俯臥撐究竟能推起多少自身的重量

摘 要：俯臥撐是體育教學、軍事訓練和日常鍛煉中經常用到的自體重練習方法，是動作簡單、效果顯著的力量訓練手段。教學中創設問題情境開展跨學科主題學習活動，學生利用物理學的杠桿原理探究并計算自己推起多少自身體重，將計算結果在競賽活動中運用，促進學生掌握體能鍛煉的原理，并遷移到生活中形成體育鍛煉的習慣。這種方法能將物理知識與體育運動聯系起來，嘗試解決一些體育運動中的問題，培養學生探索實踐和科學精神，促進學生綜合能力的提升。

關鍵詞：俯臥撐；體能；杠桿原理；跨學科

中圖分類號：G623.8 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2410（2024）11-0040-04

《義務教育課程方案（2022年版》指出，“加強課程內容與學生經驗、社會生活的聯系，強化學科內知識整合，統籌設計綜合課程和跨學科主題學習”[1]。本研究旨在核心素養的導向下將物理學科科學實踐精神融入體育與健康課程學習，激發學生主動性和積極性，促進學生綜合能力的提升。針對初中學生身心發展特點創設實踐探究的情境，增強跨學科知識運用的能力、動手操作的實踐能力，分析和解決問題的綜合能力，緊扣體育學科身體活動與物理學科實驗探究的特性，創設真實情境中運用跨學科知識解決體育教學中的實際問題。如，俯臥撐是非常好的自體重練習動作，在體育教學、運動訓練、國防體能和居家鍛煉中得到廣泛運用，學生在鍛煉中知道完成俯臥撐的個數，但是對完成俯臥撐推起的重量卻知之甚少，教學中以“俯臥撐究竟能推起多少自身的重量”為研究主題創設問題情境，學生運用物理學杠桿知識解決體育運動中的問題，并將研究結果與原理應用到體育鍛煉和競賽活動中，通過運動競賽與體能練習中磨礪學生的意志品質、提升身體運動能力，強化對體能中面對困難的體驗，錘煉自身的意志品質，完善自己的人格。培養學生主動求知、樂于思考、科學思維、相互合作的能力以及樂于實踐、敢于創新的精神。

一、研究背景分析

俯臥撐是簡單易行卻十分有效的力量訓練手段，主要鍛煉上肢、腰部及腹部的肌肉，尤其是胸肌。初中學生開始較為系統的學習物理知識，包括運動學和力學等方面的知識，能對一些物理現象進行簡單分析描述。針對初中學生的體能基礎結合物理知識掌握情況，創設“俯臥撐究竟能推起多少自身的重量”為主題的體育與物理跨學科主題學習活動，教學重點關注學生體能練習過程中“俯臥撐推起自身體重的測量”，物理學科聚焦“杠桿平衡的條件”理解運用，引導學生將體育和物理的知識聯系起來。采用體驗——疑問——解惑——鍛煉的方法，讓學生參與俯臥撐練習和杠桿平衡條件的實驗，從而更好地理解和掌握相關知識。將動體與動腦很好地結合起來，給學生提供再認識所學知識以及合理應用所學動作的機會，激發學生學練興趣和解決問題的理性思維，從而增強教學效果。

二、聚焦跨學科素養表現

素養表現體現了跨學科主題學習活動育人的預期目標，它不僅要培養學生學習過程中具體的學科素養，也需要培養學生的跨學科素養，兩者互為補充和促進，是學生核心素養的重要組成[2]?？鐚W科主題學習對培養學生綜合能力具有重要的作用，生活中面臨的問題往往依靠單一學科知識很難解決，需要整合兩個甚至多個學科的知識才能解決。課程標準中明確提出要在“真實情境中綜合運用知識解決問題的能力”，跨學科教學的關鍵就是抓住不同學科素養之間內在聯系，跨學科素養生成是互相補充共同提高的，是1+1>2的關系。例如，在本次課中學生能利用物理學的杠桿原理計算完成俯臥撐時推起自身體重的方法，能運用體能訓練原理和物理知識科學的指導自己鍛煉。能將物理知識與體育運動聯系起來和同伴一起嘗試解決一些體育運動中的問題，安全、科學的進行鍛煉，培養學生勇于探索的實踐精神和物理學科嚴謹的實驗觀及科學精神。

