邱春燕

摘? ?要：以2019年魯科版必修一第四章的“共點力的平衡”一課為例，討論如何在高中物理課堂教學(xué)過程中，落實好學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)的同時自然有效地滲透運動與健康教育，幫助學(xué)生強化“生命在于運動”的意識， 養(yǎng)成良好的運動習(xí)慣，以更健康的身心投入到今后的學(xué)習(xí)、生活、工作當(dāng)中去。

關(guān)鍵詞： 高中物理；共點力的平衡；教學(xué)設(shè)計；運動與健康

《教育部等五部門關(guān)于全面加強和改進新時代學(xué)校衛(wèi)生與健康教育工作的意見》中指出“將健康教育與德育、智育、體育、美育、勞動教育相結(jié)合，融入教育教學(xué)”^{[ 1 ]}，這對物理課堂教學(xué)提出了新的要求。而2020年初開始到2022年底，間斷出現(xiàn)的疫情讓全國大中小學(xué)生不得不多次居家上課、居家學(xué)習(xí)，體育鍛煉減少，對學(xué)生的身心健康構(gòu)成了諸多不良影響，這也迫切需要我們“構(gòu)建面向人人、人人有責(zé)的健康教育體系。”^{[ 1 ]}探索健康教育和學(xué)科教學(xué)融合的可行方案。那么如何在日常教學(xué)的過程中結(jié)合學(xué)科特點，滲透運動與健康的教育，幫助學(xué)生在意識上和行動上都能真正地重視體育鍛煉，以更健康的身心投入到今后的學(xué)習(xí)、生活、工作當(dāng)中去？筆者作為一線教師，嘗試以“共點力的平衡”一課為例，探討如何在高中物理課堂教學(xué)過程中滲透運動與健康教育。

1? 教材分析和設(shè)計思路

本節(jié)課選用的是2019年魯科版普通高中教科書物理必修一第四章第三節(jié)的 “共點力的平衡”，本節(jié)內(nèi)容是本章的收尾部分，是對前兩節(jié)學(xué)習(xí)的“力的合成”和“力的分解”的綜合應(yīng)用。應(yīng)用平衡條件分析解決實際問題是本節(jié)課的難點。學(xué)生在校園中的很多日常運動都涉及到了平衡狀態(tài)，因此在生成問題、解決問題等多個環(huán)節(jié)都選擇創(chuàng)設(shè)與校園運動相關(guān)的場景，既可以幫助學(xué)生更好地突破難點，又可以自然有效地滲透運動與健康教育。

以學(xué)生關(guān)心的頸椎問題和熟悉的校園運動場景為切入點和落腳點，引導(dǎo)學(xué)生在討論和思考中建構(gòu)共點力平衡的模型。并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)“等效替代”的物理學(xué)思想推導(dǎo)三力及三力以上平衡條件，設(shè)計實驗驗證推導(dǎo)結(jié)果。在知識遷移環(huán)節(jié)，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識，通過數(shù)據(jù)計算和實驗驗證，從定性和定量兩個維度體驗和驗證三力平衡時受力大小與夾角的關(guān)系，掌握應(yīng)用平衡條件解決實際問題的一般步驟。教學(xué)過程中同時滲透了運動和健康教育，這樣的教學(xué)方式有利于落實學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)。

健康教育和學(xué)科教學(xué)融合方面，有部分教師對在物理學(xué)科教學(xué)中滲透心理健康教育^{[ 2 ]}以及生命健康教育^{[ 3 ]}進行了理論性的、開創(chuàng)性的闡述，這些研究也對本課例選擇運動健康方向進行教學(xué)實踐提供了很大的啟發(fā)。

2? 教學(xué)過程

2.1? 創(chuàng)設(shè)情境，生成問題

教師通過課件展示如圖1、圖2所示的短視頻，并拋出問題：①當(dāng)人保持一個姿勢刷手機時，在力學(xué)上稱為什么狀態(tài)？②為什么同樣是保持靜止，直立時和低頭時頸椎受到的壓力會差那么多？

學(xué)生思考并回答問題①，物體保持靜止或勻速直線運動時所處的狀態(tài)稱作平衡狀態(tài)。對于問題②充滿了好奇心和求知欲。

【設(shè)計思路】 現(xiàn)在的青少年普遍有刷手機的經(jīng)歷及頸椎不適的體驗，以這樣一個小視頻開始的課堂教學(xué)，可以讓學(xué)生感受到物理知識和生活的緊密聯(lián)系，不僅能極大地引起學(xué)生的共鳴，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，更能有效地切入主題——共點力的平衡。

