小学二年级科学核心概念统摄下的力与运动关系实证探究课-运动指挥官：力如何控制物体的动与停教学设计

小学二年级科学核心概念统摄下的力与运动关系实证探究课——运动指挥官：力如何控制物体的动与停教学设计

一、课程核心定位与设计哲学——【核心素养导向】【大概念统领】【深度学习设计】

（一）课程基本信息

学科：小学科学

学段：二年级第一学期

课型：大单元视域下的核心概念建构课·实验探究课

课时：第一课时（单元第3课，总计1课时）

教材版本：苏教版·科学（2024版新教材）二年级上册第三单元《用力以后》

新标题：核心概念统摄下的力与运动关系实证探究课——小学二年级科学“运动指挥官：力如何控制物体的动与停”教学设计

（二）课标依据与概念层级——【非常重要】【高频考点】

本设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》核心概念“物质的运动与相互作用”学段要求。对应1-2年级学习内容：知道推力和拉力是常见的力；力可以使静止的物体运动，也可以使运动的物体静止；通过观察和实验，描述力对物体运动状态的影响。本课处于“力与运动”认知序列的奠基位置：前接“推和拉”“力改变形状”，后启“常见的力”“运动与位置”，是学生从“经验层面的力”走向“概念层面的力”的关键转折点。【大概念】【重要考点】

（三）设计理念与创新锚点——【热点】【模型建构】

以“模型建构教学”为方法论内核，将“看不见的力”转化为“可视化的运动状态变化”。针对二年级学生前运算向具体运算过渡的认知特征，确立“具身认知—现象描述—关系发现—初步建模”的教学逻辑。摒弃枯燥的概念灌输，以“运动指挥官”为贯穿全课的大情境角色，让学生在“指挥小车”的游戏中完成对“力是改变物体运动状态的原因”这一核心概念的首次建模。本设计同时融入“科学思维显性化”策略，通过“动作—记录—表达”三重外显通道，破解低年级科学课“只玩不思”的困境。【深度学习难点突破】

二、学情精准画像与教学对策——【重要】【教学起点】

（一）认知起点与经验储备

二年级学生（7-8岁）已经积累了丰富的“用力”经验：蹬滑板车、推桌子、刹车、踢球等。他们能准确做出“让物体动起来需要推/拉”“让物体停下来需要挡/按”的行为，但无法抽象出“力”这一共同本质，更难以建立“力与运动状态变化”的因果关系模型。学生在前两课已认识“推和拉是力”，知道“力能让物体变形”，但对“力能改变运动”缺乏系统梳理。【学情核心】

（二）思维特征与核心障碍

【难点1】力的抽象性：力不可见，学生往往只关注物体的运动轨迹，忽略对“施力过程”的精细感知。

【难点2】相对性思维萌芽困难：难以同时考虑“物体轻重”“力的大小”“运动快慢”三个变量的关系。

【难点3】实验控制意识空白：对比实验中“保持其他条件相同”的意识尚未建立。

【难点4】语言建模能力弱：能用动作回应，但无法用“如果……那么……”“越……越……”的关系句式表达发现。

（三）教学对策矩阵——【非常重要】【对症施策】

针对难点1：实施“力感放大”策略——用弹簧、橡皮筋、垫圈串联等材料，将“力的大小”转化为“垫圈个数”“橡皮筋伸长量”等可数、可测量的指标。【关键手段】

针对难点2：采用“单一变量梯度实验”——先固定物体轻重研究力的大小，再固定力的大小研究物体轻重，分步击破。【核心实验设计】

针对难点3：嵌入“实验指挥官”角色制度——每小组设“启动手”“停止手”“记录长”“材料长”，分工倒逼控制变量意识。【课堂组织创新】

针对难点4：提供“科学句套子”——“我发现，让___动起来，用力___；因为___。”降低表达门槛，促进思维建模。【语言支架】

三、教学目标四维陈述——【重点目标】【评价依据】

（一）科学观念【核心概念】

通过亲历“小车启动与制动”系列实验，认识到力可以使静止的物体运动起来，也可以使运动的物体停下来；认识到力有大小和方向，力的大小影响运动快慢，力的方向影响运动方向；认识到物体越重，启动和停止需要的力越大。【非常重要】【高频考点】