三、學習探究過程

（一）課前準備階段

學習材料：前置任務學生測量自己的體重、閱讀教師提供的相關資料?；顒悠鞑模憾嗝襟w觸屏1臺，臺凳36個，筆記本電腦2臺、電子體重秤4個。

（二）準備部分：（隊形隊列與準備活動）

隊形隊列：學生二列橫隊，進行原地轉法和齊步走——立定練習，培養學生團隊意識和集體主義精神。

準備活動：學生站成二列橫隊，教師帶領做功能性體操6-8節后，增強肌肉、心肺和神經系統能力，為體能學習做好準備。

（三）基本部分：（學練探究過程）

1.組織與場地布置

充分利用現有的場地設施將學生分為人數均等的二列橫隊，這樣的組織與場地布置利于教師選位，減少重復調隊，節省時間，提高效率，還能保證學生安全。練習比賽時將學生分為4個小組，多媒體屏幕設置在隊伍中間居邊位置，教師講解點評時學生適當集中即可解決調隊問題，如講解示范時教師可位于兩組之間，練習時教師也可站在任意一組附近，學生都在教師視野之內便于觀察、管理、交流。

2.安全措施

安全隱患：學校健體館相對較小，練習空間不足，學生練習容易碰撞；學生正值青春期活潑好動，容易出現嬉笑打鬧現象；使用臺凳時也容易出現安全隱患；天氣炎熱，容易疲勞中暑；學生精神不集中，容易出現安全隱患。

防范措施：行動聽指揮，教師鳴哨所有技術動作停止；提醒學生隨時觀察場上情況；教學中不允許嬉笑打鬧；身體出現不適迅速停止運動，教師隨時觀察學生表現學習、練習時注意腳下臺凳的位置。

3.教法與學法

采用教師講解提示，學生合作探究的形式，運用要領提示、動作體驗、設疑、解答、再體驗、解惑、歸納和團體比賽的遞進形式促進學生運用俯臥撐技術進行體能鍛煉和物理知識掌握。學練方法上不斷增加難度，設置不同梯度的學習內容和測量方式，幫助學生進一步掌握俯臥撐技術鍛煉原理和杠桿的五要素。

4.學、練、賽、評四步驟

（1）學、練階段

教學活動一：引出問題

布置第一個練習任務，學生嘗試完成10個標準的俯臥撐。提出“當完成一個標準的俯臥撐動作時我們推起自身多少體重”情境問題，物理教師根據學生的回答引導學生運用杠桿原理講解、分析該問題的要點，找到實驗操作過程中的難點，合理運用已配置器材進行測量。

實施過程：按照先學生體驗后互動釋疑的方式，引導學生參與思考，得出“學生進行俯臥撐練習時，身體相當于一個杠桿，腳尖與地面的接觸點為杠桿中支點，胸大肌以及肱三頭肌等肌群發力將人體向上推動的力為杠桿平衡中動力，身體的重量構成的重力為阻力”的結論（圖1）。

根據“杠桿五要素”的畫法，畫出學生在做俯臥撐時的支點O、動力F1、動力臂L1、阻力G、阻力臂L2。當杠桿（人體）在動力和阻力作用下處于靜止狀態或者勻速轉動的狀態下是符合杠桿平衡的條件即動力×動力臂=阻力×阻力臂，其代數式表示為F1×L1=G×L2（圖2）。

根據杠桿平衡條件F1×L1=G×L2分析出，如果想知道“俯臥撐究竟能推起多少自身的重量”需要測量的物理量有哪些？學生的體重G、阻力臂L2、動力臂L1這些物理量需要什么儀器進行測量？生活中可以用電子體重秤稱量學生的體重，用米尺測量力臂的長度。在測量過程使用電子體重秤測量體重既方便又準確；在測量阻力臂和動力臂時由于每個人的重心各不相同，且在完成俯臥撐動作時當人的身體姿態發生變化，動力臂和阻力臂都隨之改變，導致測量方式既不方便，測量結果也不準確的現象。針對學生的回答，進一步引導學生從另一個角度（力的平衡）進行思考“如何利用現有器材（電子體重秤）準確測量（克服體重秤測量面積小于兩手支撐面積的不利因素，由測量手掌位置改進為測量腳尖位置）究竟能推起多少自身的重量”。根據力的平衡知識，對人體進行受力分析后，得到學生自身體重G、動力F1和地面對腳尖豎直向上的支持力F之間的關系為：G=F+F1。通過測量G與F，利用公式η=（G-F）/G×100%，可以求出完成俯臥撐時不同階段推起體重占自身體重的百分比（圖3）。

學生利用電子體重秤，結合上述物理知識，測量完成進行俯臥撐訓練時的各項數值，學生將測量后的數值填寫至表格中，根據公式計算自己標準俯臥撐推起的重量及占自身體重的百分比。經過統計學生完成標準俯臥撐時推起自身體重的范圍是65.76%～69.41%之間。

