體育運動在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

許瀚達(dá)　李奇云

摘 要｜在中學(xué)階段進(jìn)行跨學(xué)科實踐是一種趨勢。為培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維和能力，本文結(jié)合五育并舉的教育目的，以高中物理結(jié)合體育運動為例進(jìn)行跨學(xué)科融合，挖掘立定跳遠(yuǎn)、投籃等一系列體育運動中的物理元素，對其中投籃、立定跳遠(yuǎn)和香蕉球提出了應(yīng)用案例分析。

關(guān)鍵詞｜跨學(xué)科實踐；物理教學(xué)；課程資源

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社會的高速發(fā)展帶來了許多復(fù)雜的問題，這些問題產(chǎn)生的原因是多方面的，故而培養(yǎng)學(xué)生運用多學(xué)科知識解決復(fù)雜問題的能力十分有必要。物理學(xué)科核心素養(yǎng)也要求學(xué)生能夠從物理學(xué)視角觀察周圍事物，解釋有關(guān)現(xiàn)象［1］。體育運動與學(xué)生的生活息息相關(guān)，是“五育并舉”的重要組成部分，通過分析體育運動中蘊含的物理教學(xué)資源，能夠讓學(xué)生感受身邊的物理現(xiàn)象，學(xué)會運用物理知識解決實際問題［2］，因此開發(fā)體育運動中物理課程資源則有一定的必要性。

1 跨學(xué)科實踐的內(nèi)涵

跨學(xué)科實踐起源于大學(xué)階段，是為培養(yǎng)大學(xué)生更好地解決社會實際問題能力而提出的教育方式。在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中把跨學(xué)科實踐作為義務(wù)教育物理課程的一級主題［3］。盡管高中物理沒有提出跨學(xué)科實踐要求，但筆者認(rèn)為高中生有著比初中生更豐富的知識儲備與經(jīng)歷，因此在高中開展跨學(xué)科實踐更加方便?？鐚W(xué)科實踐是指在物理學(xué)科的教學(xué)上，通過聯(lián)系其它領(lǐng)域的知識，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科運用知識的能力、分析和解決問題的綜合能力、動手操作的實踐能力。開展跨學(xué)科實踐有助于培養(yǎng)學(xué)生積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂于實踐、敢于創(chuàng)新的精神［4］。

教育的的目的是促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展［5］?？鐚W(xué)科實踐為學(xué)生的全面發(fā)展提供了一條高效的途徑。不同學(xué)科對五育的要求也有所不同，比如在物理中，美育培養(yǎng)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣和對物理規(guī)律的探索欲；勞動教育的核心在于實踐，學(xué)生的實踐在于解題，解題既包括解開書本的題目，也包括解釋生活中碰到的相關(guān)現(xiàn)象和解決生活中的實際問題。

為了跨學(xué)科實踐的順利開展，需要挖掘具有綜合性、實踐性的物理課程資源，將其作為進(jìn)行跨學(xué)科實踐的情境素材。體育運動是日常生活重要的組成部分，在帶領(lǐng)學(xué)生分析體育運動中物理原理的過程中，刺激學(xué)生的好奇心，從而使學(xué)生產(chǎn)生在運動中實踐的動力［6］，挖掘體育運動中的情境素材。

2 跨學(xué)科實踐課程資源的特性

2.1 綜合性

跨學(xué)科實踐的綜合性是指在教學(xué)中可以綜合其它學(xué)科的特點來構(gòu)建情境。物理是萬物之理，是對現(xiàn)象的科學(xué)解釋，那么物理的學(xué)習(xí)則是要在對現(xiàn)象的觀察上進(jìn)行學(xué)習(xí)，這就要把現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為情境。轉(zhuǎn)化方式有兩種，一種是直接引入，從一開始就以物理眼光去觀察；另一種是培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維，以其它學(xué)科為基礎(chǔ)構(gòu)建情境，暫時跳出物理的范圍，之后再提出問題，引導(dǎo)學(xué)生用物理知識去解決，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生學(xué)會用科學(xué)的眼光觀察世界。

2.2 實踐性

實踐是指人能動地改造世界和探索世界，對于學(xué)生來說實踐更多的是驗證知識，比如摩擦力一課，學(xué)生從教師的教授中知道了摩擦力的定義，而后自己搓手，感受其中的阻力，這就是一個簡單的實踐?？鐚W(xué)科實踐通過問題驅(qū)動，促使學(xué)生運用知識進(jìn)行實踐探究，深化對知識的理解［7］。

