李佩寧

力和運(yùn)動(dòng)是物理學(xué)中最常見的核心內(nèi)容，相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)眾多且集中。在STEM課程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)這些知識(shí)，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐，有助于學(xué)生掌握速度與時(shí)間的規(guī)律。

一、課程重點(diǎn)

本課程旨在讓學(xué)生了解滾動(dòng)摩擦的情形下物體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。在課程教學(xué)中，教師要注意創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生可以主動(dòng)參與以及競(jìng)爭(zhēng)的情境。

【涉及領(lǐng)域】工程、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、寫作

【建議年級(jí)】小學(xué)低年級(jí)

【建議時(shí)間】140分鐘

二、課程任務(wù)

發(fā)現(xiàn)球體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（主要是加速與減速運(yùn)動(dòng)），了解摩擦力，對(duì)速度的方向和分解形成感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)實(shí)際發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

三、課程步驟

1.導(dǎo)入（15分鐘）

第一步，簡(jiǎn)述軌道和加速度的概念。軌道是固定的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，是為了限制某些物體按照既定路線運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)出來的平臺(tái)或管道。加速度就是速度越來越快的運(yùn)動(dòng)。一直保持某個(gè)方向的受力不平衡，能產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)。接著，舉例什么是軌道。

第二步，簡(jiǎn)述什么是摩擦力，并讓學(xué)生體驗(yàn)?zāi)Σ亮?。摩擦力是來源于運(yùn)動(dòng)接觸平面通過摩擦產(chǎn)生的相反于運(yùn)動(dòng)方向的力。引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)?zāi)Σ亮Γ河檬质箘刨N在某個(gè)平面上，比如桌面，并向前劃，然后攥起拳頭在桌面上滾動(dòng)，以體驗(yàn)兩種不同的摩擦力。

2.宣布任務(wù)一及評(píng)價(jià)量規(guī)（10分鐘）

【宣布任務(wù)】在豎直平面上制作一個(gè)傾斜軌道，讓小球能在上面滾動(dòng)而不會(huì)出現(xiàn)偏離軌道的情況。宣布任務(wù)后，呈現(xiàn)評(píng)價(jià)量規(guī)（見表1）。之后，讓小組各自進(jìn)行溝通準(zhǔn)備。

【材料】筆、紙張、硬紙板、透明膠、塑料平板（或室內(nèi)墻壁）、玻璃球、剪刀

3.任務(wù)一的執(zhí)行（20分鐘）

正式執(zhí)行傾斜軌道制作任務(wù)。要求學(xué)生依照評(píng)價(jià)量規(guī)，并考慮以下問題。

（1）軌道傾角多少度合適？

（2）軌道應(yīng)該如何固定在豎直平面上？具體如何操作？需要注意什么細(xì)節(jié)？

（3）分工如何？（需要以下角色：規(guī)劃者、固定豎直平面者、固定軌道者、膠帶加固者、實(shí)驗(yàn)者、記錄者）

4.總結(jié)和反思（25分鐘）

全部小組完成后，討論以下問題。

（1）小組怎樣分工？

（2）小組制作軌道時(shí)出現(xiàn)了什么問題？為什么出現(xiàn)這樣的問題？

（3）假如需要增加一條軌道，讓小球的整體速度減緩，你們要怎樣做？

（4）【拓展問題】小組討論畫出思考和執(zhí)行任務(wù)的流程圖。

5.宣布任務(wù)二及評(píng)價(jià)量規(guī)（10分鐘）

【宣布任務(wù)】用現(xiàn)有的材料制作新軌道，使得小球在軌道上保持運(yùn)動(dòng)，要求運(yùn)動(dòng)時(shí)間超過20秒，時(shí)間越長(zhǎng)越好。各組通過討論，改進(jìn)原來的分工和設(shè)計(jì)，制作新的軌道。宣布任務(wù)后，呈現(xiàn)評(píng)價(jià)量規(guī)（見表2）。

需要注意的是，關(guān)于時(shí)長(zhǎng)一項(xiàng)的評(píng)分，要根據(jù)教師實(shí)際給予學(xué)生的材料以及豎直平面的面積而定，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并非一成不變，教師可以親自經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)后再給出合理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

6.任務(wù)二的執(zhí)行（40分鐘）

正式執(zhí)行新軌道制作任務(wù)。要求學(xué)生依照評(píng)價(jià)量規(guī)，并考慮以下問題。

（1）小組怎樣分工？

（2）小球在下落軌道中產(chǎn)生的加速度的抵消是否經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)？

（3）是否考慮到了材料的節(jié)約？

（4）用什么方法保證軌道對(duì)小球的限制？

（5）在有限的空間中如何安排軌道的上下分布？

（6）【拓展問題】小組討論畫出思考和執(zhí)行任務(wù)的流程圖。

7.全班討論（20分鐘）

所有小組完成后，挑選第一名的小組進(jìn)行匯報(bào)總結(jié)。若時(shí)間允許的話，讓盡可能多的組員發(fā)言。發(fā)言內(nèi)容基于以下問題。

（1）小組怎樣分工？

（2）實(shí)驗(yàn)在工程進(jìn)展中的重要性如何？

（3）上下軌道是否有連接？如何讓小球持續(xù)運(yùn)動(dòng)同時(shí)保持較小的速度？

（4）小球是否有自由下落的過程？是否需要計(jì)算這部分產(chǎn)生的速度增量？是否在這個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)？

（5）在有限的空間中如何安排軌道的上下分布？具體如何操作？

（6）有什么意外的問題出現(xiàn)？

如果時(shí)間充裕，請(qǐng)各組的觀察者代表小組做觀察報(bào)告。

（責(zé)任編輯 張慧籽）