鮑鴻吉

(同濟(jì)大學(xué)物理系,上海 200092)

物理教學(xué)與生活實(shí)際結(jié)合
——大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)之四

鮑鴻吉

(同濟(jì)大學(xué)物理系,上海 200092)

物理學(xué)揭示的大自然奧秘,與我們的生活實(shí)踐緊密相關(guān).通過結(jié)合生活實(shí)例的大學(xué)物理教學(xué)能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高學(xué)生的生活技能.

物理教學(xué);生活;興趣;創(chuàng)新;技能

物理學(xué)所揭示的是大自然的奧秘,與我們的生活實(shí)踐、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān).因此物理學(xué)應(yīng)該是能夠滿足學(xué)生的好奇心,最能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一門課程.但是實(shí)際情況是許多學(xué)生怕學(xué)物理.究其原因,是因?yàn)樵诮虒W(xué)內(nèi)容上過分注重邏輯推理,解題技巧,忽略了理論聯(lián)系實(shí)際.學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為大學(xué)物理是中學(xué)內(nèi)容加高等數(shù)學(xué),沒有新的內(nèi)涵,感到對(duì)他們的專業(yè)學(xué)習(xí)、就業(yè)、生活沒有太大的幫助,學(xué)習(xí)物理的積極性不高.我們認(rèn)為抽象的物理知識(shí),只有與實(shí)踐結(jié)合,與生活實(shí)際結(jié)合,使之變成生動(dòng)活潑的生活現(xiàn)實(shí),才能使學(xué)生有效地掌握所學(xué)的知識(shí).因此,從有趣的物理現(xiàn)象、習(xí)以為常的生活體驗(yàn)出發(fā),引進(jìn)物理概念,解釋物理現(xiàn)象,可以達(dá)到幫助學(xué)生運(yùn)用物理概念的目的.這正是我們進(jìn)行大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)思考的內(nèi)容之一.

1 興趣是最好的老師

俄國(guó)文學(xué)泰斗托爾斯泰說過:“成功的教學(xué)所需的不是強(qiáng)制,而是激發(fā)學(xué)生的興趣.”心理學(xué)研究認(rèn)為,學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最活躍、最現(xiàn)實(shí)并帶有強(qiáng)烈情感色彩的因素,是推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)最實(shí)際的內(nèi)部動(dòng)力.有了興趣,便能產(chǎn)生積極的情感和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,學(xué)習(xí)效率就高,興趣與學(xué)習(xí)相輔相成,互相促進(jìn).在大學(xué)物理教學(xué)中,結(jié)合學(xué)生熟悉的生活實(shí)際,是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最好方法之一.

例如,在講授角動(dòng)量守恒定律時(shí),提問學(xué)生“為什么貓一般在高處下落時(shí)不會(huì)摔死?”學(xué)生比較感興趣.以前一般認(rèn)為是貓?jiān)谙侣溥^程中甩動(dòng)尾巴的原因,確保貓的四腳先落地.但由于尾巴的質(zhì)量有限,甩尾巴是否有足夠的角動(dòng)量使整個(gè)貓身體轉(zhuǎn)動(dòng)呢?通過在課堂上放映錄像短片(如圖1所示),學(xué)生仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)貓?jiān)谒?dòng)尾巴的同時(shí)還扭動(dòng)身體的后半部分以增加角動(dòng)量的大小.這時(shí)學(xué)生興趣高漲,對(duì)所學(xué)的內(nèi)容有了深刻的理解.接著還可以進(jìn)一步提問“跳水中的旋轉(zhuǎn)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(xué)生觀察(如圖2(a)、圖2(b)所示),跳水中的縱向角動(dòng)量主要來自起跳時(shí)的總角動(dòng)量,橫向角動(dòng)量和縱向角動(dòng)量的分配主要靠運(yùn)動(dòng)員的手臂動(dòng)作完成,注意沒有甩動(dòng)動(dòng)作.

