物体的运动单元解读2020.01.15刘老师工作室单元课时1.运动和位置2.各种各样的运动3.直线运动和曲线运动4.物体在斜面上的运动5.比较相同距离内运动的快慢6.比较相同时间内运动的快慢7.我们的“过山车”8.测试“过山车”本单元指向的概念本单元指向的概念学习内容学习目标课题物体的位置区分静止和运动；描述位置1.运动和位置运动的形式比较不同的运动形式2.各种各样的运动描述直线运动和曲线运动3.直线运动和曲线运动物体在斜面上的运动形式和快慢4.物体在斜面上的运动运动的快慢距离相同时，比较快慢5.比较相同距离内运动的快慢时间相同时，比较快慢6.比较相同时间内运动的快慢技术与工程设计、制作“过山车”7.我们的“过山车”观察和测量“过山车”（单元总结）8.测试“过山车”物体的运动单元结构“聚焦”版块的两个问题，直指本节课的重点（1）判断物体是运动还是静止的；（2）学习描述物体位置的方法。“小女孩在池塘边喂鱼”的照片则包含了这两个问题的相关要素，教师可以在全课结束前加以回顾。“判断物体是运动还是静止”的关键不在于“判断”，而在于引导学生说出“判断的证据是什么？”，这指向中学物理“参照物”的认识。参照物（参照系），指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。例如，以地球为参照物时，天宫与神舟都是高速运动的；当即将对接的天宫与神舟互为参照物时，它们两者几乎是静止的。选择参照物对于研究物体运动非常重要！例如，观察飞行中的飞机，如以飞机为参照物来看，乘客是静止的；如以地面为参照物来看，乘客是在运动的。天宫二号空间实验室（左）与神舟十一号（右）对接虽然参照物的选择是任意的，但它应该是静止不动的（假定），所以地面是研究物体运动的最好参照物。当然，这三张图中的静止物体（静止的人、大树、蒙古包等）也可以做参照物。注意，本课不建议对小学生做参照物与被观察物体的切换训练，这明显超越了课标要求。考虑到三年级学生的认知水平，教师在教学时不能出现“参照物”这一科学词汇，但可以用“和静止的A相比，B是运动（静止）”的句式，代替“参照物”概念的表述。“用方向和距离来描述位置”在教学中要体现认知逻辑：先亲身体验，再地图代入。用好“方向盘”活动4是对学生认识水平的一次挑战，如果学生学习有困难，可以略过，只完成探索活动1-3就可以了。活动4是对学生认识水平的一次挑战，如果学生学习有困难，可以略过，只完成探索活动1-3就可以了。如果要教学，可以给学生一张小型透明的方向盘及测量尺（告知学生每小段表示几米），让学生将方向盘的中心点覆盖在自己选择的校园平面图“参照物”上，然后描述位置。这是一个逆向推断的拓展活动：前面是用相对于另一个物体的方向和距离来描述物体在某个时刻的位置；而本活动是告知方向和距离，标画出物体所在位置。拓展活动同时指向了物理学中的“坐标系”概念。虽然它是最简单的一维坐标系，但却是以后发展的基础。一维二维三维本课对应的课标内容是“4.3物体的机械运动有不同的形式”的“比较不同的运动，举例说明各种运动的形式和特征。”本课的设计思路是：提供学生常见的物品（玩具），让学生用多种方法让物体运动起来，观察并描述，发现它们的运动形式虽然是各种各样的，但是可以分成几个类别。按物体的运动轨迹来分，可分成直线运动和曲线运动。按物体的运动状态是否变化来分，可分成匀速运动和变速运动。按物体的运动形态来分，可分成平动和转动。机械运动的分类物体的平动平动物体可以看作质点固定转轴物体的转动B1B2A1A3A2A1A2A3B3滚动A3A2A1(平动+转动)为什么在物体上贴上圆点？因为机械运动的研究过于复杂，为了降低研究难度，教材引导学生将具体的物体抽象为一个“质点”。描述一个点的位置比较容易，但描述一个物体的位置就比较难。为了方便描述，在满足一定条件的情况下，把物体简化、抽象为一个有质量的点，称为“质点”。这使得研究的问题得到简化。一个物体能否看作质点，取决于研究的问题，而不是物体本身的体积和质量。升旗玩具玩具汽车弹性球钢尺选择实验用品很关键，教师要区分“物体”与“系统”。学生水平低的班级，给予“物体”更多一些；学生水平高的班级，给予“系统”更多一些。在学生完成多种物体运动形式的记录后，引导学生对这些记录进行分类，最终梳理出几种运动形式（不必灌输科学名词）。记录时，教师可以告知学生用线条和箭头来表示物体的运动形式。