（二）科学思维【关键能力】

能在教师引导下，运用比较与分类思维，区分“启动”“停止”“加速”“转向”四种运动状态变化对应的施力特征；能基于观察事实，初步使用“如果物体越重，那么需要的力越大”的句式进行归纳推理；能通过画图（箭头）方式建模，表达力对物体运动状态的影响。【深度学习】【难点】

（三）探究实践【核心动作】

能在“运动指挥官”任务驱动下，规范完成“让小车动起来与停下来”对比实验；能使用垫圈、棉线、轻重小车等材料设计“拉力大小与启动关系”的简易控制变量实验；能如实记录实验数据（垫圈个数），并基于数据得出简单结论；能在“吹球进盒”游戏中综合应用力的控制策略。【重要】【实验操作】

（四）态度责任【隐性目标】

在小组合作中愿意倾听同伴意见，能分工协作完成挑战任务；培养“用事实说话”的证据意识，不凭空猜测；通过分析汽车刹车距离差异，体会科学技术对生命安全的保障作用，增强交通安全意识。【一般】【育人渗透】

四、教学重难点的精准定位与突破系统——【非常重要】【教学设计的锁与钥】

（一）教学重点【核心】

通过实验探究，建立“力是改变物体运动状态的原因”的初步科学观念，具体表现为：①认识到从静止到运动、从运动到静止都需要力；②认识到力的大小可以控制运动的快慢；③认识到力的方向可以控制运动的方向。【高频考点】【必会】

（二）教学难点【深度】

1.隐性难点：理解“物体轻重”与“所需力的大小”之间的定量关系趋势（非精确测量，而是体验比较）。

2.深层难点：初步建立“控制变量”的科学思维雏形——即“比较轻重的影响时，要让启动速度差不多”。

3.元认知难点：将不可见的“力”与可见的“运动状态变化”建立因果映射关系。

（三）难点突破路径——【攻坚策略】

【策略包1】锚点对比：同时提供轻重差异悬殊的两辆小车（配重后质量比超过3：1），使“用力差异”从感觉层面就非常显著，降低分辨难度。

【策略包2】思维外显板：使用磁性贴画“小车+箭头”，箭头粗细表示力的大小，箭头方向表示力的方向，让学生在黑板上拖动磁贴表达思考过程。【非常规教具】

【策略包3】慢动作回放：对“小车启动瞬间”进行师生合作表演（一人演小车，一人演施力者），用身体建模，将抽象过程具身化。

五、教学准备矩阵——全程无死角

（一）教师端核心教具

1.“运动指挥官”大情境多媒体课件：含“滑板车启动与急停”对比视频（正常速度+慢动作拆解）、“中国高铁平稳启停”职业致敬彩蛋视频（20秒）、“足球运动员踢弧线球”方向变化解析动图。【核心资源】

2.大板“发现记录树”：磁性黑板贴，用于各小组贴便签分享发现，形成全班共识建构的可视化痕迹。【重要媒介】

3.教师演示用大型小车模型及超大号垫圈（穿绳），便于后排学生看清施力过程。

（二）学生分组实验材料包（每2人一套，共12-15套）

【指挥官工具包A】基础探究包：带轮塑料小车1辆（轻量级）、棉线1根（长约30cm）、大号垫圈（钩码）10个（可用金属垫圈替代）、光滑塑料跑道板1张（或硬卡纸贴胶带）、障碍木块1个。

【指挥官工具包B】进阶探究包：配置完全相同但车体加载配重（增加3-4个垫圈固定在车斗内）的“重量级小车”1辆（与轻车外观一致仅重量不同）、彩色回形针一盒（用于标记垫圈个数）。