3 體育運動資源在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用案例分析

下面以投籃和立定跳遠(yuǎn)為例，進(jìn)行跨學(xué)科案例分析。

案例一：投籃

籃球運動在學(xué)生中很流行，投籃運動可以與摩擦力的學(xué)習(xí)相結(jié)合，在學(xué)習(xí)完基礎(chǔ)的知識點后教師向?qū)W生傳授投籃技巧——投籃時盡可能地使球旋轉(zhuǎn)，激發(fā)學(xué)生們對籃球運動的熱愛，課后以布置作業(yè)的方式，讓學(xué)生們?nèi)L試打籃球。

跨學(xué)科情境構(gòu)建：提出體育問題：投籃時手要怎樣發(fā)力？籃球又有什么變化？讓學(xué)生結(jié)合自身經(jīng)驗想一想何種投球姿勢是正確的，在投球過程中手有什么樣的動作。給學(xué)生充分融入情境的時間，隨后請多位學(xué)生上臺，一位一位地展示，并提醒臺下的學(xué)生關(guān)注籃球的運動和手的姿勢。

展示完后讓學(xué)生們自己概括手的姿勢和籃球的運動類型，教師暫不評價，給學(xué)生觀看籃球運動員的標(biāo)準(zhǔn)投籃姿勢。

設(shè)計意圖：從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，建立情境，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生充分融入課堂中，提出與籃球有關(guān)的問題，提高學(xué)生積極性，在觀看專業(yè)運動員的投籃動作后，感受動作的美感。

回到物理課堂：教師帶領(lǐng)學(xué)生觀察投籃運動的細(xì)節(jié)之處，先看籃球運動情況——籃球在空中是旋轉(zhuǎn)的，這一部分可以進(jìn)行一套簡單的科學(xué)探究，向?qū)W生提問：運動員是故意使球旋轉(zhuǎn)還是無意識的？學(xué)生思考并做出假設(shè)，教師將提前準(zhǔn)備好的籃球拿出，制定方案：觀察旋轉(zhuǎn)的籃球在碰到東西后會有什么不同，以接觸地面為例，分別將不旋轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)的籃球豎直下落，學(xué)生觀察其運動情況。

學(xué)生初步發(fā)現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)的籃球會沿原路返回，而旋轉(zhuǎn)籃球會偏離原路，如圖2，分析推導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)的籃球與地面之間存在摩擦力。提出第二個問題：偏離的方向與籃球的旋轉(zhuǎn)方向是否有關(guān)？學(xué)生提出假設(shè)后制定計劃：多次旋轉(zhuǎn)籃球，記錄旋轉(zhuǎn)方向和籃球偏離的方向。以圖2為例，發(fā)現(xiàn)順時針旋轉(zhuǎn)的籃球只會往右偏移，逆時針則會向左偏。教師引導(dǎo)學(xué)生分析摩擦力方向，以籃球逆時針為例，籃球與地面接觸點A，由于逆時針旋轉(zhuǎn)，A點相對于地面向右運動，因此受到地面向左的摩擦力如圖3。

對最初問題進(jìn)行分析：若不旋轉(zhuǎn)的籃球碰到藍(lán)框會直接彈出去［8］，如圖4，而旋轉(zhuǎn)的球在碰到框時會受到向框內(nèi)的摩擦力，如圖5，從而增加進(jìn)球的概率，因此在投球時要盡可能地使球旋轉(zhuǎn)起來。

設(shè)計意圖：在引起學(xué)生的興趣后，提出驅(qū)動問題，引導(dǎo)學(xué)生對該問題進(jìn)行科學(xué)探究，第一次探究籃球旋轉(zhuǎn)對其后續(xù)運動是否有影響，第二次探究在前者基礎(chǔ)上探究這個影響的詳細(xì)情況，最后帶著結(jié)果去解決驅(qū)動問題，獲得投籃的小技巧，培養(yǎng)了學(xué)生的物理觀念，推動后續(xù)實踐的實施。

實踐：在課后或是體育課上進(jìn)行投籃，每個學(xué)生投籃不少于6個球，感受投球時手所受到的摩擦力方向，并分別畫出投球時球與手所受到力的方向，在下節(jié)課讓學(xué)生說說如何投球才能使球盡可能地旋轉(zhuǎn)，并展示投球手勢。

設(shè)計意圖：學(xué)會了技巧，愛好籃球運動或是有好奇心的學(xué)生會去實踐，而其他的學(xué)生可能并不會有所行動，因此需要布置作業(yè)，給予學(xué)生實踐的動力。

