物理教學與生活實際結合
——大學物理教學設計之四

鮑鴻吉

(同濟大學物理系,上海 200092)

物理教學與生活實際結合
——大學物理教學設計之四

鮑鴻吉

(同濟大學物理系,上海 200092)

物理學揭示的大自然奧秘,與我們的生活實踐緊密相關.通過結合生活實例的大學物理教學能夠提高學生學習物理的興趣,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,提高學生的生活技能.

物理教學;生活;興趣;創(chuàng)新;技能

物理學所揭示的是大自然的奧秘,與我們的生活實踐、科學技術的發(fā)展緊密相關.因此物理學應該是能夠滿足學生的好奇心,最能夠激發(fā)學生學習興趣的一門課程.但是實際情況是許多學生怕學物理.究其原因,是因為在教學內容上過分注重邏輯推理,解題技巧,忽略了理論聯系實際.學生錯誤地認為大學物理是中學內容加高等數學,沒有新的內涵,感到對他們的專業(yè)學習、就業(yè)、生活沒有太大的幫助,學習物理的積極性不高.我們認為抽象的物理知識,只有與實踐結合,與生活實際結合,使之變成生動活潑的生活現實,才能使學生有效地掌握所學的知識.因此,從有趣的物理現象、習以為常的生活體驗出發(fā),引進物理概念,解釋物理現象,可以達到幫助學生運用物理概念的目的.這正是我們進行大學物理教學設計思考的內容之一.

1 興趣是最好的老師

俄國文學泰斗托爾斯泰說過:“成功的教學所需的不是強制,而是激發(fā)學生的興趣.”心理學研究認為,學習興趣是學生學習動機中最活躍、最現實并帶有強烈情感色彩的因素,是推動學生學習最實際的內部動力.有了興趣,便能產生積極的情感和學習的主動性,學習效率就高,興趣與學習相輔相成,互相促進.在大學物理教學中,結合學生熟悉的生活實際,是激發(fā)學生學習興趣的最好方法之一.

例如,在講授角動量守恒定律時,提問學生“為什么貓一般在高處下落時不會摔死?”學生比較感興趣.以前一般認為是貓在下落過程中甩動尾巴的原因,確保貓的四腳先落地.但由于尾巴的質量有限,甩尾巴是否有足夠的角動量使整個貓身體轉動呢?通過在課堂上放映錄像短片(如圖1所示),學生仔細觀察可以發(fā)現貓在甩動尾巴的同時還扭動身體的后半部分以增加角動量的大小.這時學生興趣高漲,對所學的內容有了深刻的理解.接著還可以進一步提問“跳水中的旋轉是否有同樣原理?”(答案是否定的),也可以在課堂上放一段錄像讓學生觀察(如圖2(a)、圖2(b)所示),跳水中的縱向角動量主要來自起跳時的總角動量,橫向角動量和縱向角動量的分配主要靠運動員的手臂動作完成,注意沒有甩動動作.

圖1 貓下落的錄像截屏

圖2

2 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力

知識是能力的載體,創(chuàng)新是能力的靈魂.物理創(chuàng)新思維是物理思維活動中的高級過程,是個人在已有物理知識和經驗的基礎上從某些物理現象、物理過程和物理事實中形成新概念,建立新規(guī)律,完成新理論的思維過程.心理學研究表明:好奇心是激發(fā)創(chuàng)新思維的一種動力!在物理教學中要善于利用學生的好奇心使其產生好奇.物理學在生活實際中的運用,往往比較能夠激發(fā)學生的好奇心.創(chuàng)新思維的主要形式之一就是聯想思維,聯想思維可將一些毫不相干的東西聯系在一起,想前人未想之事,做前人未做之事,達到創(chuàng)新的目的.

