“運(yùn)動(dòng)的描述”單元教學(xué)設(shè)計(jì)*

劉瑞琴，張會(huì)明，高艷芳

(匯豐中學(xué)，山西 柳林 033300)

1 單元教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

為滿足新時(shí)代發(fā)展對(duì)于綜合素質(zhì)及其關(guān)鍵能力的需求，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)成為了目前課程發(fā)展和改革的必然要求，而單元教學(xué)設(shè)計(jì)則正是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要途徑與方法。本單元以介紹基本概念物理量為主，在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，以學(xué)生已有的知識(shí)背景為依據(jù)，尋找各零散知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，將散亂的知識(shí)整合化，依據(jù)知識(shí)進(jìn)階理論和認(rèn)知邏輯順序創(chuàng)設(shè)有針對(duì)性的生活情境，提出問題，讓學(xué)生在探索分析問題的過程中，逐階完善學(xué)科觀念，掌握學(xué)科本質(zhì)，體會(huì)知識(shí)內(nèi)涵，領(lǐng)略科學(xué)方法，進(jìn)而發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

2 單元教學(xué)內(nèi)容分析

“運(yùn)動(dòng)的描述”這一章主要是介紹一些基本物理量，使用這些物理量來描述物體的運(yùn)動(dòng)，較初中階段更為嚴(yán)謹(jǐn)，更為準(zhǔn)確。因?yàn)楦鱾€(gè)物理量之間的相互聯(lián)系不大，彼此比較獨(dú)立，所以我們?cè)诮虒W(xué)安排上依據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知，按照由易到難的順序進(jìn)行分階，通過對(duì)各階層的學(xué)習(xí)，體會(huì)蘊(yùn)含在知識(shí)中的物理思維，科學(xué)方法。

本章的核心內(nèi)容是速度和加速度，為了更直觀的展示物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，引入位移時(shí)間圖像和速度時(shí)間圖像，再進(jìn)一步使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度，一方面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)已學(xué)知識(shí)速度和加速度的鞏固與運(yùn)用；另一方面，讓學(xué)生參與到實(shí)踐活動(dòng)中，感受速度加速度的變化，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.1 本單元知識(shí)結(jié)構(gòu)

首先介紹質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移與時(shí)間，這些物理量中參考系和時(shí)間比較簡(jiǎn)單。通過學(xué)習(xí)參考系和時(shí)間，讓學(xué)生更能體會(huì)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。引入真實(shí)的生活情境，有指向性地提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分析探究，從實(shí)際情境中抽象出理想化物理模型“質(zhì)點(diǎn)”和物理量“位移”，體會(huì)科學(xué)思維與方法，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

其次是位置變化快慢的描述--速度。類比速度，介紹新的物理量“加速度”，滲透比值定義物理方法，區(qū)別于初中學(xué)習(xí)過的速度，細(xì)分平均速度，瞬時(shí)速度，掌握極限思維。通過該階層的學(xué)習(xí)，一方面，更精準(zhǔn)的描述物體的運(yùn)動(dòng)；另一方面，在學(xué)習(xí)中掌握物理思維與科學(xué)方法，有效促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。

再次是兩種圖像。在圖像中可以更直觀的展示物體的運(yùn)動(dòng)情況，是上一階層的實(shí)際應(yīng)用，典型的數(shù)學(xué)方法運(yùn)用到物理問題當(dāng)中，發(fā)展跨學(xué)科核心素養(yǎng)。

最后介紹實(shí)驗(yàn)。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度，是前面階層的實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生親自動(dòng)手操作，參與知識(shí)的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

2.2 本單元知識(shí)圖

圖1 單元思維導(dǎo)圖

2.3 在本單元的教學(xué)內(nèi)容中，蘊(yùn)含了極限思維，理想化思維，比值定義法，數(shù)形結(jié)合等科學(xué)方法。教師應(yīng)以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為目的，在學(xué)習(xí)中剖析知識(shí)背后隱含的物理觀念和科學(xué)方法。下表給出一些例子：

