《第一章 运动的描述》学情分析

  学生刚刚开启高中的学习,对物理学科充满好奇,本单元不但与学生的生活密切相关,学生有丰富的亲身体验,而且学生经过初中的学习,对机械运动有了较为理性的认识,会用一些简单的方法描述机械运动。

  (一)认知基础

  学生对机械运动有较丰富的生活经验,见过交通工具、人类、动物等机械运动的现象,也亲身经历过许多机械运动过程,有运动快慢、运动快慢变化的初步体验。学生会用路程、时间、速度等物理量粗略的描述运动,知道速度的大小可以表征运动的快慢,但不会精确定量地描述运动过程,同时缺乏对方向性描述的意识,不清楚标量和矢量的区别。

  对于变速运动,学生会用“速度大”、“速度小”等粗略的描述,对速度变化有感知,但对其描述尚无任何经验,对于速度变化快慢理解起来就更加困难了。在生活概念中,学生对于“快、慢”的认识是模糊的,有时表示运动的快慢,有时表示速度变化多少,有时表示速度变化快慢。对于速度变化的多少和快慢的认识是模糊的。对于描述运动过程的时空关联也是需要进一步规范的。学生头脑中尚未建立理想模型的观点,更没有形成将实际情景抽象成物理模型,并应用模型解决问题的思维方式,抽象概括能力也有待提高。

  学生在初中时,经历过一些简单的实验探究过程,初步具备了科学探究的意识,敢于提出问题,进行猜想和假设,但在设计实验方案,获取和处理信息以及基于证据推理论证得出结论等能力方面,与高中新课标要求尚存在着比较大的差距。

  (二)学科前概念

  一些不规范的生活概念会与物理概念相混淆,如:时刻和时间间隔的概念混淆,速度和速率的概念混淆,平均速度与平均速率的概念混淆;平均速度和瞬时速度的概念混淆等。在学生头脑中,对“速度”概念的内涵理解是有局限性的、不严谨的,例如:初中将“速度”定义为“路程与发生这段路程所用时间之比”;对于“速度”只知道有大小,对于它的方向性没有任何概念等。学生对于“快”“慢”的理解限于运动的快慢,即速度的大小。而速度变化的快慢是生活中很难体验到的,因此加速度的概念在学生看来十分抽象,没有生活体验,加之对于加速度产生原因尚不了解,会造成在学习加速度之前,凭主观臆想生成很多前概念:例如“没有速度就没有加速度”、“加速度就是增加的速度”、“只有物体做速度增加的运动才有加速度”、“速度越大,加速度就越大”。这些错误的前概念会对概念的内涵的理解产生干扰。

  (三)认知关键点

  对“矢量”概念的理解存在困难。由于初中对于运动的描述是从路程和速率的视角,高中学习需要进阶到位置变化和速度,由于数学知识储备不足,会对位移矢量和速度矢量理解及其运算法则存在困难,尽管在本章已将其转化为一维的代数运算,部分学生仍会将其与标量相混淆。

  在理解平均速度和平均加速度的定义时,由于学生认知的局限性,对“某物理量(D)的变化率()”意义的理解不能上升到是“描述该物理量变化的快慢”的高度。对于比值定义物理量的建构概念方式也不太熟悉,容易将“变化率”与“变化量”相混淆,或者误认为“变化率”是由“变化量”来决定的。

  学生对“极限”思想方法比较陌生,不能独立的利用极限的思想从“平均速度”过渡到“瞬时速度”,从“平均加速度”过渡到“瞬时加速度”。需要在教学中注意以多样性的方式循序渐进安排学习任务,让学生在体验中逐步深入的理解这一重要的思想方法。


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