但要注意的是，这种记录方式不是真正的科学符号，因为带箭头的线条在物理学中常常是表示力的方向和大小，这在四年级运动和力的单元中会出现。而本课或者本单元出现用线条和箭头来表示物体的运动形式，只是为了符合学生的认知特征，便于其表述而已。旋转木马上小女孩在做复合运动：小女孩在绕着木马中心转动（曲线运动）的同时，还小幅度的上下做直线运动。也就是说，小女孩在做直线运动和曲线运动的复合运动。只要学生能对此有两种不同的记录，教师都要加以肯定。运动轨迹是一条直线的运动，叫做直线运动。它包括匀速直线运动和变速直线运动两类（本课不区分）。匀速笔直前进的汽车、商场自动扶梯上的顾客是典型的匀速直线运动；自由落体运动、竖直上抛运动是典型的匀变速直线运动。物体运动轨迹是曲线的运动，叫做曲线运动。曲线运动包括平抛运动、斜抛运动、匀速圆周运动三种（本课不区分）。曲线运动是变速运动。平抛运动斜抛运动匀速圆周运动探索活动1意图引导学生用语言和图形来描述物体的运动路线。学生的描述可能还停留在“直的”、“弯的”等生活用语上，还不能用“直线运动”、“曲线运动”等科学语言来描述，教师可以在下一个活动中加以引导。掉落的苹果、垂直电梯和自动扶梯是直线运动，过山车、老鹰是曲线运动。台球两者皆有可能。探索活动2为什么要求学生借助轨道实物模型击球？仅仅是为了提高击球的命中率吗？真实世界建模本课乃至本单元体现的科学思维理性世界n科学实践的八个类型：提出问题和明确需要解决的难题建立和使用模型设计和实施调查研究分析和解释数据利用数学和计算思维建构解释和设计解决方案基于证据进行论证获取、评估和交流信息美国K-12年级科学教育框架（NRC2011）科学教育质量监测框架（2015）普通高中物理课程标准（2017）课程目标：1.形成物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等，能用其解释自然现象和解决实际问题。2.具有建构模型的意识和能力；能运用科学思维方法，从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论；具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。3.具有科学探究意识，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜想与假设；具有设计探究方案和获取证据的能力，能正确实施探究方案，使用不同方法和手段分析、处理信息，描述并解释探究结果和变化趋势；具有交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思探究过程与结果。4.能正确认识科学的本质；具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是，不迷信权威；关心国内外科技发展现状与趋势，了解物理研究和物理成果的应用应遵循普遍接受的道德规范，理解科学技术社会环境的关系，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。真实世界实物模型建模理性世界心智模型抽象本课乃至本单元体现的科学思维真实世界实物模型建模理性世界心智模型抽象本课乃至本单元体现的科学思维真实世界实物模型建模理性世界心智模型抽象本课乃至本单元体现的科学思维借助轨道模型，引导学生画出物体的运动路线，正是帮助学生从实物模型抽象为心智模型的认知过程。看似简单的实验，也要加强相关的实验指导。实验指导视频桌旁的桶是为了接住小球用的。那么，桶放在哪个位置能接住小球？这是一个很好的前测问题，能产生认知冲突，会引发学生对物体运动路线的思考。简单的观察和描述为什么要借助斜面来研究物体的运动？四上运动和力单元为什么要借助斜面来研究物体的运动？伽利略借助斜面研究自由落体运动为什么要借助斜面来研究物体的运动？伽利略借助斜面研究自由落体运动为什么要借助斜面来研究物体的运动？伽利略的斜面理想实验触发了牛顿第一运动定律（惯性定律）配图中轮椅停在斜坡上、石头从山坡高处滚动、小朋友在滑梯上滑动，分别指向了本课要研究的核心问题物体在斜面上的运动状态：静止不动、滚动、滑动这三种情况。要注意操作细节：小木块的形状是否规整决定了叠加的顺利与否、叠加的方式（小木块横着放还是竖着放）决定了斜面的高度和稳定性、长木条与小木块的接触点决定了斜面的稳定性（建议接触点应在长木条的前端，越靠前越好）等。