单元项目活动在“直线运动”教学中的实例设计

吴永情

（江苏省泰州市渔行实验学校，江苏泰州 225300）

引 言

在物理教学中，知识点的整合多以单元设计来完成。教师在对单元知识进行备课时，要善于从整体上把握各节内容，理顺前后逻辑关系，构建梯度项目教学任务，最大化提升物理学科教学价值。本文将以苏科版物理“直线运动”一节为例，就单元项目活动的设计实践进行如下梳理。

一、整合单元知识点，明确项目活动教学目标

在初中物理课堂上，“运动和相互作用”是单元主题，通过对本单元物理知识、概念的学习，引领学生联系生活经验，认识各种运动，并从相关实例中拓展对运动的理解。如运动与静止的相对性，培养学生辩证思维能力。本单元主要知识点有机械运动，并举例说明运动的相对性；探讨生活中各类运动形式；学会测量长度、时间；利用速度来描述运动的快慢；通过实验测量运动速度，并推导速度计算公式等。关于运动概念，需要了解时间、长度的测量方法，比较物体运动的快慢，需要引入速度概念。在本节“直线运动”中，项目活动主要围绕“速度”以及运动快慢来展开教学[1]。

二、细化项目设计内容，促进学生深度学习

在进行本节教学设计前，教师需要把握单元重点知识开展教学活动设计，并兼顾“运动”知识前后衔接，设置课堂探究活动与课后习题，促进学生深度学习。“直线运动”在项目活动设计上，主要包括两个方面的内容。一是观察气泡运动，通过实验方式测量气泡运动规律，通过相同路程所用时间，得出气泡运动速度的大小变化。同时，根据物理作图方式，来分析路程与时间的关系。二是研究纸锥下落运动规律。通过对教材中频闪摄影图片，转换为可以观察、探究的纸锥下落活动，旨在让学生从实验探究中认识“变速直线运动”，并从“速度”探究中来完成相关分析。本节在“速度”探究活动中，以“纸锥下落快慢”活动、“测量纸锥下落速度”为主，设置不同的实验情景，当纸锥在同一高度释放时，看哪个纸锥下落得快。该活动主要考查学生对相同路程下的运动时间的比较。如果从不同高度将两个纸锥同时释放，观察运动快慢变化，该活动主要从不同路程、不同运动时间来分析各自的运动“速度”，得出“速度”概念。在测量“速度”活动中，提出两个问题，一个是为了测量纸锥下落速度，需要测量哪些物理量；另一个是在进行速度测量时，需要哪些实验器材。

三、联系生活现象，感知运动规律

在“气泡”运动规律探究活动中，首先，在课堂上让学生联系生活体验，分析运动的基本形式。运动可以分为“直线运动”“曲线运动”两种。对“直线运动”，我们结合玻璃管气泡运动来观察其规律。具体动手操作是，将玻璃管进行翻转，观察气泡的运动。在观察中，提出问题：“气泡在运动时，速度有何变化？”让学生反思：“气泡的运动速度是改变了还是未改变？”接着，学生进行分组，各组学生利用玻璃管气泡运动实验活动，结合观察进行实验数据整理。分别记录当气泡从“0”点运动到20厘米、40厘米、60厘米、80厘米各处所用的时间。接着，让学生利用逐差法，对每一区间的运动速度进行求解。在该实验活动中，鼓励各组学生进行观察，分析气泡运动的速度变化。通过计算，各区间气泡运动速度近似相等。我们通过分析路程、时间数据，并将之导入Excel表格中来制作运动速度曲线，观察曲线变化趋势，得出气泡运动的路程与时间近似成正比，在相等时间内，气泡运动的路程近似相等。

由此，结合各组学生实验活动，利用计算来得出气泡运动路程、所用时间以及各区间的运动速度具有近似相等特点，从而构建物理理想模型，得出“匀速直线运动”的概念：在任意相同路程下所用时间、任意相同时间下所经过的路程相等。

