“全面發(fā)展，工程見長”在物理學科中的探索與實踐

■全瑞峰

“全面發(fā)展，工程見長”在物理學科中的探索與實踐

■全瑞峰

教學實踐中，我們從工程建設——理論認識——工程技術——工程文化四個環(huán)節(jié)進行教學，主要從以下幾方面滲透工程文化和工程技術教育。

一、在平時的教學中，理論聯(lián)系實際，滲透工程文化和工程技術教育

工程文化和工程技術，遍及我們生活的方方面面，遍及人類生活的歷史長河，滲透在每一次重大工程項目中。我們開發(fā)了“高中物理高考中的‘工程技術’”課程。

1.歷史中的工程文化和工程技術教育。

中國是具有悠久歷史和燦爛文化的文明古國，很多古跡給我們留下了不朽的工程技術和工程文化，像長城、故宮等，我們以趙州橋為例，滲透工程技術和工程文化教育。

（1）工程建設。

趙州橋，距今1400多年，經(jīng)歷多次戰(zhàn)爭和地震，仍然完好無損，是當今世界上現(xiàn)存最早、最完整的古代單孔敞肩石拱橋。

趙州橋全長37.4米，由一個大拱和大拱的兩肩上各有兩個小拱組成。大拱由28道同樣的拱圈合并拼成，每一拱圈下寬上窄，同時用5個鐵拉桿，穿過28道拱圈，夾住了28道拱圈，另外還有護拱石一層、勾石6塊、“腰鐵”，每塊拱石的側面都鑿有細密斜紋，以增大摩擦力等等。

（2）理論認識。

趙州橋，從物理角度看就是一個平衡問題。

（3）工程技術。

趙州橋設計者李春根據(jù)豐富的實踐經(jīng)驗，經(jīng)過嚴格周密勘查、比較，選擇了洨河兩岸較為平直的地方建橋。根據(jù)現(xiàn)代測量，這里的地層非常適合于建橋。

每道拱圈獨立支撐上面的重量。每道拱圈向里傾斜，相互擠靠，增強了橫向聯(lián)系，防止了拱石向外傾倒。鐵拉桿穿過并夾住拱圈，增強其穩(wěn)定性。還有護拱石、勾石以及細密斜紋增大摩擦力等，使整個趙州橋成為了一個可靠性俱佳、“縱橫”聯(lián)系緊密的有機整體。

（4）工程文化。

趙州橋的啟示有科學精神和科學方法；質量意識、科學選址、合理設計、嚴謹施工。

2.現(xiàn)實中的工程文化和工程技術教育。

在具有中國特色社會主義現(xiàn)代化建設時期，重大項目層出不窮，為我們提供了更好更多的工程技術和工程文化教育素材。如，學習勻變速直線運動和加速度時，介紹中國首艘航母遼寧艦，“中國航母人”在“鋼鐵空殼”上，實現(xiàn)了航空母艦的自主知識產(chǎn)權，達到了一個里程碑式的標志。了解“維護國家安全的強軍航母文化”“航母精神”和工程技術，滲透工程文化和工程技術教育；學習電磁感應時，介紹長江三峽水電站技術引進和攻關等，學習科學民主、團結協(xié)作、精益求精、自強不息的“三峽精神”；學習原子核時，介紹“兩彈一星”艱苦的建設過程和中國科學家創(chuàng)立的中國原子核理論方法及“熱愛祖國、無私奉獻、自力更生、艱苦奮斗、大力協(xié)同、勇于攀登”的“兩彈一星精神”等等。

3.未來科技中的工程文化和工程技術教育。

中國正在建立創(chuàng)新型國家，提出到2020年進入創(chuàng)新型國家行列、2030年躋身創(chuàng)新型國家前列、2050年建成世界科技創(chuàng)新強國的“三步走”目標。中國要建立自己的太空空間站、建立自己的北斗導航系統(tǒng)等，教學中介紹中國的太空站工程和北斗導航工程，采取專題的方式、圖文并茂地展示中國航天工程的發(fā)展歷程、中國技術、重大意義以及“載人航天精神”，即艱苦奮斗精神、勇于攻堅精神、開拓創(chuàng)新精神、無私奉獻精神。并針對“神舟飛船”等的有關參數(shù)，請學生用學過的知識分析飛行速度、對接軌道參數(shù)、運行周期等的正確性，使學生深切體會到“學以致用”。

二、在校本課程中，理論聯(lián)系實際，提高學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，滲透工程文化和工程技術教育

校本課程是滲透工程文化和工程技術教育的有效載體。在校本課程中，我們開發(fā)了《發(fā)電技術基礎》校本教材，引導學生親自動手制作發(fā)電機。

（1）工程建設。

學生自己籌集有關材料，自己動手，制作發(fā)電機。

（2）理論認識。

涉及的有關物理原理有，電磁感應、交變電流、電路等知識。

（3）工程技術。

學生在動手的過程中，經(jīng)歷一次次的失敗，直至成功，讓學生講述自己的制作經(jīng)歷和成果展示。

（4）工程文化。

讓學生講述自己在制作過程中的體會和感受。并讓學生收集展示關于三峽電站的技術引進和攻關等，系統(tǒng)認識三峽電站的建造技術和文化。

三、利用研究性學習、選修二課程、綜合課、社會實踐課等滲透工程文化和工程技術教育

天津鐵廠具有自發(fā)電項目，利用工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蒸汽，應用蒸汽機帶動發(fā)電機發(fā)電。我們充分利用好身邊的有效資源，從以下幾方面做起。

（1）工程建設。

實地參觀發(fā)電站，從結構上整體認識汽輪機發(fā)電。

（2）理論認識。

將汽輪機發(fā)電的各部分與學習過的交流發(fā)電原理各部分對應起來，實現(xiàn)從原理到實物和從實物到原理的真正結合。

（3）工程技術。

學習和思考汽輪機發(fā)電各個部分的銜接與過渡，比如蒸汽通過什么環(huán)節(jié)“吹到”葉輪的“動葉”上，原理是什么，如何實現(xiàn)的等，并繪制認識過的汽輪機發(fā)電流程圖、結構圖、局部放大圖等。

（4）工程文化。

了解天津鐵廠發(fā)電建設過程中形成的企業(yè)文化和企業(yè)精神，并請專家介紹天津鐵廠發(fā)電項目的技術參數(shù)和技術創(chuàng)新等。

四、利用生活、社會、科技等中國重大發(fā)展事項，強化工程文化滲透和工程技術教育

隨著科學技術的發(fā)展，中國已經(jīng)在高鐵、航天、核電、量子通訊、超級計算機等項目上取得了舉世矚目的成就，伴隨著“十三五規(guī)劃”和“一帶一路”已經(jīng)走向世界。教學中，我們收集整理《中國重大科技成果項目》資料和素材，作為第一手資料，有效地滲透了工程技術和工程文化教育。

曾經(jīng)，我們自力更生、艱苦奮斗，在“兩彈一星”等尖端技術上，取得了輝煌成就。如今，我們更應勇往直前、奮發(fā)圖強，使更多的創(chuàng)新技術處于世界前沿。

的數(shù)學課來完成，必須形成建設特色數(shù)學學科的文化。教師應通過自己思考、集體備課等方式，認真研究每一節(jié)課，力爭每一節(jié)課都能體現(xiàn)特色數(shù)學的內(nèi)容，能夠自覺地將建設特色數(shù)學貫穿于日常教學中。在講球的時候，可以補充大圓概念，讓學生學會求地球表面上兩城市之間航線的長度；在講線性規(guī)劃時，結合企業(yè)實際，設計了運輸費用最少問題。