所以，看似简单的搭建斜面活动，实际上是一个值得探究和指导的工程问题。教材希望小木块、小六棱柱、小球的运动情况分别是静止不动、滑动、滚动，但在实际操作中未必如此，所以教师课前务必进行下水实验，选择合适的斜面、调整支架的高度。考虑到材料的易得性，教材中的小六棱柱是铅笔，但其与斜面的接触面太小，较难出现滑动现象，建议教师在教学中选择与斜面的接触面更大的六棱柱，以保证滑动现象的出现。当然，只要能出现滑动现象，教师未必一定要拘泥于教材而选择六棱柱，其它形状的物体都可以使用。限于篇幅，学生活动手册中没有安排本课内容，建议教师根据实际情况设计相应的记录表。拓展活动希望学生发现：1.当坡度增大后，部分物体的运动情况会改变；2.当坡度增大后，原本运动的物体，其在斜面上的运动速度会变快。特别是第2点，学生发现斜面上物体的运动速度发生了变化，就自然而然地引向了下两节课关于物体运动速度的研究。可以基于教材，再次拓展比较速度不涉及数学意义上“速度”计算，学生能“利用数据进行运动快慢的比较”即可。速度的基本单位是ms（米每秒），但活动1无需学生计算，只需比较相同距离内动物运动时间的长短。需要说明的是：图表中的动物奔跑100米需要的时间，是根据动物极致最快速度推算而得的数据，而不是这些动物真正奔跑100米测得的时间。本课的轨道一定要长，至少2米以上，否则无法比较和测量。要强化学习小组的分工与合作，确保实验数据的精确。发令员：1.位置最好在轨道终点处；2.口令要简洁明了，如“跑”、“停”。计时员：掐秒表的反应要和发令员的指令同步。操作员：要自然松手，不给小球助力。记录员：在轨道一侧兼做观察员一职，观察小球滚动过程中是否有异常现象发生，并做好记录。实验提示：注意公平重复实验分工合作考虑到三年级学生的数学能力，实验中使用的秒表精确度不要太高，能计量到秒数即可，不要精确到后面的小数点，这样更容易记录和比较。如何处理数据呢？有三种方法：“平均数”是所有数据的总和除以数据的个数所得到的商；“众数”是指所有数据中出现次数最多的数据；“中位数”是把所有数据从小到大排列，排在最中间的数据。考虑各种因素，本课建议选用“中位数”的方法。教材中猎豹追击羚羊的图片，含义是两者运动时间相同（羚羊很机敏，会随着猎豹的启动而立刻逃跑，直至被捕捉），运动的距离不同（猎豹在启动前，肯定离羚羊有一段距离）。本图片也与拓展活动的“追及跑”，前后呼应。学生可以调动原有经验“相同时间内，运动的距离长，运动快”，对6种交通工具的运动快慢做出准确判断，并且在活动手册中排列名次。学生可以调动原有经验“相同时间内，运动的距离长，运动快”，对6种交通工具的运动快慢做出准确判断，并且在活动手册中排列名次。两次口令，保证两人的运动时间相同；两条软尺分开摆放且方向不同，是为了让两位学生从不同地点出发并且不能直接比较他们运动距离的长短；将软尺铺在地上，一是方便学生走直线，二是便于测量。不同地点，同时出发和停止。不同地点，同时出发和停止。两位同学的起点可以是同一条直线，也可以是不同起点。如果是后者，不同起点的位置也都应该是软尺的0刻度，以便学生测量。起始线“脚跟接脚尖”的行走方法，是考虑到教学场地的活动范围小，以减小移动距离。实际教学中，教师可视活动场地自行选用安全可行的动作，比如单脚跳、双脚跳等。不同地点，同时出发和停止。“脚跟接脚尖”的行走方法，是考虑到教学场地的活动范围小，以减小移动距离。实际教学中，教师可视活动场地自行选用安全可行的动作，比如单脚跳、双脚跳等。不同地点，同时出发和停止。如何实现？第一，用秒表分别计同样的时间（例如10秒）；第二，在不同的、宽阔的场地行走（例如走廊）。不同地点，不同时出发和停止。拓展活动1的“追及跑”会有两种情况：一是后面的同学追上了前面的同学，运动时间相同，追的同学通过的距离长，运动快；二是后面的同学追不上前面的同学，这就需要测量两位同学的运动距离来比较快慢。拓展活动2是对5、6两篇课文的小结，教师可以通过实例加以复习和应用。其中科学词汇“速度”，点到即止，不做深入解释。因为关于“速度”的公式及计算，小学数学课在四年级会有专门的课时进行讲授，本课无需涉及公式及计算。速度其实分为平均速度和瞬时速度两种。日常生活中讲到的“速度快、速度慢”指的是瞬时速度，即物体在某个极短时刻时的速度。瞬时速度的大小也叫速率。考虑到瞬时速度对于小学生来说很难测量，本单元所描述的速度是指平均速度。本课的编写目的是：1.体现技术与工程领域的学习内容；2.