百米赛跑全程速度差异的运动学分析
摘要：以“百米赛跑全程速度差异的运动学分析”为例，阐述了以真实问题为导向的项目式学习设计。项目围绕核心驱动问题展开，将任务逐级分解，设计问题，驱动项目实施。通过教学实践，发现该项目的实施提高了学生学习物理的热情，养成了科学探究意识，增强了科学思维能力，提高了在真实环境中运用物理知识解决问题的能力，从而提升学生的物理学科核心素养。
关键词：项目式学习；真实问题；百米赛跑；速度测量
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2024）11-0016-5
今年我校高一新生首次招收田径类体育特长生，竞赛运动备受关注。因此，我们就如何提高我校运动员百米赛跑成绩开展项目式学习探索。通过从运动学角度分析我校运动员和我国“飞人”苏炳添的百米赛跑数据，得出在百米赛跑速度变化上两位运动员的差距，进而得出影响运动员成绩差异的原因，提出具有指导性、可行性的建议，以期助力我校特长生百米赛跑成绩的提升。
1背景和意义
在项目式学习过程中，在教师的帮助下，学生面对来自真实世界的挑战性项目任务，开展一定周期的探究、合作，完成项目成果，获得知识、能力、素养的协调发展［1］。在学习过程中，学生能够完整地经历制订目标—组建团队—确立核心驱动问题—项目实施—形成成果—展示评估的过程，进而获得知识与技能，养成探究意识，增强思维能力，提升问题解决能力及团队协作能力等。
项目以“百米赛跑全程速度差异的运动学分析”为内容，组织学生开展研究性学习。旨在通过多元化思维学会速度的测量方法，体会极限思想，运用所学知识解决实际问题，为我校运动员今后的训练提供理论参考。
2项目设计
项目设计是指将一个理念或想法转化为可行性的、可实施的方案或计划的过程。本项目设计包括：项目目标、项目内容、核心驱动问题与分解驱动问题、项目实施等系列活动。
2.1项目目标
本项目基于生活真实情境，以高中物理学科知识为载体，借助体育、信息技术、数学等跨学科知识交叉呈现项目化成果。通过项目学习，学生掌握学科知识，了解竞技赛的相关规则，培养协作、探究意识，提升观察能力、分析概括能力、应用知识解决实际问题的能力。项目目标如表1所示。
2.2项目内容
项目以“百米赛跑全程速度差异的运动学分析”为内容，学生自主设计实验方案进行测量、记录、分析数据，得出结论，学生深度参与学习过程，体验科学探究，养成学科核心素养。项目基本信息如表2所示。
2.3核心驱动问题与分解驱动问题
教师抛出核心驱动问题，组织学生进行项目讨论与组建，引导学生基于核心驱动问题自主分解驱动问题，培养学生主动提出问题的能力。任务分解如表3所示。
2.4?;项目实施过程
2.4.1入项活动
如何提高我校运动员百米赛跑成绩？
持续时间：1课时。
教师展示苏炳添的百米赛跑视频。随机采访研究团队学生的百米赛跑成绩，让他们放松下来。
组织学生讨论，百米赛跑的成绩好坏取决于什么指标？
学生思考交流，得出时间短，速度大。
教师继续组织学生讨论，百米赛跑是匀速直线运动吗？各阶段速度有什么变化？如何提升各阶段的速度？
宣布项目目标，我们将对我校运动员与苏炳添百米赛跑全程速度差异进行分析，找出差距，提出我校运动员提升百米赛跑成绩可行的建议。
设计解析：通过交流让学生知道从测速度入手分析问题，锁定下一个阶段重点探究的方向。
2.4.2分解驱动问题1
百米赛跑的测速原理是怎样的？
持续时间：1课时。
教师展示教学材料，呈现苏炳添百米赛跑的视频资料。
引导学生讨论一般测量速度的方法有哪些？分别是如何实现的？不同方案遵循的原理是否相同？
学生分小组交流讨论后汇报成果。总结如下：①利用打点计时器测物体运动速度。纸带上的点迹记录了小车的运动情况，要计算某一瞬时速度，用相邻两点间的平均速度来代替。②利用光电门测速。小车通过光电门的瞬时速度用遮光片的宽度与遮光时间的比值来确定。③频闪照相测速。设定闪光频率，可以确定曝光周期，通过读取合成照片中某一位置两侧小球的位置坐标，用求平均速度的原理来确定这一位置的瞬时速度，与打点计时器原理相同。④三种测量方案遵循的原理是一样的，都是运用极限的思想，用微小时间内的平均速度来代替这一时刻的瞬时速度。
教师引导学生继续讨论，上述测量方案能用于百米赛跑的测速吗？困难点在哪里？如何解决？
学生的探究热情被点燃，时而思索，时而质疑，天马行空的想法都冒出来了。有学生提议自制一组大型光电门，记录各个位置的瞬时速度。有学生补充，可以用手电筒光，人体挡光时间可以录制视频，通过慢放镜头的方法找到遮光前后的两个时刻。又有学生说，白天手电筒挡光看不清楚，更拍不到，不如在地上划线。另一位学生抢答，划线不行，时间太短测不出来，画双线，相当于遮光板……最后统一的结果是：百米跑道上，每