在高中物理课堂教学中渗透运动与健康教育的探讨

邱春燕

摘   要：以2019年鲁科版必修一第四章的“共点力的平衡”一课为例，讨论如何在高中物理课堂教学过程中，落实好学科核心素养目标的同时自然有效地渗透运动与健康教育，帮助学生强化“生命在于运动”的意识， 养成良好的运动习惯，以更健康的身心投入到今后的学习、生活、工作当中去。

关键词： 高中物理；共点力的平衡；教学设计；运动与健康

《教育部等五部门关于全面加强和改进新时代学校卫生与健康教育工作的意见》中指出“将健康教育与德育、智育、体育、美育、劳动教育相结合，融入教育教学”^{[ 1 ]}，这对物理课堂教学提出了新的要求。而2020年初开始到2022年底，间断出现的疫情让全国大中小学生不得不多次居家上课、居家学习，体育锻炼减少，对学生的身心健康构成了诸多不良影响，这也迫切需要我们“构建面向人人、人人有责的健康教育体系。”^{[ 1 ]}探索健康教育和學科教学融合的可行方案。那么如何在日常教学的过程中结合学科特点，渗透运动与健康的教育，帮助学生在意识上和行动上都能真正地重视体育锻炼，以更健康的身心投入到今后的学习、生活、工作当中去？笔者作为一线教师，尝试以“共点力的平衡”一课为例，探讨如何在高中物理课堂教学过程中渗透运动与健康教育。

1  教材分析和设计思路

本节课选用的是2019年鲁科版普通高中教科书物理必修一第四章第三节的 “共点力的平衡”，本节内容是本章的收尾部分，是对前两节学习的“力的合成”和“力的分解”的综合应用。应用平衡条件分析解决实际问题是本节课的难点。学生在校园中的很多日常运动都涉及到了平衡状态，因此在生成问题、解决问题等多个环节都选择创设与校园运动相关的场景，既可以帮助学生更好地突破难点，又可以自然有效地渗透运动与健康教育。

以学生关心的颈椎问题和熟悉的校园运动场景为切入点和落脚点，引导学生在讨论和思考中建构共点力平衡的模型。并引导学生根据“等效替代”的物理学思想推导三力及三力以上平衡条件，设计实验验证推导结果。在知识迁移环节，学生应用所学知识，通过数据计算和实验验证，从定性和定量两个维度体验和验证三力平衡时受力大小与夹角的关系，掌握应用平衡条件解决实际问题的一般步骤。教学过程中同时渗透了运动和健康教育，这样的教学方式有利于落实学生的物理学科核心素养发展目标。

健康教育和学科教学融合方面，有部分教师对在物理学科教学中渗透心理健康教育^{[ 2 ]}以及生命健康教育^{[ 3 ]}进行了理论性的、开创性的阐述，这些研究也对本课例选择运动健康方向进行教学实践提供了很大的启发。

2  教学过程

2.1  创设情境，生成问题

教师通过课件展示如图1、图2所示的短视频，并抛出问题：①当人保持一个姿势刷手机时，在力学上称为什么状态？②为什么同样是保持静止，直立时和低头时颈椎受到的压力会差那么多？

学生思考并回答问题①，物体保持静止或匀速直线运动时所处的状态称作平衡状态。对于问题②充满了好奇心和求知欲。

【设计思路】 现在的青少年普遍有刷手机的经历及颈椎不适的体验，以这样一个小视频开始的课堂教学，可以让学生感受到物理知识和生活的紧密联系，不仅能极大地引起学生的共鸣，激发学习的兴趣，更能有效地切入主题——共点力的平衡。

2.2  构建模型，引出探究

教师通过课件展示 图3、图4、图5班级同学在不同场景中的运动照片，并抛出问题：

图片所示的三个人是否都处于平衡状态？为什么？

同样处于平衡状态，图4和图5的受力有什么不同？请画出受力示意图并进行分析。

图4受一对平衡力的作用而处于平衡状态，合力为零，那么图5受三个作用而处于平衡状态合力是否依然为零？

学生分组讨论并回答，根据等效替代的物理思想，两个分力可以用一个合力等效替代，从而把三力平衡转化为二力平衡，得到三力平衡的条件仍然是合力为零。

【设计思路】 选用身边同学的运动照片进行分析，有利于让学生更直观地感受到运动之美无处不在，而与之对应的几个问题则可以引导学生由浅及深地思考如何判断一个物体是否处于平衡状态。物体保持平衡状态的受力条件是什么？巩固平衡状态概念的同时，为接下去的理论分析和实验验证做好铺垫。

2.3  理论分析，实验验证

教师结合课件展示：根据力的合成的知识可知，如果两个力的作用效果和一个力的作用效果相同，则这一个力可以称为这两个力的合力，合力和分力可以等效替代。所以如图5中沿手臂方向所受的两个拉力可以用一个力来等效替代，这样三力平衡就转化成了二力平衡，合力应该为0。如图6、图7、图8。

学生设计实验方案，分组实验进行验证。如图9、图10，测量并记录三个力的大小和方向，利用平行四边形定则求出其中两个力的合力，画出力的图示，形象直观地反映出其中两个力的合力与第三个力大小相等方向相反，即三个力的合力为零。