圖1 貓下落的錄像截屏

圖2

2 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

知識(shí)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(dòng)中的高級(jí)過程,是個(gè)人在已有物理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上從某些物理現(xiàn)象、物理過程和物理事實(shí)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(xué)研究表明:好奇心是激發(fā)創(chuàng)新思維的一種動(dòng)力!在物理教學(xué)中要善于利用學(xué)生的好奇心使其產(chǎn)生好奇.物理學(xué)在生活實(shí)際中的運(yùn)用,往往比較能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心.創(chuàng)新思維的主要形式之一就是聯(lián)想思維,聯(lián)想思維可將一些毫不相干的東西聯(lián)系在一起,想前人未想之事,做前人未做之事,達(dá)到創(chuàng)新的目的.

例如在講授偏振光的時(shí)候經(jīng)常會(huì)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(jīng)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(dāng)然是否定的.這時(shí)可以鼓勵(lì)學(xué)生到物理探索室觀看立體電視,通過觀看和查詢資料,學(xué)生明白立體電視是用“時(shí)分法”實(shí)現(xiàn)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(chǎn)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(jī)頂盒”發(fā)射頻率的調(diào)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(dá)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(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生利用聯(lián)想思維,思考立體聲是怎樣形成的?我們?cè)鯓硬拍芾脝温暤赖穆曇艮D(zhuǎn)變成立體聲?通過討論,學(xué)生知道只要到達(dá)兩只耳朵的聲波有一定的相位差和振幅差等,就可以實(shí)現(xiàn)立體聲的效果.“那么怎樣實(shí)現(xiàn)呢?”隨著討論的逐步深入,學(xué)生創(chuàng)新思維的能力也得到了提高.

3 提高生活技能

學(xué)好物理,還能夠幫助我們提高生活的技能和質(zhì)量,下面我們舉兩個(gè)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(dāng)行進(jìn)的車前面有狀況時(shí),你應(yīng)該怎樣剎車?是猛踩制動(dòng)踏板,還是輕踩制動(dòng)踏板?我們知道最大靜摩擦力大于滑動(dòng)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(dòng),滑動(dòng)摩擦起主要作用;而后者使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)減慢,但仍然保持車輪在地面上滾動(dòng),直至停止,在剎車的整個(gè)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(guān)系如圖3所示.從圖中可以看出,猛踩制動(dòng)板可以最大限度地減小車的動(dòng)能,但剎車距離較大,而輕踩制動(dòng)板正好相反,剎車距離可以最小化,但車的動(dòng)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(dòng)踏板,以較小的動(dòng)能相撞,降低破壞程度;反之需要輕踩制動(dòng)踏板.在實(shí)際過程中也可以兩者相結(jié)合.

圖3 車速與剎車距離的關(guān)系

又如現(xiàn)在使用照相機(jī)的學(xué)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(zhì)量如何,是線偏振鏡(PL)還是圓偏振鏡(CPL),在購(gòu)買的時(shí)候怎樣判別呢?這是學(xué)生非常關(guān)心的問題.我們知道手機(jī)的液晶顯示的光是偏振光,只要旋轉(zhuǎn)偏振鏡對(duì)著手機(jī)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(chǔ)上加上波片來達(dá)到圓偏振的目的,所以我們可以通過翻轉(zhuǎn)偏振鏡的方法判斷,如果通過旋轉(zhuǎn)偏振鏡觀察手機(jī)液晶顯示出現(xiàn)亮暗變化,而翻轉(zhuǎn)偏振鏡后再旋轉(zhuǎn)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(yùn)藏著許多物理知識(shí),學(xué)生通過觀察、學(xué)習(xí),闡述其中的物理奧秘,提升學(xué)習(xí)物理的興趣和知識(shí),使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理不是簡(jiǎn)單的邏輯推理和利用高等數(shù)學(xué)解習(xí)題那么單調(diào),而是實(shí)實(shí)在在的,無時(shí)無刻不在我們的身邊,這就是我們物理教學(xué)的目的之一.

[1] 毛駿健,顧牡.大學(xué)物理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2006

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2009-06-08)