物理教学与生活实际结合——大学物理教学设计之四

鲍鸿吉

(同济大学物理系,上海 200092)

物理教学与生活实际结合
——大学物理教学设计之四

鲍鸿吉

(同济大学物理系,上海 200092)

物理学揭示的大自然奥秘,与我们的生活实践紧密相关.通过结合生活实例的大学物理教学能够提高学生学习物理的兴趣,培养学生的创新能力,提高学生的生活技能.

物理教学;生活;兴趣;创新;技能

物理学所揭示的是大自然的奥秘,与我们的生活实践、科学技术的发展紧密相关.因此物理学应该是能够满足学生的好奇心,最能够激发学生学习兴趣的一门课程.但是实际情况是许多学生怕学物理.究其原因,是因为在教学内容上过分注重逻辑推理,解题技巧,忽略了理论联系实际.学生错误地认为大学物理是中学内容加高等数学,没有新的内涵,感到对他们的专业学习、就业、生活没有太大的帮助,学习物理的积极性不高.我们认为抽象的物理知识,只有与实践结合,与生活实际结合,使之变成生动活泼的生活现实,才能使学生有效地掌握所学的知识.因此,从有趣的物理现象、习以为常的生活体验出发,引进物理概念,解释物理现象,可以达到帮助学生运用物理概念的目的.这正是我们进行大学物理教学设计思考的内容之一.

1 兴趣是最好的老师

俄国文学泰斗托尔斯泰说过:“成功的教学所需的不是强制,而是激发学生的兴趣.”心理学研究认为,学习兴趣是学生学习动机中最活跃、最现实并带有强烈情感色彩的因素,是推动学生学习最实际的内部动力.有了兴趣,便能产生积极的情感和学习的主动性,学习效率就高,兴趣与学习相辅相成,互相促进.在大学物理教学中,结合学生熟悉的生活实际,是激发学生学习兴趣的最好方法之一.

例如,在讲授角动量守恒定律时,提问学生“为什么猫一般在高处下落时不会摔死?”学生比较感兴趣.以前一般认为是猫在下落过程中甩动尾巴的原因,确保猫的四脚先落地.但由于尾巴的质量有限,甩尾巴是否有足够的角动量使整个猫身体转动呢?通过在课堂上放映录像短片(如图1所示),学生仔细观察可以发现猫在甩动尾巴的同时还扭动身体的后半部分以增加角动量的大小.这时学生兴趣高涨,对所学的内容有了深刻的理解.接着还可以进一步提问“跳水中的旋转是否有同样原理?”(答案是否定的),也可以在课堂上放一段录像让学生观察(如图2(a)、图2(b)所示),跳水中的纵向角动量主要来自起跳时的总角动量,横向角动量和纵向角动量的分配主要靠运动员的手臂动作完成,注意没有甩动动作.

图1 猫下落的录像截屏

图2

2 培养学生的创新思维能力

知识是能力的载体,创新是能力的灵魂.物理创新思维是物理思维活动中的高级过程,是个人在已有物理知识和经验的基础上从某些物理现象、物理过程和物理事实中形成新概念,建立新规律,完成新理论的思维过程.心理学研究表明:好奇心是激发创新思维的一种动力!在物理教学中要善于利用学生的好奇心使其产生好奇.物理学在生活实际中的运用,往往比较能够激发学生的好奇心.创新思维的主要形式之一就是联想思维,联想思维可将一些毫不相干的东西联系在一起,想前人未想之事,做前人未做之事,达到创新的目的.

例如在讲授偏振光的时候经常会列举立体电影的例子:电影放映中,两幅画面重叠在银幕上,通过观众的偏振片眼镜,使观众左眼看到从左视角拍摄的画面,右眼看到从右视角拍摄的画面,通过脑神经作用,合成为立体视觉影像.观看立体电影用的是偏振光,那么是不是立体影像都一定要用偏振光呢?答案当然是否定的.这时可以鼓励学生到物理探索室观看立体电视,通过观看和查询资料,学生明白立体电视是用“时分法”实现的.电视上重叠的两幅图像是先后两帧(左右视角拍摄的画面)扫描产生的,我们只要带上左右两边镜片都是液晶盒做成的眼镜,接受电视“红外机顶盒”发射频率的调节,同步交替控制左右液晶镜片的透明和不透明,就可以达到左眼看到从左视角拍摄的画面,右眼看到从右视角拍摄的画面,通过视觉暂留,得到立体的效果.进一步引导学生思考所有立体影像可能用的方法,是否还有“频分法”、“相位法”、“视角法”等.最后引导学生利用联想思维,思考立体声是怎样形成的?我们怎样才能利用单声道的声音转变成立体声?通过讨论,学生知道只要到达两只耳朵的声波有一定的相位差和振幅差等,就可以实现立体声的效果.“那么怎样实现呢?”随着讨论的逐步深入,学生创新思维的能力也得到了提高.

3 提高生活技能

学好物理,还能够帮助我们提高生活的技能和质量,下面我们举两个例子加以说明.

随着人民生活水平的提高,有车族不断地壮大,但你想过没有,当行进的车前面有状况时,你应该怎样刹车?是猛踩制动踏板,还是轻踩制动踏板?我们知道最大静摩擦力大于滑动摩擦力,所以前者虽然刚开始的瞬间是静摩擦力起作用,但马上车轮开始滑动,滑动摩擦起主要作用;而后者使车轮转动减慢,但仍然保持车轮在地面上滚动,直至停止,在刹车的整个过程中静摩擦力起主要作用.两种情况下车速与刹车距离的关系如图3所示.从图中可以看出,猛踩制动板可以最大限度地减小车的动能,但刹车距离较大,而轻踩制动板正好相反,刹车距离可以最小化,但车的动能减小较慢,由此可得,如果无法避免车的相撞,则可以猛踩制动踏板,以较小的动能相撞,降低破坏程度;反之需要轻踩制动踏板.在实际过程中也可以两者相结合.

图3 车速与刹车距离的关系

又如现在使用照相机的学生越来越多,为了提高摄影的效果,往往需要添加偏振镜,而偏振镜的质量如何,是线偏振镜(PL)还是圆偏振镜(CPL),在购买的时候怎样判别呢?这是学生非常关心的问题.我们知道手机的液晶显示的光是偏振光,只要旋转偏振镜对着手机的液晶显示屏观察,就可以判断偏振镜的偏振效果.而圆偏振镜主要是在线偏振的基础上加上波片来达到圆偏振的目的,所以我们可以通过翻转偏振镜的方法判断,如果通过旋转偏振镜观察手机液晶显示出现亮暗变化,而翻转偏振镜后再旋转无法观察到液晶显示的亮暗变化,则这块偏振镜是圆偏振镜,反之是线偏振镜.

日常生活中蕴藏着许多物理知识,学生通过观察、学习,阐述其中的物理奥秘,提升学习物理的兴趣和知识,使学生认识到物理不是简单的逻辑推理和利用高等数学解习题那么单调,而是实实在在的,无时无刻不在我们的身边,这就是我们物理教学的目的之一.

[1] 毛骏健,顾牡.大学物理学[M].北京:高等教育出版社,2006

[2] 马昌法.物理创新思维及其培养[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2002,3

[3] 何定梁.生活的物理[M].上海:上海远东出版社,2003

2009-06-08)