【指挥官工具包C】应用挑战包：鞋盒盖改装的“足球场”（开一个直径5cm的球门洞）、乒乓球1个、弯头吸管1根（吹气控制）。

（三）学习支架与评价工具

4.《运动指挥官实验日志》：任务驱动式记录单，含图画记录区、垫圈个数记录表、我的发现（科学句式填空）。

5.小组角色徽章：启动手（推标志）、停止手（挡标志）、记录长（笔标志）、材料长（齿轮标志）。【课堂管理利器】

六、教学实施过程——【核心篇幅】【深度展开】

（一）单元情境唤醒与角色就位——（预计时长4分钟）【重要】【导入】

【师】（播放单元回顾动画：前两课“力之侦探”找到推和拉、“变形大师”发现力让海绵变形）各位小力学家们，祝贺大家通过前两关考验！今天，我们要进入训练营最激动人心的关卡——成为“运动指挥官”！（板书新课题：运动指挥官——力如何控制物体的动与停）大家看，指挥官最厉害的本领，就是能让物体完全听你的话！老师这里有辆小车，它现在静止不动。谁能让它立刻“动起来”？（一生上前轻推小车，小车滑行）非常好，他用了一个什么力？（生：推力）那谁能让正在运动的小车马上“停下来”？（另一生用手挡住小车）太棒了，他用手阻挡，也是用了力！原来，力的本领比我们想的还大，它不仅能改变形状，还能指挥物体运动！今天，我们就来领取三个挑战任务，看看谁能成为真正的“运动指挥官”！【导入即聚焦】

（二）第一进阶：奠基实验——力，是让物体“动”与“停”的开关（预计时长10分钟）【核心概念建构】【重点】

1.任务发布与材料初识

【师】指挥官的第一个任务就在你们的工具包里。请看大屏幕——任务一：①让静止的小车动起来；②让运动的小车停下来。材料有：小车、棉线、垫圈。想一想，怎么用这些材料实现“动”和“停”？

【生】可以用手推！（师：当然可以，这是最直接的方法。但如果我们不用手直接触碰，能用垫圈和线让它动起来吗？）

【生】把线拴在小车上，下面挂垫圈，拉着走！

【师】好主意！垫圈虽然不会动，但它的“重量”会产生一种往下拉的力，这种力就是“拉力”。今天我们就用垫圈的个数来表示力的大小。

2.分工与角色进驻

【师】运动指挥官可不是一个人战斗！请小组快速戴上徽章：启动手负责让车动起来，停止手负责让车停下来，记录长负责在日志上画画写字，材料长负责领取和整理材料。现在，材料长上台领取工具包A和实验日志。【角色驱动责任】

3.学生自主探究与教师嵌入式指导

（学生2人一组开展活动。启动手尝试：将棉线系小车前端，垂放垫圈1个，小车未动；增加至2个，小车仍静止；增加至3个，小车缓缓启动。停止手尝试：在小车滑行路径上用手阻挡；或用棉线系车尾，轻拽使其停止。）

【师】巡回中捕捉关键镜头：①发现有的组用1个垫圈车不动，增加到3个才动；②发现有的组停止时用很大力气，车“急停”；有的组轻轻拽线，车“缓停”。【现场生成性资源】

4.第一次全班共识会——从现象中“读”出力

【师】（示意暂停）指挥官们，放下材料，看这里。老师发现第三组用了3个垫圈才让小车启动，而第六组用了2个垫圈就启动了。这是为什么？有请两组记录长拿着小车到前台展示。