設計意圖：提出問題應符合學生的實際需求，例如，俯臥撐動作簡單卻蘊含著豐富的知識，而且與學生現有的知識能力密切相關，能夠引起學生學習興趣。同時提出問題具有導向作用，學生利用物理知識能夠解決這個問題的難點與工作重心。例如，杠桿的五要素、杠桿平衡條件力的平衡。還有，提出問題應具有一定的難度，同時學生可利用體育、物理和數學的知識，借助計算器、電腦軟件和電子體重秤等外部條件能夠解決。

教學活動二：體驗階段

學生完成10個退階俯臥撐（注：手放在臺凳上，臺凳高度為25厘米）練習后觀察詢問學生練習時的感覺，提出問題“為什么手放在臺凳上完成俯臥撐變得容易了”激發學生積極思考。增加練習難度，將腳放在臺凳上完成進階俯臥撐（注：腳放在臺凳上）提問“為什么腳放在臺凳上完成俯臥撐變得困難了”，鼓勵學生運用前面的知識分析原因。

實施過程：學生在已有經驗的基礎上進行10個退階俯臥撐的練習，由于手支撐高度的變化學生完成較為輕松，教師根據學生實際反饋適時提出問題“為什么同學們進行退階練習時要感覺輕松很多？”。根據杠桿平衡條件，可以推導出F1=G×（L2/L1）， 當身體離地越遠的時候，自身體重不變，動力臂不變、阻力臂變小，動力F1變小，更加省力（圖4）。

繼續完成10個進階俯臥撐的練習，由于腳支撐高度的變化學生完成較為困難，教師根據學生實際情況提出問題，“我看到同學們做起來明顯吃力，這又是為什么呢？”把原來的支點O提升到O′，此時人體就呈現向下傾斜的狀態，阻力臂稍有增加，動力臂減小。根據杠桿平衡條件，當G不變，L1變小，L2變大時，動力F1變大，推起的重量增加，導致練習難度增加（圖5）。

學生運用電子體重秤計算退階和進階時各自不同階段的重量。經過統計，學生完成退階俯臥撐時推起自身體重的范圍是56.49%～65.77%；統計學生完成進階俯臥撐時推起自身體重的范圍是67.52%～70.55%。雖然學生體型存在差異以及測量過程存在操作誤差，但是整體統計數據符合預期假設。

設計意圖：當學生面對生活中的實際問題會感覺無從下手，教師要幫助學生抓住關鍵問題，例如本次課問題的關鍵是支點的變化導致動力臂和阻力臂的大小產生變化，進而引起電子體重秤相關測量數值的變化。學生明白數值變化的原理后，教師引導學生形成解決問題的手段和策略，學生在學習小組內明確分工，實際操作，觀察指導分析，角色輪流交換，達到以問題解決為抓手完成任務為目的。

（2）梳理歸納提升階段

實施過程：學生歸納、總結完成不同姿勢俯臥撐時推起自身體重的范圍。通過師生點評，分析動作，提出改進意見，達到共同完成本課預期的目標。

設計意圖：教學過程中教師、學生對學習成果進行持續評價，活動過程中對好的方法、思路給予肯定和表揚，激勵學生順利完成課堂目標。在回顧解決問題過程中，進一步歸納整理形成新的啟示。

（3）競賽運用階段

競賽活動一：團體推起重量挑戰賽

學生分成小組，在規定時間內運用前面計算出自己推起重量。以小組為單位進行評比，學生自由選俯臥撐姿勢。

設計意圖：學生自選俯臥撐姿勢進行鍛煉比賽，發展學生的上肢力量，培養學生團隊合作精神。練習過程中學生自行登統自己完成的數量，培養學生誠實守信，遵守規則的良好品質。學生迅速計算結果，教師評價總結比賽中的實際運用情況，改善上肢力量練習，促進原理與方法的掌握。

競賽活動二：團體退階練習推起重量挑戰賽

學生在規定時間內按照進階、標準、退階姿勢完成俯臥撐并計算總重量。使學生體驗退階練習法。

設計意圖：學生按照規定的俯臥撐姿勢進行鍛煉比賽，體驗退階練習過程，發展學生的上肢力量。計算團隊成績，培養學生團隊合作精神，自行登統成績，培養學生誠實守信、遵守規則的良好品質。不失時機的對學生進行勇敢果斷、不斷進取等優良品質的教育。