例如在講授偏振光的時候經常會列舉立體電影的例子:電影放映中,兩幅畫面重疊在銀幕上,通過觀眾的偏振片眼鏡,使觀眾左眼看到從左視角拍攝的畫面,右眼看到從右視角拍攝的畫面,通過腦神經作用,合成為立體視覺影像.觀看立體電影用的是偏振光,那么是不是立體影像都一定要用偏振光呢?答案當然是否定的.這時可以鼓勵學生到物理探索室觀看立體電視,通過觀看和查詢資料,學生明白立體電視是用“時分法”實現的.電視上重疊的兩幅圖像是先后兩幀(左右視角拍攝的畫面)掃描產生的,我們只要帶上左右兩邊鏡片都是液晶盒做成的眼鏡,接受電視“紅外機頂盒”發(fā)射頻率的調節(jié),同步交替控制左右液晶鏡片的透明和不透明,就可以達到左眼看到從左視角拍攝的畫面,右眼看到從右視角拍攝的畫面,通過視覺暫留,得到立體的效果.進一步引導學生思考所有立體影像可能用的方法,是否還有“頻分法”、“相位法”、“視角法”等.最后引導學生利用聯想思維,思考立體聲是怎樣形成的?我們怎樣才能利用單聲道的聲音轉變成立體聲?通過討論,學生知道只要到達兩只耳朵的聲波有一定的相位差和振幅差等,就可以實現立體聲的效果.“那么怎樣實現呢?”隨著討論的逐步深入,學生創(chuàng)新思維的能力也得到了提高.

3 提高生活技能

學好物理,還能夠幫助我們提高生活的技能和質量,下面我們舉兩個例子加以說明.

隨著人民生活水平的提高,有車族不斷地壯大,但你想過沒有,當行進的車前面有狀況時,你應該怎樣剎車?是猛踩制動踏板,還是輕踩制動踏板?我們知道最大靜摩擦力大于滑動摩擦力,所以前者雖然剛開始的瞬間是靜摩擦力起作用,但馬上車輪開始滑動,滑動摩擦起主要作用;而后者使車輪轉動減慢,但仍然保持車輪在地面上滾動,直至停止,在剎車的整個過程中靜摩擦力起主要作用.兩種情況下車速與剎車距離的關系如圖3所示.從圖中可以看出,猛踩制動板可以最大限度地減小車的動能,但剎車距離較大,而輕踩制動板正好相反,剎車距離可以最小化,但車的動能減小較慢,由此可得,如果無法避免車的相撞,則可以猛踩制動踏板,以較小的動能相撞,降低破壞程度;反之需要輕踩制動踏板.在實際過程中也可以兩者相結合.

圖3 車速與剎車距離的關系

又如現在使用照相機的學生越來越多,為了提高攝影的效果,往往需要添加偏振鏡,而偏振鏡的質量如何,是線偏振鏡(PL)還是圓偏振鏡(CPL),在購買的時候怎樣判別呢?這是學生非常關心的問題.我們知道手機的液晶顯示的光是偏振光,只要旋轉偏振鏡對著手機的液晶顯示屏觀察,就可以判斷偏振鏡的偏振效果.而圓偏振鏡主要是在線偏振的基礎上加上波片來達到圓偏振的目的,所以我們可以通過翻轉偏振鏡的方法判斷,如果通過旋轉偏振鏡觀察手機液晶顯示出現亮暗變化,而翻轉偏振鏡后再旋轉無法觀察到液晶顯示的亮暗變化,則這塊偏振鏡是圓偏振鏡,反之是線偏振鏡.

日常生活中蘊藏著許多物理知識,學生通過觀察、學習,闡述其中的物理奧秘,提升學習物理的興趣和知識,使學生認識到物理不是簡單的邏輯推理和利用高等數學解習題那么單調,而是實實在在的,無時無刻不在我們的身邊,這就是我們物理教學的目的之一.

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[2] 馬昌法.物理創(chuàng)新思維及其培養(yǎng)[J].安徽師范大學學報(自然科學版),2002,3

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2009-06-08)