案例二：立定跳遠(yuǎn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用

立定跳遠(yuǎn)是一個很常見的斜拋運動，學(xué)生了解這種運動的基本形式，能在空閑時間隨時隨地進(jìn)行嘗試。斜拋運動與平拋運動的表現(xiàn)形式雖不同，但兩者之間的本質(zhì)是相同的，教師要做的就是將平拋運動的知識遷移過來，在解決問題的過程中實現(xiàn)知識的遷移，而解出的答案——當(dāng)初速度與水平面成45°角時跳得最遠(yuǎn)，增加學(xué)生的體育知識儲備。最后布置實踐作業(yè)，做到跨學(xué)科實踐，學(xué)科之間相互促進(jìn)。

跨學(xué)科情境構(gòu)建：了解斜拋運動的概念后，詢問學(xué)生有什么類似的運動，讓學(xué)生們暢所欲言，將學(xué)生的注意力引到立定跳遠(yuǎn)上，教師與學(xué)生可以在講臺上進(jìn)行簡單的展示，提出驅(qū)動問題：如何跳才能達(dá)到最遠(yuǎn)距離？以問題驅(qū)動的方式來幫助學(xué)生將平拋運動知識遷移到斜拋運動中。

設(shè)計意圖：上臺展示可以幫助學(xué)生很快融入情境，提高積極性，這時候提出驅(qū)動問題，激起學(xué)生好奇心順勢將學(xué)生拉回物理課堂。

回到物理課堂：學(xué)生先簡單地分析驅(qū)動問題，思考水平分速度與豎直分速度在整個跳遠(yuǎn)過程中的作用，以此引導(dǎo)學(xué)生將豎直與水平方向的位移與速度的公式推導(dǎo)出來，復(fù)習(xí)和鞏固拋體運動中位移與速度的分解方法，實現(xiàn)物理素養(yǎng)的提高。

教師引導(dǎo)學(xué)生重新思考驅(qū)動問題，利用物體落地點的水平方向位移公式：x=v02 sin/2θ/g，計算出答案：當(dāng)初速度與水平面成45°角時跳得最遠(yuǎn)。在這里學(xué)生知道了立定跳遠(yuǎn)的理論知識，增加了體育知識儲備。

設(shè)計意圖：學(xué)生在問題的驅(qū)動和老師的引導(dǎo)下，完成對斜拋運動的各個物理量的公式推導(dǎo)，實現(xiàn)物理觀念的建立和科學(xué)思維的成長，這一部分對學(xué)生的計算能力有一定的要求，要給學(xué)生多點時間。

實踐：讓學(xué)生在課后進(jìn)行多次立定跳遠(yuǎn)，每次都要盡可能以與水平方向成45°角的方向跳，記下起始點與落地點作為跳遠(yuǎn)的水平位移，并計算自己的初速度大小。

設(shè)計意圖：通過對驅(qū)動問題的解答，完成了一個簡短的科學(xué)探究，并在最后布置課外實踐作業(yè)，鍛煉身體的同時復(fù)習(xí)與鞏固物理知識。

案例三：香蕉球在物理教學(xué)中的應(yīng)用

香蕉球是一種在足球運動中常見的技術(shù)球，運動員跳出球可以在空中劃出一道曲線，繞過對方的防線，從而達(dá)到進(jìn)球的目的。香蕉球的原理其實很簡單，旋轉(zhuǎn)的足球使得兩側(cè)的空氣流速不同，導(dǎo)致兩側(cè)的大氣壓強不同，從而改變球的運動方向［9］。在此前學(xué)生剛學(xué)習(xí)了空氣流速與氣壓的關(guān)系，那么當(dāng)老師提出香蕉球時，學(xué)生也能聯(lián)想到球的運動狀態(tài)改變與大氣壓或是空氣流速有關(guān)，其中的難點是如何讓學(xué)生聯(lián)想到旋轉(zhuǎn)使球兩側(cè)的氣流發(fā)生變化，并在解決問題的同時學(xué)會踢香蕉球的技巧。

跨學(xué)科情境構(gòu)建：在對空氣流速與大氣壓關(guān)系的知識鞏固后，教師向?qū)W生提問：足球比賽中，當(dāng)點球時有人墻堵在球門前方，有沒有辦法使球繞過人墻進(jìn)入球門？在學(xué)生們一籌莫展之際，教師可以給學(xué)生看一個香蕉球的視頻——點球的運動員踢出一個弧形的球，繞過人群進(jìn)入球門。此時教師提出驅(qū)動問題：足球為什么能在空中劃出一道弧線。