表1 物理概念及其對(duì)應(yīng)的科學(xué)方法舉例

3 單元學(xué)情分析

我們從下面幾個(gè)方面來分析學(xué)情：

1.物理觀念：本單元主要是基本概念的介紹。學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過用比值法定義物理量，在初中也描述過物體運(yùn)動(dòng)的快慢，但對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的方向未曾關(guān)注。矢量對(duì)學(xué)生來說是全新的面孔，理想化模型“質(zhì)點(diǎn)”的構(gòu)建對(duì)學(xué)生來說較難理解，明白物體能否看作質(zhì)點(diǎn)與物體本身體積的大小無關(guān)。另外，速度加速度的定力比較抽象，這對(duì)學(xué)生的抽象思維與理解能力有較大的挑戰(zhàn)。

2.科學(xué)思維：學(xué)生在初中階段已經(jīng)初步涉及了參考系、速率和路程，建立了描述物體運(yùn)動(dòng)的常用方法和一般途徑，但均是簡(jiǎn)單的知識(shí)性介紹與理解，對(duì)科學(xué)方法與技能的關(guān)注較低，不會(huì)建立物理模型，比如理想法、比值定義法、極限法等科學(xué)方法都是初步接觸，要達(dá)到學(xué)以致用還比較困難。

3.科學(xué)探究：基于目前深化課程改革和發(fā)展核心素養(yǎng)的教育大環(huán)境，學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)探究簡(jiǎn)單的情境問題，掌握了問題探究的基本步驟，只是對(duì)問題的嚴(yán)謹(jǐn)性與規(guī)范性方面稍微有些欠缺。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在初中階段學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述較為膚淺，在認(rèn)識(shí)學(xué)科本質(zhì)，理解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系少之又少，對(duì)科學(xué)問題情境的探究熱情低下，對(duì)學(xué)科的興趣不濃厚，沒有社會(huì)責(zé)任感。

4 單元教學(xué)目標(biāo)

1.理解質(zhì)點(diǎn)、參考、位移與時(shí)間，能判斷物體在哪種情況下可以看作質(zhì)點(diǎn)，哪種情況下不可以看作質(zhì)點(diǎn)；感受應(yīng)用參考系和時(shí)間描述物體的運(yùn)動(dòng)，體會(huì)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性；能區(qū)分位移與路程，掌握矢量與標(biāo)量的不同。

2.掌握速度、加速度的物理意義，能區(qū)分并計(jì)算平均速度、瞬時(shí)速度、速率及平均速率，學(xué)會(huì)求物體運(yùn)動(dòng)的各種速度與加速度，學(xué)會(huì)用比值法定義物理量，掌握極限思維，培養(yǎng)學(xué)科思維，提高物理能力。

3.會(huì)用描點(diǎn)法作運(yùn)動(dòng)物體速度、加速度隨時(shí)間變化的圖像，用數(shù)學(xué)知識(shí)在圖像中分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，在圖像中尋找各個(gè)對(duì)應(yīng)物理量，學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題。

4.了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及工作原理，會(huì)應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)物體的速度，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、誤差分析，提升實(shí)踐能力，樹立正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

5 單元教學(xué)階層

本單元帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)一些用來描述物體運(yùn)動(dòng)情況的基本物理學(xué)名詞，使得運(yùn)動(dòng)的描述更為嚴(yán)謹(jǐn)，更為準(zhǔn)確。依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，本單元由易到難設(shè)置了四個(gè)階層。基于核心素養(yǎng)的單元教學(xué)，每一層級(jí)都是從真實(shí)的物理情境出發(fā)，針對(duì)性的提出問題，讓學(xué)生從問題解決過程中獲得知識(shí)，培養(yǎng)能力。

表2 單元學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)

