季 倬

(永康市第一中學(xué) 浙江 金華 321300)

現(xiàn)代體育素材的課程化研究

季 倬

(永康市第一中學(xué) 浙江 金華 321300)

通過實(shí)際教學(xué)案例，從豐富課堂教學(xué)素材、編制實(shí)際應(yīng)用習(xí)題、設(shè)計(jì)課外探究活動(dòng)等3個(gè)方面，介紹如何將現(xiàn)代體育素材轉(zhuǎn)變?yōu)橹袑W(xué)物理教學(xué)資源并加以應(yīng)用．

體育素材 課堂教學(xué) 習(xí)題 探究活動(dòng)

2016年第31屆夏季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會在巴西的里約熱內(nèi)盧進(jìn)行，中國體育代表團(tuán)獲得獎(jiǎng)牌榜第三名.作為中學(xué)物理工作者，在欣賞奧運(yùn)賽場的激烈角逐時(shí)，也注意到了許多奧運(yùn)素材可以作為物理教學(xué)的素材．

本文結(jié)合自己多年來的素材整理和教學(xué)實(shí)踐工作，從課堂教學(xué)、習(xí)題編制和課后探究活動(dòng)組織3個(gè)方面，對原本非課程資源的奧運(yùn)素材如何實(shí)現(xiàn)課程化的問題做一點(diǎn)探討．

下面就將自己的一些做法呈現(xiàn)出來，與同行們進(jìn)行交流，以期達(dá)到互動(dòng)的目的.

1 豐富課堂教學(xué)素材

首先是利用奧運(yùn)素材引入課題．如講解初中科學(xué)中關(guān)于凹面鏡對光線的會聚作用時(shí)，就可以用奧運(yùn)圣火點(diǎn)燃的方式作為課題引入．相傳奧林匹克圣火來自太陽神阿波羅的賜予，這就是“奧運(yùn)圣火天上來”的由來．用傳統(tǒng)的方式取火，象征著奧運(yùn)圣火的純潔，也象征著古奧運(yùn)會傳統(tǒng)的傳承，所以采集奧林匹克圣火的唯一方式是讓陽光集中在一枚凹面鏡的中央，讓它產(chǎn)生高溫，然后引燃圣火，如圖1所示．在奧運(yùn)的背景下，該現(xiàn)象比太陽灶更能吸引學(xué)生的注意，從而成功引入課題．這樣的例子會有很多，譬如“功”一課中以舉重運(yùn)動(dòng)為例引入，“速度”一課中以百米賽跑為例引入等等．

圖1 點(diǎn)燃圣火

其次可以利用奧運(yùn)素材設(shè)計(jì)課堂學(xué)生活動(dòng)．如羽毛球運(yùn)動(dòng)中，我們經(jīng)常看到運(yùn)動(dòng)員爭得發(fā)球權(quán)后，接過對方拋來的羽毛球，如圖2所示，往往不是用手接球的，而是用球拍一撈，球就穩(wěn)穩(wěn)停在球拍上．對于這種現(xiàn)象，觀眾一般就是認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員的“球感”非常好，而從物理學(xué)角度看這是動(dòng)量定理的一個(gè)應(yīng)用．運(yùn)動(dòng)員在接球的時(shí)候，球拍往后一引，延長了球與球拍作用的時(shí)間，從而減少了球與球拍的相互作用力，球就不會彈開了．許多同學(xué)平時(shí)在玩羽毛球的時(shí)候，就會模仿球星這些很帥氣的動(dòng)作，卻往往不得要領(lǐng)，如果我們在“動(dòng)量定理”一課中，講完動(dòng)量定理的內(nèi)容后，設(shè)計(jì)一個(gè)“如何用球拍接住高處下落的羽毛球”的課堂活動(dòng)，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的領(lǐng)悟，會有非常好的效果．

圖2 羽毛球拍接球

另外，還可以結(jié)合奧運(yùn)素材，開發(fā)一些課堂演示實(shí)驗(yàn)．譬如目前非常流行的一種運(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練項(xiàng)目，叫做格斗繩，運(yùn)動(dòng)員手持繩子一端快速甩動(dòng)，整條繩子會出現(xiàn)各種波形，如圖3所示．受此訓(xùn)練方式的啟發(fā)，我們在“波的干涉”一課中，講到波的疊加原理，就可以模仿格斗繩設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)．由于格斗繩的抖動(dòng)需要較大的力量，課堂演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候可以用其他繩子替代，如較軟的細(xì)橡膠水管，就可以較好地演示出兩列波相遇時(shí)互不干擾、穿越而過的現(xiàn)象．