（两组展示，台下发现：第六组的小车好像更轻一些？）

【师】这是个重要猜测！除了轻重，还有什么不同？启动手说一说，你们推的力气感觉一样吗？

【生】不一样，我们用了3个垫圈，感觉要更用力才能拉动。

【师】所以，不管用几个垫圈，你们有没有发现一件“共同的事”？让静止的车动起来，需要______？

【生】（齐）需要力！

【师】让运动的车停下来，需要______？

【生】也需要力！

【师】（板书核心结论）力，可以让静止的物体动起来；力，也可以让运动的物体停下来。【非常重要】【高频考点】

5.即时评价量规【1】

能完成“启动”和“停止”两种操作并说出施力方式——合格指挥官。

能发现“垫圈个数不同（力大小不同）影响启动”并表达——优秀指挥官。

（三）第二进阶：深度建模——物体轻重，影响所需力的大小（预计时长12分钟）【深度学习】【难点爆破】

6.认知冲突制造——同一个指挥官，车不听指挥了？

【师】恭喜大家完成第一项挑战！现在，指挥官收到紧急求助——有两辆小货车，一辆是空车，一辆满载货物。驾驶员说：“我感觉用了很大力，可空车一下就冲出去，重车却慢吞吞。为什么同样的力，效果不一样？”【真实问题情境】

7.对比实验方案共建

【师】我们来当工程师，帮驾驶员解决疑惑。材料长请取出工具包B（重车）。请比较，这辆车和我们刚才的车有什么不同？

【生】它后面挂着垫圈，更重。

【师】现在任务升级：请启动手分别让轻车和重车“动起来”，并且要让他们启动的速度差不多快。注意，是差不多快哦！记录长要记录：轻车启动用了几个垫圈？重车启动用了几个垫圈？

【特别强调】这是本课科学思维的核心动作——“控制变量”的雏形：要比赛启动速度差不多，才能比出谁需要的力大、谁需要的力小。【难点突破关键句】

8.分组实验与数据粗采集

（学生沉浸实验，现场真实反馈：轻车往往2-3个垫圈启动较快；重车需要4-6个甚至更多垫圈才能达到类似速度。停止手同步感受：让重车停下来，手要更用力挡。）

【师】介入引导深层次比较：“请停止手也体验一下，让运动差不多快的轻车和重车停下来，手的感觉一样吗？”

