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(lián)系實際.學生錯誤地認為大學物理是中學內容加高等數(shù)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(xiàn)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(xiàn)象、習以為常的生活體驗出發(fā),引進物理概念,解釋物理現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)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(jīng)驗的基礎上從某些物理現(xiàn)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(chǎn)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(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,達到創(chuàng)新的目的.

例如在講授偏振光的時候經(jīng)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(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(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(lián)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(xiàn)立體聲的效果.“那么怎樣實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)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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2009-06-08)