为后一课（单元总结课）做好模型准备。形态各异的五张过山车图片，既丰富了学生的直观认识，又为后续设计“过山车”运动路线做了铺垫。聚焦问题“让我们来设计和建造一座自己的过山车吧”，直接指明了本节课的研究重点。探索活动1让学生观察材料，初步尝试建造，其目的是让学生熟悉材料，为后续的设计和制作打好认知和操作的基础。考虑到全国地域经济差异，提供了两种建造“过山车”的材料和方法：方案1是塑料积木套材，该材料操作便捷，但成本比较高；方案2是铁架台和价格低廉的泡沫保温管（一剖为二），对学生操作要求比较高。方案2是铁架台和价格低廉的泡沫保温管，考虑到泡沫保温管有微毒性，建议再增加一点投入，购买硅胶软管来代替。食品级硅胶软管安全无毒，可以用来制作婴儿奶嘴，且摩擦系数适中，小球容易在其中滚动。“设计”“制作”“评价”，体现了技术与工程的学习流程，有利于学生设计思维和工程能力的提升。“设计”“制作”“评价”，体现了技术与工程的学习流程，有利于学生设计思维和工程能力的提升。注意，“设计要求”必须在“设计”之前让学生明确，即“评价指标前置”。每一条设计要求都对后续的建造操作和实践研究起着重要的作用。“设计”是项目式学习的核心。学生活动手册为学生提供的是小格子背景的设计图纸，既是方便学生画图，更是将精确设计的意识蕴含其中。需要强调的是，设计必须在学生熟悉材料特征（探索活动1的观察材料）、预先操作（探索活动1的建造直线轨道和曲线轨道）、明确设计要求（探索活动2）之后，才能有效进行。“评价”对于项目式学习的推进至关重要。项目式学习的评价不仅要关注作品本身，也要关注学习过程中学生的表现。“评价”对于项目式学习的推进至关重要。项目式学习的评价不仅要关注作品本身，也要关注学习过程中学生的表现。“设计”“制作”“评价”，并不是单向的线性流程，更应该是不断反馈、不断调整、双向矫正的回馈式流程，即“多次迭代”。从这个意义上来说，本课是不可能一课时完成的，“过山车”的“多次迭代”估计要在课后继续延续。以工程设计过程为主导的项目式学习流程本课既是上一节课的延续（项目式学习），又是一节基于实体模型的实践能力测评课（单元总结）。这是对科学学业评价的一次有益尝试。描述物体位置的测评描述物体运动路线的测评比较物体运动速度的测评探索活动1必须借助方向盘来判断方向，用细绳和软尺测量距离，从而描述小球在轨道上的位置。我们只要求学生测量小球和起点之间的实际距离（路程），而不需要学生测量小球和起点之间的空间距离（位移）。运动物体经过路线的长度，被称为路程。但有时候，人们关心的是运动物体的位置，而不是其路线。例如，乘客关心的是飞机从哪座城市到哪座城市，而不在意飞机的飞行路线。由此，需要引进一个描述运动物体的位置变化的物理量，这就是位移。路程和位移往往不一致。限于篇幅，活动手册没有相应的记录单，请自行设计相应表单。“拓展”提出了让小球运动得更快的要求，并配有两幅“过山车”的图片（起点高度不同、直线轨道和曲线轨道组合的复杂程度不同），学生们结合本课学习以及第4课有关斜面的拓展活动，从而对自己的“过山车”进行改进，这是新的“迭代”活动的开端1.了解物体运动的相关背景知识。物体的运动教学建议例如：机械运动按运动轨迹来分，可分成直线运动和曲线运动；按运动状态是否变化来分，可分成匀速运动和变速运动；按物体运动形态来分，可分成平动和转动。1.了解物体运动的相关背景知识。物体的运动教学建议例如：机械运动按运动轨迹来分，可分成直线运动和曲线运动；按运动状态是否变化来分，可分成匀速运动和变速运动；按物体运动形态来分，可分成平动和转动。2.理解“建模”对科学学习的意义。例如：实体模型和心智模型的异同？原型和模型之间的差异和联系？怎样建模？怎样评价和使用模型？1.了解物体运动的相关背景知识。物体的运动教学建议例如：机械运动按运动轨迹来分，可分成直线运动和曲线运动；按运动状态是否变化来分，可分成匀速运动和变速运动；按物体运动形态来分，可分成平动和转动。2.理解“建模”对科学学习的意义。例如：实体模型和心智模型的异同？原型和模型之间的差异和联系？怎样建模？怎样评价和使用模型？3.引导学生在亲身实践中感悟。本单元的学习依托于学生的亲身实践，即教师务必提供有结构的材料，组织全员参与的实践活动，让学生在实践中有所感悟。反对脱离材料、脱离实践的讲解。科学名词的记忆是次要的，首要的是让学生经历丰富多彩的实践活动。希望得到您的指正！刘老师工作室THANKYOUFORWATCHING