設(shè)計意圖：讓球抵達(dá)人墻后面的球門。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，球在空中會下落，大多數(shù)人會想到的是球從人墻上方繞過，而香蕉球是從人墻左右兩側(cè)穿過，與學(xué)生生活經(jīng)驗產(chǎn)生矛盾，激起學(xué)生的好奇心與探索欲，以此提出驅(qū)動問題，引導(dǎo)學(xué)生圍繞此問題展開跨學(xué)科實踐，培養(yǎng)學(xué)生對物理的興趣。

回到物理課堂：教師首先引導(dǎo)學(xué)生思考足球在空中時是否受到水平方向的力，學(xué)生討論給出結(jié)論：足球飛到空中是受到力的作用，因為物體在不受力時保持靜止或勻速直線運動，而足球的運動軌跡是一條向左或向右的曲線，所以足球在空中是受到了水平方向的力。教師繼續(xù)追擊：那球在空中又是受到什么力呢？學(xué)生可能會想到大氣壓，但又想不明白其中的細(xì)節(jié)，此時教師帶領(lǐng)學(xué)生分析足球的運動狀況：空氣從不轉(zhuǎn)的球兩側(cè)流動速度是一樣的，而當(dāng)球旋轉(zhuǎn)時還會是一樣的嗎？由于旋轉(zhuǎn)會使球周圍的空氣受到影響，順著空氣流動方向（順風(fēng)）的部分會使空氣流速變快，而逆著空氣流動方向（逆風(fēng)）的部分則會使空氣流速變慢，球兩側(cè)的空氣流速不一樣，則會導(dǎo)致壓強不一樣，球就會改變運動方向。

所以在踢球時要盡可能地摩擦球的側(cè)面，加大球的旋轉(zhuǎn)速度，就可以使球在空中的曲率增大，從而繞過人墻。

設(shè)計意圖：從物理的角度分析體育運動，做到跨學(xué)科，挖掘體育運動中的物理知識，加深對物理知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的體育素養(yǎng)，指導(dǎo)學(xué)生更好地實踐。解決問題的過程中可以培養(yǎng)學(xué)生用物理的眼光觀察世界的能力和對物理美的感受能力。

實踐：在課后或是上體育課時踢足球，嘗試?yán)谜n上的知識踢出香蕉球，觀察球在空中的運動軌跡，在紙上劃出大概的軌跡圖，并標(biāo)明球兩側(cè)的流速大小比較，最后畫出水平力的方向；踢球的時候感受腳的受力情況，在下節(jié)課展示踢球的細(xì)節(jié)技巧。

設(shè)計意圖：在實踐活動中使學(xué)生能夠親身體驗所學(xué)知識的實際應(yīng)用。這種親身體驗可以激發(fā)學(xué)生的研究興趣和積極性，促使他們更加主動地投入到學(xué)習(xí)中。通過親身體驗，學(xué)生能夠感受到知識的真實性和實用性，從而更好地理解和記憶所學(xué)內(nèi)容。同時，實踐活動可以培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，讓學(xué)生能夠熟練掌握所學(xué)技能，并運用到生活實踐中。

4 總結(jié)

跨學(xué)科實踐注重學(xué)科融合，本文綜合體育運動的特點構(gòu)建教學(xué)情境，以問題驅(qū)動的方式激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)與鞏固物理知識，使得學(xué)生主動學(xué)習(xí)，樂意學(xué)習(xí)，以作業(yè)的方式推動學(xué)生親自實踐，引導(dǎo)學(xué)生接觸體育運動，實現(xiàn)德智體美勞全面發(fā)展［10］。

參考文獻(xiàn)

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［5］徐麗娜，朱瑤迪，李寧，等．“雙一流”建設(shè)背景下高?！拔逵比诤先瞬排囵B(yǎng)體系的研究［J］．食品界，2023（11）：50-52．

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［9］任少鐸．“流速大壓強小”中的流速是相對地面的速度嗎？——對香蕉球現(xiàn)象的再分析［J］．物理教師，2021，42（4）：63-65．

［10］尹慶雙，肖磊，楊錦英．人的全面發(fā)展：時代特質(zhì)、內(nèi)涵延展與理論意義［J］．政治經(jīng)濟(jì)學(xué)評論，2023，14（6）：102-126．

The Application of Physical Education in Middle School Physics Teaching

Xu Handa Li Qiyun

Hunan Institute Of Science And Technology， Yueyang

Abstract： Interdisciplinary practice in middle school is a trend. In order to cultivate students’ interdisciplinary thinking and ability， this paper combines the educational purpose of five education and takes high school physics combined with sports as an example to carry out interdisciplinary integration， excavate the physical elements in a series of sports such as standing long jump and shooting， and put forward application case analysis of shooting， standing long jump and banana ball.

Key words： Interdisciplinary practice; Physics teaching; Curriculum resources