6 單元教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

基于本單元教學(xué)內(nèi)容比較抽象的特點(diǎn)，完善初中階段對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述，使學(xué)生對(duì)學(xué)科的認(rèn)知更精確，更嚴(yán)謹(jǐn)。我們?cè)诮虒W(xué)過程中，以生活情境為出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)問題串由易到難，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)與數(shù)學(xué)方法，運(yùn)用類比思想構(gòu)建知識(shí)框架，劃分知識(shí)層階 完成教學(xué)任務(wù)。

以質(zhì)點(diǎn)為例，從生活實(shí)例出發(fā)，嘗試準(zhǔn)確的描述物體的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)因物體具有大小和形狀，使得運(yùn)動(dòng)的描述變得復(fù)雜。那么如何將這種復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化？學(xué)生分組探討，分情況討論，對(duì)所探究的結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，得出能夠?qū)⑽矬w看作質(zhì)點(diǎn)的條件。從實(shí)際情境中抽象出理想化物理模型，學(xué)習(xí)物理方法，鍛煉物理思維，解決生活中實(shí)際問題，符合從生活到理論到生活，回歸發(fā)展核心素養(yǎng)大宗旨。

7 單元學(xué)習(xí)反饋

對(duì)于單元學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)，從課前到課中再到課后，圍繞核心內(nèi)容--運(yùn)動(dòng)的描述，發(fā)展學(xué)生的抽象思維，提高學(xué)生理論分析能力。基于發(fā)展核心素養(yǎng)的單元教學(xué)，從生活情境中提出問題，分析問題，解決問題，歸納總結(jié)，回歸情境。下面列舉幾個(gè)例子加以說明：

1.下列各種情境中，可以將研究對(duì)象看作質(zhì)點(diǎn)的是（）。

A.在欄比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)員跨欄的技術(shù)動(dòng)作

B.探究被帶上衛(wèi)星追蹤器的鯨魚在大海中的長(zhǎng)途路線

C.我國“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)空中對(duì)接

D.研究火車通過隧道所用的時(shí)間

本題目考查學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解。考查學(xué)生理想模型建立的條件是否融會(huì)貫通。

2.右圖所示為某一物體的運(yùn)動(dòng)圖象，因?yàn)榇中奈礃?biāo)明是v-t圖還是x-t圖，已知第3s 內(nèi)的速度比第1s 內(nèi)的速度大.以下說法中正確的是（）。

A.該圖一定是v-t圖象

B.該圖一定是x-t圖象

C.前2s 物體的運(yùn)動(dòng)的越來越快

D.2s 末到4s 末，物體的位移越來越大

要想完成該題目，學(xué)生必須對(duì)兩種圖像以及兩種圖像中數(shù)學(xué)含義所對(duì)應(yīng)的物理意義熟練掌握。考查學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的能力。

3.下圖給出三種交通工具在某段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況記錄。

表3 三種交通工具在某段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況記錄

以上有沒有速度大而加速度小的情況？如果有，請(qǐng)舉例說明。

以上是否有速度變化量大而加速度小的情況？如果有，請(qǐng)舉例說明。

本題目首先考查速度、加速度的計(jì)算，其次考查對(duì)速度、加速度物理意義的理解。對(duì)層次二進(jìn)行了全面的考查。

8 單元教學(xué)設(shè)計(jì)反思

該單元的教學(xué)設(shè)計(jì)從學(xué)生原有的認(rèn)知水平出發(fā)，應(yīng)用學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，以運(yùn)動(dòng)的描述為核心，引入基本名詞和物理量。從實(shí)際生活情境出發(fā)，提出物理問題，分析問題，解決問題，使運(yùn)動(dòng)的的描述更為嚴(yán)謹(jǐn)。本單元教學(xué)內(nèi)容概念性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的抽象思維能力是一個(gè)考驗(yàn)，尤其是加速度的引入。縱觀全單元，在學(xué)習(xí)中引入各種物理思維與方法，豐富物理觀念，培養(yǎng)學(xué)科思維，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。