2.2? 構(gòu)建模型，引出探究

教師通過課件展示 圖3、圖4、圖5班級同學(xué)在不同場景中的運動照片，并拋出問題：

圖片所示的三個人是否都處于平衡狀態(tài)？為什么？

同樣處于平衡狀態(tài)，圖4和圖5的受力有什么不同？請畫出受力示意圖并進行分析。

圖4受一對平衡力的作用而處于平衡狀態(tài)，合力為零，那么圖5受三個作用而處于平衡狀態(tài)合力是否依然為零？

學(xué)生分組討論并回答，根據(jù)等效替代的物理思想，兩個分力可以用一個合力等效替代，從而把三力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡，得到三力平衡的條件仍然是合力為零。

【設(shè)計思路】 選用身邊同學(xué)的運動照片進行分析，有利于讓學(xué)生更直觀地感受到運動之美無處不在，而與之對應(yīng)的幾個問題則可以引導(dǎo)學(xué)生由淺及深地思考如何判斷一個物體是否處于平衡狀態(tài)。物體保持平衡狀態(tài)的受力條件是什么？鞏固平衡狀態(tài)概念的同時，為接下去的理論分析和實驗驗證做好鋪墊。

2.3? 理論分析，實驗驗證

教師結(jié)合課件展示：根據(jù)力的合成的知識可知，如果兩個力的作用效果和一個力的作用效果相同，則這一個力可以稱為這兩個力的合力，合力和分力可以等效替代。所以如圖5中沿手臂方向所受的兩個拉力可以用一個力來等效替代，這樣三力平衡就轉(zhuǎn)化成了二力平衡，合力應(yīng)該為0。如圖6、圖7、圖8。

學(xué)生設(shè)計實驗方案，分組實驗進行驗證。如圖9、圖10，測量并記錄三個力的大小和方向，利用平行四邊形定則求出其中兩個力的合力，畫出力的圖示，形象直觀地反映出其中兩個力的合力與第三個力大小相等方向相反，即三個力的合力為零。

教師拋出問題：如果受四個力甚至更多力而保持平衡呢？引導(dǎo)學(xué)生理解共點力平衡條件是合力為0。

【設(shè)計思路】通過前面幾節(jié)課的學(xué)習(xí)學(xué)生已經(jīng)非常好地掌握了等效替代的思想，在該環(huán)節(jié)中先從等效思想出發(fā)理論推導(dǎo)三力平衡的條件，再用實驗驗證，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，便于學(xué)生理解和掌握這一結(jié)論，并培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計探究方案和獲取證據(jù)的能力，最后再通過問題引導(dǎo)得出，無論受多少個力處于平衡狀態(tài)都可以用等效替代的思想轉(zhuǎn)化成二力平衡的模型，即在共點力作用下物體的平衡條件是合力為0。

2.4? 構(gòu)建模型、遷移應(yīng)用

教師視頻展示：同學(xué)做引體向上時，兩臂夾角越大越困難，并提出問題：手臂承受的拉力和夾角有何關(guān)系？如何找出拉力和夾角的關(guān)系？

學(xué)生分組討論得出：兩個拉力的合力與重力大小相等方向相反。再根據(jù)平行四邊形定則畫出兩個拉力的合力，如圖11所示，通過三角函數(shù)關(guān)系可以得出拉力和夾角的關(guān)系為G=2Fcosθ，即重力G一定時，夾角θ越大，cosθ越小，F(xiàn)越大。

教師總結(jié)后引導(dǎo)學(xué)生用鉤碼和彈簧測力計設(shè)計實驗驗證結(jié)論。

學(xué)生設(shè)計實驗驗證：以兩個彈簧測力計和鉤碼若干個模擬引體向上過程如圖12，通過體驗強化合力一定時，夾角越大，分力越大。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考課堂引入的問題：為什么同樣是保持靜止，低頭時頸椎受到的壓力會比直立時大那么多？

學(xué)生嘗試受力分析但還是有一定困難。

教師展示頸椎模型，說明頸部肌肉等效成橡皮筋，可以產(chǎn)生沿肌肉收縮方向的彈力，頸椎等效成一根可自由轉(zhuǎn)動的輕桿，對頭部產(chǎn)生沿輕桿向上的支持力。

學(xué)生以頭部為研究對象受力分析，如圖13，有肌肉的拉力和頸椎的支持力的合力與重力大小相等，方向相反，即這兩個力的合力不變，頭越低，拉力和支持力的夾角越大，頸椎對頭部的支持力就越大，根據(jù)牛頓第三定律有，頭部對頸椎的壓力越大。