圖3 格斗繩

其實(shí)，從器械裝備、訓(xùn)練技巧、競技現(xiàn)象等角度，都可以找到許多能夠?yàn)槲锢碚n堂所用的教學(xué)素材，上述所舉的只不過是其中點(diǎn)滴而已．尤其是現(xiàn)代奧運(yùn)倡導(dǎo)的“科技奧運(yùn)”“綠色奧運(yùn)”的理念，更是讓奧運(yùn)會給我們的物理課堂帶來越來越多的教學(xué)資源，我們所需要的，只是有心收集罷了．

2 編制實(shí)際應(yīng)用習(xí)題

物理習(xí)題中從來不缺乏與體育競技相聯(lián)系的問題，例如2015年高考浙江卷第17題就是一道以足球運(yùn)動(dòng)為背景的平拋習(xí)題，2015年高考浙江卷第19題和2016年高考浙江卷第20題都是以賽車為背景的力與運(yùn)動(dòng)的問題，這些考題的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際的課改理念，同時(shí)較好地考查了中學(xué)物理主干知識，因而受到教師與考生的普遍好評．奧林匹克運(yùn)動(dòng)會是全世界的運(yùn)動(dòng)盛會，利用奧運(yùn)素材編制物理習(xí)題更具有普遍意義，更能吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．

目前利用奧運(yùn)素材編寫物理習(xí)題主要有兩個(gè)層次．

第一層次是以奧運(yùn)素材為習(xí)題背景，但習(xí)題背景與考查的物理內(nèi)容相對分離，解題結(jié)果對實(shí)際問題的解決沒有明顯的價(jià)值，而且基本不需要學(xué)生經(jīng)歷物理建模的過程．這類習(xí)題只是原有的物理問題披上一件奧運(yùn)外衣，教學(xué)的價(jià)值不高．譬如如下例題.

【例1】第29屆奧運(yùn)會壘球比賽于2008年8月12日～21日在北京的豐臺體育中心壘球場舉行．在平坦的壘球運(yùn)動(dòng)場上，擊球手揮動(dòng)球棒將壘球水平擊出，如圖4所示，壘球飛行一段時(shí)間后落地．若不計(jì)空氣阻力，則( )

A．壘球落地時(shí)瞬間速度的大小僅由初速度決定

B．壘球落地時(shí)瞬時(shí)速度的方向僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定

C．壘球在空中運(yùn)動(dòng)的水平位移僅由初速度決定

D．壘球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定

圖4 壘球比賽

第二層次是將物理知識應(yīng)用于奧運(yùn)賽場中的實(shí)際問題，習(xí)題要求學(xué)生能夠在復(fù)雜的實(shí)際問題中，抽取主要相關(guān)因素建立物理模型，問題的結(jié)論對實(shí)際應(yīng)用有明顯的理論價(jià)值．這類問題的編制將習(xí)題背景與理論知識較為完美地融合一起，對學(xué)生的解題能力有較高的要求，其教育教學(xué)內(nèi)涵也更加豐富．

【例2】長跑運(yùn)動(dòng)中(圖5)由于體位的變化會帶來重心的移動(dòng)，長跑的距離實(shí)際上就是身體重心沿著波浪形曲線走過的路程．由于兩點(diǎn)之間直線最短，所以重心起伏越小，人體實(shí)際走過的距離就越短，所做的功也越少．如果運(yùn)動(dòng)員由于蹬地角度過大，垂直分力過多，帶來重心上升過高，就會造成體能不必要的消耗和浪費(fèi)．在奧運(yùn)會萬米賽跑項(xiàng)目中，假設(shè)某運(yùn)動(dòng)員每次跨步重心上升比原來訓(xùn)練時(shí)高5 cm，試估算該運(yùn)動(dòng)員由于動(dòng)作不夠合理增加消耗的能量數(shù)值( )

A.10-2J B.10 J

C.102J D.104J

圖5 長跑比賽

【例3】2008年 8月19日晚，北京奧運(yùn)會男子體操單杠決賽在國家體育館舉行，中國四川小將鄒凱以高難度的動(dòng)作和出色的發(fā)揮以16.20分奪得金牌．運(yùn)動(dòng)員做“單臂大回環(huán)”時(shí)，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖6所示．此過程中，運(yùn)動(dòng)員的重心到單杠的距離為R，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是( )

A.運(yùn)動(dòng)員過最高點(diǎn)時(shí)，手臂所受彈力可以為零

C.運(yùn)動(dòng)員過最低點(diǎn)時(shí)的最小速度是零

D.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)手臂受到的拉力至少是體重的5倍

圖6 單杠

3 設(shè)計(jì)課外探究活動(dòng)