教师抛出问题：如果受四个力甚至更多力而保持平衡呢？引导学生理解共点力平衡条件是合力为0。

【设计思路】通过前面几节课的学习学生已经非常好地掌握了等效替代的思想，在该环节中先从等效思想出发理论推导三力平衡的条件，再用实验验证，符合学生的认知规律，便于学生理解和掌握这一结论，并培养学生设计探究方案和获取证据的能力，最后再通过问题引导得出，无论受多少个力处于平衡状态都可以用等效替代的思想转化成二力平衡的模型，即在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。

2.4  构建模型、迁移应用

教师视频展示：同学做引体向上时，两臂夹角越大越困难，并提出问题：手臂承受的拉力和夹角有何关系？如何找出拉力和夹角的关系？

学生分组讨论得出：兩个拉力的合力与重力大小相等方向相反。再根据平行四边形定则画出两个拉力的合力，如图11所示，通过三角函数关系可以得出拉力和夹角的关系为G=2Fcosθ，即重力G一定时，夹角θ越大，cosθ越小，F越大。

教师总结后引导学生用钩码和弹簧测力计设计实验验证结论。

学生设计实验验证：以两个弹簧测力计和钩码若干个模拟引体向上过程如图12，通过体验强化合力一定时，夹角越大，分力越大。

教师引导学生思考课堂引入的问题：为什么同样是保持静止，低头时颈椎受到的压力会比直立时大那么多？

学生尝试受力分析但还是有一定困难。

教师展示颈椎模型，说明颈部肌肉等效成橡皮筋，可以产生沿肌肉收缩方向的弹力，颈椎等效成一根可自由转动的轻杆，对头部产生沿轻杆向上的支持力。

学生以头部为研究对象受力分析，如图13，有肌肉的拉力和颈椎的支持力的合力与重力大小相等，方向相反，即这两个力的合力不变，头越低，拉力和支持力的夹角越大，颈椎对头部的支持力就越大，根据牛顿第三定律有，头部对颈椎的压力越大。

教师引导学生讨论如何保护颈椎，学生总结要减少低头的时间，同时也要多锻炼，加强颈部肌肉的力量。

教师做总结：生命在于运动，希望同学们能带着这节课的感受和体验，树立更加正确的运动观，养成良好的运动习惯，以更健康的身心投入到今后的学习、生活、工作当中去。

【设计思路】 通过这个环节，学生获得了利用所学知识解释实际问题的真实体验，形成了把知识和情境相关联的意识和能力，提高了建构模型解决问题的能力，发展了科学思维，同时也进一步渗透了健康教育，让学生意识到运动对身心健康的重要性。

3 总结与反思

本节课所选用的模型都是来自于学生非常熟悉的生活实例，所用器材也非常简单易操作。一堂课下来学生展现出了极大的学习热情，课堂气氛生动活泼又不失对学习的严谨认真和渴求。结论的得出和迁移应用更让他们获得了学习的成就感以及物理来源于生活，又服务于生活的深刻体验。

本节课还可以再完善的地方是：{1}引入环节可以让学生借助手机的水平仪测量自己颈椎的角度并记录该角度下颈椎的受力感受，增加学生的参与感和体验感。{2}在迁移应用环节，可以让学生根据自己的颈椎压力情况和改善建议，制定一个合理的手机使用计划和锻炼计划，并坚持执行一段时间，然后反馈效果和感受。

在后续探索健康教育和物理教育融合的过程中，笔者认为可以在以下几方面进行尝试：

（1）在物理教学中渗透健康教育，不仅应该关注学生的身体健康，也应该关注学生的心理健康。

例如，在进行评价时，应该贯彻新课标中“注重过程评价”^{[ 4 ]}的理念，在关注个体差异的基础上，以帮助学生成长为目标，帮助学生建立自信心，获得成就感。此外，在物理课堂教学中，可以充分发挥物理学科特点，创设条件让学生进行合作式的科学探究活动，借此培养学生的合作意识和社会交往能力，促进学生和同伴、教师乃至社会环境建立良好的关系。

（2）在物理教学中渗透健康教育，不仅应该重视课堂教学，也应该组织相关的课后活动。

高中物理课程的编写注重和社会生活的联系，除了本节课内容外，高中物理课本中有大量有关体育运动的场景，如篮球投篮、台球碰撞等，因此在物理教学中，教师可以设计一些实践活动，让学生进行亲身实践，感受运动中的物理现象，分析其中涉及到的物理原理，让物理课堂变得更加生动和丰富。

（3）在物理课堂教学中渗透健康教育，不仅应该重视知识传授，也应该关注价值观的引导。

习近平总书记强调，要树立：“健康第一”的教育理念，帮助学生在体育锻炼中享受乐趣、增强体质、健全人格、锤炼意志。在物理教学中，学生可以通过对物理学史的学习，感受并学习先驱科学家们不惧失败、不断尝试、百折不挠的精神和意志，以及为了人类科学发展而勇于探索、敢于创新、积极进取的心态。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部. 教育部等五部门关于全面加强和改进新时代学校卫生与健康教育工作的意见[Z]，2021.

［2］ 王会玲.如何在物理教学中渗透心理健康教育[J].中学物理教学参考，2015，44（10）：51-52.

［3］ 吴茜. 生命教育取向下的中学物理教学策略研究[D].长春：东北师范大学，2012：18.

［4］ 中华人民共和国教育部. 普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S]. 北京：人民教育出版社，2020：3.