9.第二次全班共识会——发现“轻重与力大小”的规律

【师】请看黑板的“发现记录树”。请各小组把你们的发现写在便签上，贴上来。

（学生便签典型话语：“轻车用力小，重车用力大。”“重车要挂更多垫圈才能跑。”“停下来的时候，重车更难挡。”）

【师】我们把大家的发现合并成一句科学的话——物体越______，让它动起来需要的力越______；让它停下来需要的力越______。

【生】越重，越大；越轻，越小。

【师】（板书核心结论）物体越重，启动和停止需要的力越大。【非常重要】【高频考点】

10.生活即时印证——出示轿车与重型卡车并排图片。

【师】现在你能解释，为什么大卡车刹车距离比小轿车更长，更容易刹不住吗？

【生】因为卡车重，需要更大的力才能停下来！

【师】所以，交通规则要求大货车必须保持更长的安全距离，这是在保护我们每个人的生命。【科学态度责任自然渗透】

11.即时评价量规【2】

能完成轻重小车对比操作并感知用力差异——合格指挥官。

能用“越……越……”句式表达物体轻重与用力大小的关系——优秀指挥官。

能举例说明生活中“重物难启难停”的现象——杰出指挥官。

（四）第三进阶：拓展建模——力，还能让物体“快与慢”和“转方向”（预计时长8分钟）【重要】【完善认知拼图】

12.力的大小与运动快慢

【师】指挥官们，刚才我们让小车“动”和“停”，还发现了“轻重”的秘密。现在看同一辆车——请启动手用“很小很小的力”推一下小车。

（生轻推，车慢速滑行）

【师】再用“很大很大的力”推一下。

（生重推，车快速冲出）

【师】你发现了什么？

【生】力大，跑得快；力小，跑得慢。

【师】太棒了！（板书：力越大，运动越快；力越小，运动越慢。）【重要】【基础】

13.力的方向与运动方向

【师】力不仅能控制快慢，还能指挥方向。请看大屏幕——（播放足球运动员射门，球划出弧线入门）运动员踢球的哪个位置，球往左拐？踢哪个位置，球往右拐？

【生】踢左边，球往右拐；踢右边，球往左拐。

【师】我们也来当一回足球指挥官。材料长取出工具包C：鞋盒球场、乒乓球、吸管。任务：用吸管吹气，让球从起始区出发，绕过障碍（可选），成功进洞。

【学生游戏体验，发现：吹气的方向决定球的运动方向；吹气的力气大小决定球跑的快慢。】

【师】（采访）这位指挥官，你的球刚才差点出界，你是怎么调整让它进洞的？

【生】我往左边吹气，球就右拐了；我吹轻一点，球就慢下来。

【师】总结：力，还能改变物体运动的快慢和方向！（板书）【完整结论】【热点】

（五）综合应用挑战——“吹球进盒”锦标赛与跨学科融通（预计时长4分钟）【素养综合表现】

14.任务发布

【师】终极挑战来啦！每个小组的“足球场”球门宽度是5厘米。请你和队友配合，一人负责“启动和方向控制”，一人负责在球门附近制造“阻力”让球正好停在球门线（模拟定点停车）。要求：必须用吹气的方式施力，不能用手碰球。

15.学生沉浸式挑战

（此环节综合调用本课全部所学：启动需力、停止需力、力大小控快慢、力方向控轨迹。现场气氛热烈，学生在“吹大了！”“快挡！”“轻点吹！”的呼喊中内化概念。）

16.学科融合点睛

【师】大家玩得这么开心，老师有个问题：刚才为了让球慢下来，有的组用嘴在球前方吹反向气，这也是在用力。其实，我们身体的运动也充满了力的智慧。请全体起立——现在你是“身体指挥官”，请让你的手臂从静止“动起来”，快速平举；再让它“停下来”。（生做）感觉哪里在用力？（生：肩膀、胳膊）是的，肌肉的力控制着我们身体的每一处运动。今天我们研究的是小车的力，回家你可以研究一下“身体的力”。【体育与健康学科自然渗透】【五育融合】

七、学习成效评价与反馈系统——教学评一体化

（一）形成性嵌入式评价（贯穿全过程）

本设计不设独立“检测”环节，评价镶嵌于三大任务之中。每完成一个探究板块，教师依据即时评价量规进行小组星级评定（贴力学家勋章）。重点关注：是否全员参与操作、是否如实记录、是否使用关系句式表达。【教学评一致】

（二）终结性表现评价——《运动指挥官实验日志》复盘

课后收取实验日志，从三个维度进行质性评价：

维度A（图画记录）：能否用箭头、垫圈数量等符号表达实验过程。【重要】

维度B（数据记录）：垫圈个数是否如实填写，有无随意编造。【科学伦理萌芽】

维度C（我的发现）：能否独立或借助句式写出“力与运动”的关系。【核心目标达成】

（三）典型迷思概念诊断与后续补救

预设可能遗留的迷思概念：①部分学生可能认为“只有运动需要力，停止不需要力”（需强调停止也需要力，如刹车）；②部分学生可能认为“力是物体内部产生的”，而非“物体之间的作用”。后续将在《常见的力》一课通过“直接接触”实验继续澄清。【教学前瞻】

八、板书设计——思维建模的可视化支架

（黑板中央主体结构，不使用表格，纯文字符号布局）

运动指挥官——力如何控制物体的动与停

（小学二年级科学）

【左边栏】核心发现墙（学生便签粘贴区，逐步生成）

“动起来→要用力”

“停下来→也要用力”

“轻车用力少，重车用力多”

“大力跑得快，小力跑得慢”

“往左吹，球往右跑”……

【右边栏】师生共建·科学结论（精炼板书）

◆力能改变物体的运动状态

静止→运动：需要力

运动→静止：需要力

◆力的大小：力大→快；力小→慢

◆力的方向：方向变→运动方向变

◆物体越重，需要的力越大

【底部栏】生活之眼

推秋千、刹车、踢球、卡车限距……

九、作业设计与学程延展——从课堂走向生活

（一）必做探究（亲子活动）

【家庭实验室】“推箱子挑战”：请家长协助，准备一个空纸箱，逐渐向箱内装书增加重量。孩子分别推空箱和重箱，感受“启动时”和“让它快速停下时”手