由于時(shí)間和空間的限制，課堂教學(xué)對于學(xué)生知識掌握和能力培養(yǎng)是不夠全面的，這就需要我們設(shè)計(jì)一些課外的探究活動(dòng)，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的缺陷．目前隨著課改深化，各校紛紛開展的選修課程的開發(fā)，也為開展課外物理探究活動(dòng)提供了機(jī)會，通過物理學(xué)科的選修課程教學(xué)，組織學(xué)生將所學(xué)的知識與技能，應(yīng)用于一些實(shí)際問題的分析與解決中，同時(shí)培養(yǎng)他們的組織能力與動(dòng)手能力，喚醒他們的合作意識與創(chuàng)新意識，某種程度上也就是一種課外探究活動(dòng)．

為了激發(fā)學(xué)生的探究熱情，探究課題的選擇是很有講究的，不僅要切中學(xué)生的興趣點(diǎn)，還要符合學(xué)生的認(rèn)知水平．在每一屆現(xiàn)代奧運(yùn)會上，無論是場館建設(shè)、競技比賽還是電視直播，都會涉及大量的科技應(yīng)用，其中有許多觀眾津津樂道卻似是而非的問題，很容易引發(fā)學(xué)生的研究興趣，以此做為探究活動(dòng)的課題，往往會收到意想不到的效果．

譬如奧運(yùn)會跳水項(xiàng)目的比賽，由于中國運(yùn)動(dòng)員在該項(xiàng)目上擁有絕對壟斷的實(shí)力，深受中國觀眾的喜愛，其中有一項(xiàng)“壓水花”的技術(shù)，常常會引起同學(xué)們的爭論．一般認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員入水的時(shí)候，手臂伸直手掌并攏形成鍥形，能減少入水時(shí)的沖擊力，水花就會越?。菑碾娨曓D(zhuǎn)播的鏡頭中，我們發(fā)現(xiàn)高水平的跳水運(yùn)動(dòng)員入水的時(shí)候，或兩手分離，或互有交疊，但都是手掌向外翻轉(zhuǎn)的，如圖7所示，與原來的想象剛好相反，這是什么原因呢？

圖7 跳水

對此有一組同學(xué)進(jìn)行了相對系統(tǒng)的探究．

首先他們查閱了不少專業(yè)資料，了解到鍥形固體撞擊水的時(shí)候，水受到垂直鍥形斜面方向的壓力最大，受到平行鍥形斜面方向的壓力最小，于是水被沿著鍥形斜面方向擠出，形成形同包裹物體的水花四濺的現(xiàn)象，如圖8所示．而如果是方形的物塊撞擊水的時(shí)候，水就會被豎直往下壓，而向水平方向擠出，雖然避免不了水的涌動(dòng)，但可以較大程度上減少濺起的水花．

圖8 水花四濺

接著他們進(jìn)行了對比試驗(yàn)，由于水花的大小除了與入水物體的形狀有關(guān)外，還可能會與速度、質(zhì)量、材質(zhì)等有關(guān)系，為了較好地實(shí)現(xiàn)控制變量，突出主要研究問題，他們采取了常見的礦泉水瓶子裝滿沙子，分別讓同一對象采用底部入水、頭部入水以及頭部罩上錐形外殼入水來模擬運(yùn)動(dòng)員的不同入水手勢，發(fā)現(xiàn)沒有罩上錐形外殼入水時(shí)有明顯的壓水花效果．

后來有同學(xué)設(shè)想，如果入水物體的形狀不是鍥形，也不是方形，而是內(nèi)凹，會不會濺起的水花會更小呢？為此他們又進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，在其他情況相同時(shí)，有幾次發(fā)現(xiàn)濺起的水花真的更小了．對于這個(gè)發(fā)現(xiàn)同學(xué)們欣喜若狂，認(rèn)為自己發(fā)現(xiàn)了壓水花的新技術(shù)，即把手掌不僅外翻，而且要形成內(nèi)凹的形狀．可是很快，同學(xué)們通過跳水實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，由于運(yùn)動(dòng)員入水的時(shí)候速度很大，撞擊水面瞬間水與手掌之間的相互作用力也很大，這樣的手型設(shè)計(jì)不容易維持很容易造成手腕受傷，這也難怪許多運(yùn)動(dòng)員一方面要手掌外翻盡可能形成平面入水，一方面又要手掌交疊以保護(hù)手腕關(guān)節(jié)了．

在后來的研究報(bào)告中，同學(xué)們頗有感觸地寫道：“知識的理論獲得和實(shí)際運(yùn)用之間，有一條鴻溝，越過它需要巨大的勇氣和智慧，但是，它也會帶給我們許多在課堂上沒有的東西，譬如激情，譬如快樂．”

1 吳江濱，吳祖仁.深化物理課程改革的重要驅(qū)動(dòng)力——非課程資源課程化.物理教學(xué)，2009(12)

2017-04-24)