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(guò)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(huì)在巴西的里約熱內(nèi)盧進(jìn)行，中國(guó)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(chǎng)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(lái)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(duì)原本非課程資源的奧運(yùn)素材如何實(shí)現(xiàn)課程化的問(wèn)題做一點(diǎn)探討．

下面就將自己的一些做法呈現(xiàn)出來(lái)，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(duì)光線的會(huì)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(lái)自太陽(yáng)神阿波羅的賜予，這就是“奧運(yùn)圣火天上來(lái)”的由來(lái)．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(huì)傳統(tǒng)的傳承，所以采集奧林匹克圣火的唯一方式是讓陽(yáng)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(yáng)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(huì)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)?？吹竭\(yùn)動(dòng)員爭(zhēng)得發(fā)球權(quán)后，接過(guò)對(duì)方拋來(lái)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(duì)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(zhǎng)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(huì)彈開(kāi)了．許多同學(xué)平時(shí)在玩羽毛球的時(shí)候，就會(huì)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?cè)凇皠?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(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的領(lǐng)悟，會(huì)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(kāi)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(huì)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?cè)凇安ǖ母缮妗币徽n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(guò)的現(xiàn)象．

圖3 格斗繩

其實(shí)，從器械裝備、訓(xùn)練技巧、競(jìng)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(guò)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(huì)給我們的物理課堂帶來(lái)越來(lái)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(lái)不缺乏與體育競(jìng)技相聯(lián)系的問(wèn)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(wèn)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(shí)，因而受到教師與考生的普遍好評(píng)．奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)是全世界的運(yùn)動(dòng)盛會(huì)，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?shī)W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(duì)分離，解題結(jié)果對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決沒(méi)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(guò)程．這類習(xí)題只是原有的物理問(wèn)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(huì)壘球比賽于2008年8月12日～21日在北京的豐臺(tái)體育中心壘球場(chǎng)舉行．在平坦的壘球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)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(shí)應(yīng)用于奧運(yùn)賽場(chǎng)中的實(shí)際問(wèn)題，習(xí)題要求學(xué)生能夠在復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題中，抽取主要相關(guān)因素建立物理模型，問(wèn)題的結(jié)論對(duì)實(shí)際應(yīng)用有明顯的理論價(jià)值．這類問(wèn)題的編制將習(xí)題背景與理論知識(shí)較為完美地融合一起，對(duì)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(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中(圖5)由于體位的變化會(huì)帶來(lái)重心的移動(dòng)，長(zhǎng)跑的距離實(shí)際上就是身體重心沿著波浪形曲線走過(guò)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(guò)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(guò)大，垂直分力過(guò)多，帶來(lái)重心上升過(guò)高，就會(huì)造成體能不必要的消耗和浪費(fèi)．在奧運(yùn)會(huì)萬(wàn)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(lái)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(zhǎng)跑比賽

【例3】2008年 8月19日晚，北京奧運(yùn)會(huì)男子體操單杠決賽在國(guó)家體育館舉行，中國(guó)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(guò)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(shuō)法正確的是( )

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

C.運(yùn)動(dòng)員過(guò)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(duì)于學(xué)生知識(shí)掌握和能力培養(yǎng)是不夠全面的，這就需要我們?cè)O(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(kāi)展的選修課程的開(kāi)發(fā)，也為開(kāi)展課外物理探究活動(dòng)提供了機(jī)會(huì)，通過(guò)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(shí)與技能，應(yīng)用于一些實(shí)際問(wèn)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(shí)與創(chuàng)新意識(shí)，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(huì)上，無(wú)論是場(chǎng)館建設(shè)、競(jìng)技比賽還是電視直播，都會(huì)涉及大量的科技應(yīng)用，其中有許多觀眾津津樂(lè)道卻似是而非的問(wèn)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(huì)收到意想不到的效果．

譬如奧運(yùn)會(huì)跳水項(xiàng)目的比賽，由于中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在該項(xiàng)目上擁有絕對(duì)壟斷的實(shí)力，深受中國(guó)觀眾的喜愛(ài)，其中有一項(xiàng)“壓水花”的技術(shù)，常常會(huì)引起同學(xué)們的爭(zhēng)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(huì)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(lái)的想象剛好相反，這是什么原因呢？

圖7 跳水

對(duì)此有一組同學(xué)進(jìn)行了相對(duì)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(huì)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(duì)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(huì)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(wèn)題，他們采取了常見(jiàn)的礦泉水瓶子裝滿沙子，分別讓同一對(duì)象采用底部入水、頭部入水以及頭部罩上錐形外殼入水來(lái)模擬運(yùn)動(dòng)員的不同入水手勢(shì)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有罩上錐形外殼入水時(shí)有明顯的壓水花效果．

后來(lái)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(huì)不會(huì)濺起的水花會(huì)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(duì)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(guò)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(lái)的研究報(bào)告中，同學(xué)們頗有感觸地寫道：“知識(shí)的理論獲得和實(shí)際運(yùn)用之間，有一條鴻溝，越過(guò)它需要巨大的勇氣和智慧，但是，它也會(huì)帶給我們?cè)S多在課堂上沒(méi)有的東西，譬如激情，譬如快樂(lè)．”

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)