在“纸锥下落运动规律”活动实验中，我们结合生活经验，对该运动变化进行“猜想”，得出“加速”结论。接着，利用纸锥从某高度处自由下落，提出测定“区间速度”，比较不同纸锥下落速度大小，利用秒表来测定下落时间。整个实验过程，纸锥从“0”点下落，分别在40厘米、80厘米、120厘米等处，记录各自的下落时间。然后，利用逐差法来计算各个区间纸锥下落所对应的速度值。但在实验中发现，由于纸锥下落速度较快，利用肉眼观察、秒表测量存在较大难度，我们在实验中引入拍摄视频模式来进行时间记录，最终得到不同纸锥从“0”点至120厘米处各个区间所用的时间值，统计到实验表格中，将这些表格数据进行计算，得出各个区间纸锥的运动速度值。通过总结发现，在纸锥下落实验中，纸锥所通过的路程相同，所用时间呈现递减趋势。也就是说，在纸锥经过各个区间时，下落的速度越来越快。同时，观察纸锥下落路程与时间的关系图像发现，纸锥在下落相同时间下，所经过的路程呈现递增趋势。也就是说，纸锥在相同时间下下落所经过的路程越来越大。对照教材中所给出的频闪摄影图片，纸锥下落实验过程与频闪摄影中苹果下落运动具有相似性，从而得出“变速直线运动”的特点以及运动规律。在初中物理学中，针对变速直线运动，通常采用“平均速度”来进行运动快慢的粗略描述[2]。

四、把握“速度”概念内涵，明确“直线运动”条件

初中阶段物理学中“速度”概念的呈现，具有过渡性特征。苏科版将“速度”定义为“描述物体运动快慢的物理量，其大小为单位时间内通过的路程”。利用物理公式表示为事实上，在该定义中，以比值来确定速度概念具有一定的模糊性。在前面的单元活动探究中，通过分析“路程”“时间”等物理量，得出“速度”的计算公式。但这个比值法，其意义应该理解为“平均速率”，而非“平均速度”。但考虑到初中物理教学现状，我们将“速度”的比值法作为计算方法，用来表示物体运动快慢的物理量。所以，对“直线运动”中的“速度”概念，虽然可以理解为所经历时间下的物体运动的位移大小，但对于曲线运动，其“路程”值并非等于“位移”值。教师在讲解“速度”概念时，要明确“位移”大小与“路程”具有一致性。同时，对于“速度”概念的学习，教师要通过实例来探究，引领学生感受匀速直线运动中的平均速度与时间没有关系，而对于变速直线运动，平均速度与时间有关。为了加深学生对“速度”概念中“平均速度”的理解，假设某汽车在做直线匀速运动，其速度都是匀速，与所行驶时间无关。但当汽车做直线变速运动时，所走路程、所用时间，仅仅表示“平均速度”，且每一段“平均速度”与“全程平均速度”并非一致，与所用时间具有关联性。

结 语

在该单元知识整合教学中，引入项目活动教学设计，围绕本节教学主题，展开实验活动探究，让学生能从活动体验中，了解物理概念，认识物理问题，完成学习目标。“直线运动”是初中物理的重要内容，而“速度”又是初中重要的物理概念。通过项目活动整合实验，能激发学生学习热情，加深学生对物理概念、物理知识的理解，培养其高阶思维能力。教师要注重单元项目资源的开发与挖掘，结合物理学科特点，延伸和创设项目实践活动，让学生从中联系生活经验，探究物理规律，增进知识内化与迁移。总之，教师要不断提升自身的专业能力，优化单元教学目标，细化单元教学主题，开发项目活动设计，引领学生积极参与项目活动，从交流、合作、探究中培养其严谨的科学态度和物理观察能力，让学生从中内化物理概念，增强综合能力，提升其物理学科核心素养。