（4）體能補償練習階段

利用臺凳進行Tabata練習發展學生的核心力量和下肢力量。每個體能動作練習20秒，休息10秒。

設計意圖：體能練習階段采用的是動作相互補償練習形式，俯臥撐主要練習上肢力量，因此體能部分是以核心力量和下肢為主要動作進行練習。練習時充分利用原有器材，核心力量與下肢力量交替進行的Tabata練習法，能夠促進學生體能全面發展，同時整個練習過程也是對學生堅韌不拔、克服困難的意志品質的錘煉過程。

（5）學習評價階段

采用參與態度評價、技能評價、教師點評、體能評價，做好過程性“學、練、賽”的記錄，尤其是利用“競賽”調動學練的積極性。教學全過程中采用多種形式的評價方式促進學生綜合能力的提升。

5.放松整理與講評：（結束部分）

放松整理：學生成二列橫隊，在教師語言提示下，采用肌肉放松調節情緒的方法，使學生的身心得到放松，為下一節課的學習做好準備。

總結本課的學習情況，強化要點、評價學習情況，清整場地器材。

四、教學評析

跨學科主題學習教學活動體現了教師綜合能力，尤其是教學中如何體現跨學科素養是一個難點，也是亮點，雙師型授課是一個有效的途徑。物理教師參與到體育備課、授課的過程中為體育課堂教學提供新樣態。巧妙地利用電子體重秤結合物理學知識對俯臥撐推起自身體重進行測量，實踐探究得出實驗結果，驗證提出的假設。教學中圍繞教學內容的選擇以及教材重難點的突破，教法與學法的選擇遵循了教學原則和學生生理、心理特點使各項教學任務順利完成。通過設置“學、練、賽、評”四環節激發學生練習興趣，逐步遞進的方式滿足學生獲取知識與提高技能的需求。在競賽環節學生能利用已有知識指導自己的練習，學生的練習密度接近50%，課的平均脈搏處于140～150次/分之間，學生能將物理知識靈活的運用探究實踐中，初步掌握力量鍛煉原理，綜合能力得到提升，達到教學預期目標。

五、跨學科主題學習實施路徑

提高跨學科主題學習設計實施水平應關注以下幾點。首先，開展跨學科教研活動。跨學科主題學習體現教師綜合能力，雙師型授課是一個有效的途徑。以本課為例，教學設計之初邀請物理教師參與備課，物理教師從主題選擇、知識展開、過程優化提出建議，彌補體育教師物理學科知識的不足。其次，聚焦核心素養。培育核心素養是課程教學的出發點與歸宿，跨學科主題學習的關鍵在于發現不同學科知識點內在聯系，聚焦核心素養共同切入點。例如，體育的運動能力素養之一是“運動認知”維度[3]，而物理學科的物理觀念素養是“關于運動的總體認識，并能從物理學視角解釋自然和解決實際問題”[4]。聚焦核心素養事關教學設計方向性問題，是教學順利實施的根本保障。第三，關注學科知識體系。體育與物理學科都有自身的知識結構和內容體系，跨學科強調學科間的相互關聯，目的在于融通其他學科內容以促進學生對相關學科內容的深入理解[2]。體育與物理學科有著密切的聯系，例如，初中二年級體育學科中田徑跑跳投是重要學習內容，物理學科的“運動和相互作用”也是一級學習主題。因此體育與物理在此階段學習中學科知識的交叉點非常多，為單學科學習提供提升與拓展的機會。第四，主題內容的選擇。學科核心素養屬于方向性指引，跨學科學習一定要考慮學科素養和知識體系。例如，本次課設置“俯臥撐究竟能推起多少自身的重量”問題導向，結合物理杠桿原理計算完成不同姿態的俯臥撐能推起多少自身的體重，掌握體能學練方法。最后，選擇適宜的教學方法。確定跨學科主題學習內容后，還需要結合學生的情況選擇適宜的教學方法。教學中突出“以學定教”針對不同的學情選擇可以采用體驗、設疑、再體驗、解惑的遞進形式促進知識的掌握。

總之，跨學科主題學習是本次課改的一個難點，也是亮點，跨學科主題學習是提高學生綜合素質的重要方式和途徑，打破學科之間壁壘，開展多門課程融合教學活動， 充分發揮課程育人功能，促進學生全面發展。

課時設計

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]董艷，夏亮亮，王良輝.新課標背景下的跨學科學習：內涵、設置邏輯、實踐原則與基礎[J].現代教育技術，2023，33（02）.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育體育與健康課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[4]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[基金項目：本文系全國教育科學規劃教育部重點課題《國防教育進中小學體育課程一體化教學實施策略的研究》，課題批準號DLA220461，階段研究成果]

（1.天津市第八十二中學 300170）

（2.天津市教育科學研究院 300191）

（E-mail：415022966@qq.com）