教師引導(dǎo)學(xué)生討論如何保護頸椎，學(xué)生總結(jié)要減少低頭的時間，同時也要多鍛煉，加強頸部肌肉的力量。

教師做總結(jié)：生命在于運動，希望同學(xué)們能帶著這節(jié)課的感受和體驗，樹立更加正確的運動觀，養(yǎng)成良好的運動習(xí)慣，以更健康的身心投入到今后的學(xué)習(xí)、生活、工作當(dāng)中去。

【設(shè)計思路】 通過這個環(huán)節(jié)，學(xué)生獲得了利用所學(xué)知識解釋實際問題的真實體驗，形成了把知識和情境相關(guān)聯(lián)的意識和能力，提高了建構(gòu)模型解決問題的能力，發(fā)展了科學(xué)思維，同時也進一步滲透了健康教育，讓學(xué)生意識到運動對身心健康的重要性。

3 總結(jié)與反思

本節(jié)課所選用的模型都是來自于學(xué)生非常熟悉的生活實例，所用器材也非常簡單易操作。一堂課下來學(xué)生展現(xiàn)出了極大的學(xué)習(xí)熱情，課堂氣氛生動活潑又不失對學(xué)習(xí)的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真和渴求。結(jié)論的得出和遷移應(yīng)用更讓他們獲得了學(xué)習(xí)的成就感以及物理來源于生活，又服務(wù)于生活的深刻體驗。

本節(jié)課還可以再完善的地方是：{1}引入環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生借助手機的水平儀測量自己頸椎的角度并記錄該角度下頸椎的受力感受，增加學(xué)生的參與感和體驗感。{2}在遷移應(yīng)用環(huán)節(jié)，可以讓學(xué)生根據(jù)自己的頸椎壓力情況和改善建議，制定一個合理的手機使用計劃和鍛煉計劃，并堅持執(zhí)行一段時間，然后反饋效果和感受。

在后續(xù)探索健康教育和物理教育融合的過程中，筆者認(rèn)為可以在以下幾方面進行嘗試：

（1）在物理教學(xué)中滲透健康教育，不僅應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的身體健康，也應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的心理健康。

例如，在進行評價時，應(yīng)該貫徹新課標(biāo)中“注重過程評價”^{[ 4 ]}的理念，在關(guān)注個體差異的基礎(chǔ)上，以幫助學(xué)生成長為目標(biāo)，幫助學(xué)生建立自信心，獲得成就感。此外，在物理課堂教學(xué)中，可以充分發(fā)揮物理學(xué)科特點，創(chuàng)設(shè)條件讓學(xué)生進行合作式的科學(xué)探究活動，借此培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和社會交往能力，促進學(xué)生和同伴、教師乃至社會環(huán)境建立良好的關(guān)系。

（2）在物理教學(xué)中滲透健康教育，不僅應(yīng)該重視課堂教學(xué)，也應(yīng)該組織相關(guān)的課后活動。

高中物理課程的編寫注重和社會生活的聯(lián)系，除了本節(jié)課內(nèi)容外，高中物理課本中有大量有關(guān)體育運動的場景，如籃球投籃、臺球碰撞等，因此在物理教學(xué)中，教師可以設(shè)計一些實踐活動，讓學(xué)生進行親身實踐，感受運動中的物理現(xiàn)象，分析其中涉及到的物理原理，讓物理課堂變得更加生動和豐富。

（3）在物理課堂教學(xué)中滲透健康教育，不僅應(yīng)該重視知識傳授，也應(yīng)該關(guān)注價值觀的引導(dǎo)。

習(xí)近平總書記強調(diào)，要樹立：“健康第一”的教育理念，幫助學(xué)生在體育鍛煉中享受樂趣、增強體質(zhì)、健全人格、錘煉意志。在物理教學(xué)中，學(xué)生可以通過對物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，感受并學(xué)習(xí)先驅(qū)科學(xué)家們不懼失敗、不斷嘗試、百折不撓的精神和意志，以及為了人類科學(xué)發(fā)展而勇于探索、敢于創(chuàng)新、積極進取的心態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國教育部. 教育部等五部門關(guān)于全面加強和改進新時代學(xué)校衛(wèi)生與健康教育工作的意見[Z]，2021.

［2］ 王會玲.如何在物理教學(xué)中滲透心理健康教育[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（10）：51-52.

［3］ 吳茜. 生命教育取向下的中學(xué)物理教學(xué)策略研究[D].長春：東北師范大學(xué)，2012：18.

［4］ 中華人民共和國教育部. 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S]. 北京：人民教育出版社，2020：3.