速度快、速度慢”指的是瞬時速度，即物體在某個極短時刻時的速度。瞬時速度的大小也叫速率。考慮到瞬時速度對于小學生來說很難測量，本單元所描述的速度是指平均速度。本課的編寫目的是：1.體現(xiàn)技術與工程領域的學習內容；2.為后一課（單元總結課）做好模型準備。形態(tài)各異的五張過山車圖片，既豐富了學生的直觀認識，又為后續(xù)設計“過山車”運動路線做了鋪墊。聚焦問題“讓我們來設計和建造一座自己的過山車吧”，直接指明了本節(jié)課的研究重點。探索活動1讓學生觀察材料，初步嘗試建造，其目的是讓學生熟悉材料，為后續(xù)的設計和制作打好認知和操作的基礎。考慮到全國地域經濟差異，提供了兩種建造“過山車”的材料和方法：方案1是塑料積木套材，該材料操作便捷，但成本比較高；方案2是鐵架臺和價格低廉的泡沫保溫管（一剖為二），對學生操作要求比較高。方案2是鐵架臺和價格低廉的泡沫保溫管，考慮到泡沫保溫管有微毒性，建議再增加一點投入，購買硅膠軟管來代替。食品級硅膠軟管安全無毒，可以用來制作嬰兒奶嘴，且摩擦系數(shù)適中，小球容易在其中滾動。“設計”“制作”“評價”，體現(xiàn)了技術與工程的學習流程，有利于學生設計思維和工程能力的提升。“設計”“制作”“評價”，體現(xiàn)了技術與工程的學習流程，有利于學生設計思維和工程能力的提升。注意，“設計要求”必須在“設計”之前讓學生明確，即“評價指標前置”。每一條設計要求都對后續(xù)的建造操作和實踐研究起著重要的作用。“設計”是項目式學習的核心。學生活動手冊為學生提供的是小格子背景的設計圖紙，既是方便學生畫圖，更是將精確設計的意識蘊含其中。需要強調的是，設計必須在學生熟悉材料特征（探索活動1的觀察材料）、預先操作（探索活動1的建造直線軌道和曲線軌道）、明確設計要求（探索活動2）之后，才能有效進行。“評價”對于項目式學習的推進至關重要。項目式學習的評價不僅要關注作品本身，也要關注學習過程中學生的表現(xiàn)。“評價”對于項目式學習的推進至關重要。項目式學習的評價不僅要關注作品本身，也要關注學習過程中學生的表現(xiàn)。“設計”“制作”“評價”，并不是單向的線性流程，更應該是不斷反饋、不斷調整、雙向矯正的回饋式流程，即“多次迭代”。從這個意義上來說，本課是不可能一課時完成的，“過山車”的“多次迭代”估計要在課后繼續(xù)延續(xù)。以工程設計過程為主導的項目式學習流程本課既是上一節(jié)課的延續(xù)（項目式學習），又是一節(jié)基于實體模型的實踐能力測評課（單元總結）。這是對科學學業(yè)評價的一次有益嘗試。描述物體位置的測評描述物體運動路線的測評比較物體運動速度的測評探索活動1必須借助方向盤來判斷方向，用細繩和軟尺測量距離，從而描述小球在軌道上的位置。我們只要求學生測量小球和起點之間的實際距離（路程），而不需要學生測量小球和起點之間的空間距離（位移）。運動物體經過路線的長度，被稱為路程。但有時候，人們關心的是運動物體的位置，而不是其路線。例如，乘客關心的是飛機從哪座城市到哪座城市，而不在意飛機的飛行路線。由此，需要引進一個描述運動物體的位置變化的物理量，這就是位移。路程和位移往往不一致。限于篇幅，活動手冊沒有相應的記錄單，請自行設計相應表單。“拓展”提出了讓小球運動得更快的要求，并配有兩幅“過山車”的圖片（起點高度不同、直線軌道和曲線軌道組合的復雜程度不同），學生們結合本課學習以及第4課有關斜面的拓展活動，從而對自己的“過山車”進行改進，這是新的“迭代”活動的開端1.了解物體運動的相關背景知識。物體的運動教學建議例如：機械運動按運動軌跡來分，可分成直線運動和曲線運動；按運動狀態(tài)是否變化來分，可分成勻速運動和變速運動；按物體運動形態(tài)來分，可分成平動和轉動。1.了解物體運動的相關背景知識。物體的運動教學建議例如：機械運動按運動軌跡來分，可分成直線運動和曲線運動；按運動狀態(tài)是否變化來分，可分成勻速運動和變速運動；按物體運動形態(tài)來分，可分成平動和轉動。2.理解“建模”對科學學習的意義。例如：實體模型和心智模型的異同？原型和模型之間的差異和聯(lián)系？怎樣建模？怎樣評價和使用模型？1.了解物體運動的相關背景知識。物體的運動教學建議例如：機械運動按運動軌跡來分，可分成直線運動和曲線運動；按運動狀態(tài)是否變化來分，可分成勻速運動和變速運動；按物體運動形態(tài)來分，可分成平動和轉動。2.理解“建模”對科學學習的意義。例如：實體模型和心智模型的異同？原型和模型之間的差異和聯(lián)系？怎樣建模？怎樣評價和使用模型？3.引導學生在親身實踐中感悟。本單元的學習依托于學生的親身實踐，即教師務必提供有結構的材料，組織全員參與的實踐活動，讓學生在實踐中有所感悟。反對脫離材料、脫離實踐的講解。科學名詞的記憶是次要的，首要的是讓學生經歷豐富多彩的實踐活動。希望得到您的指正！劉老師工作室THANKYOUFORWATCHING