一种“人肉”物理教学法

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  摘 要:为了活跃物理课堂气氛和加深对物理概念的理解,我们提出了一种“人肉”物理教学法:就是以参与者本身(网络俗称“人肉”)为唯一载体近似再现主要物理过程的方法——具体地,让参与者扮演一定物理角色并担当一定物理职能,所有参与者组成一个体系进行表演,从而生动再现主要物理过程。我们以“表面张力”为例展现了这一教学方法。该教学方法,既增加了物理教学的趣味性,激发了学生们的探索热情,又培养了学生们的团队合作精神,有助于提高学生们的团体创新能力。
  关键词:物理教学法;表面张力
  作为公共基础课的《大学物理》在大班制课堂上主要是一门“枯燥的”理论课程,学生们一般不能在课堂上通过亲自做实验来领悟所学知识,尽管有些学校为了弥补这一缺陷开设了《物理实验》课,但其时效性还是差很多。或许教师可以在《大学物理》课堂上演示一些物理实验,但学生们只能观看不能亲自参与其中,同样缺乏身临其境的现实感。《大学物理》课堂上,教师和学生除了教材等必备资料外,一般不会随身携带额外的教学工具。如何在不使用或者缺乏辅助教学设备的情况下有效地再现物理过程呢?同样重要的,如何活跃理论课堂气氛,让《大学物理》不那么“枯燥”呢?
  为了同时解决上述问题,我们提出了一种“人肉”物理教学法。所谓“人肉”教学法,就是以参与者本身(网络俗称“人肉”)为唯一载体近似再现主要物理过程的方法。具体地,让参与者扮演一定物理角色并担当一定物理职能,所有参与者组成一个体系进行表演,从而生动再现主要物理过程。
  下面,我们以“表面张力”为例展现了这一教学方法。
  “神舟十号”航天员王亚平在“天宫一号”里演示了失重状态下的水珠是球形的[1]——这是由表面张力造成的。下面,我们通过“人肉”物理教学法来揭示表面张力的起因(这儿只考虑失重状态)。具体地,我们让每个参与者代表一个分子(由图1和2中的圆圈代表),而手臂代表分子间的吸引力(分子间的斥力在这儿不需要用实物表现出来),在准备阶段(图1所示),一些参与者手拉着手组成任意形状边界层(代表水和空气间的边界层,如图1中的五边形),内部“填满”了代表水分子的参与者,而外部只零散分布着几个代表气体分子的参与者,这些外部人员距离边界层较远。在演示阶段(图2所示),对于内部的参与者,他感受到周围参与者对他的约束是对称的,处于平衡的状态;而对于刚好位于边界层上的参与者,由于外部参与者过于遥远,他们更容易被内部成员用双手拉向内侧,在拉向内侧的过程中边界层成员要始终彼此拉紧双手,这样最终的实验结果就是:边界层成员围成了一个圆形(如图2所示),而其上的每个成员都感受到邻近成员的拉力——这个拉力就是表面张力。在密排阵列下,当参与者个数一定时,圆状边界的周长是最短的,这说明表面张力具有使液体边界达到最小的趋势。在课堂上我们用二维“人肉”分子阵列代替了真实的三维结构,如果把上述结论推广到三维情形就是:表面张力具有使液体表面积达到最小的趋势,而表面张力源自边界层内分子之间的相互作用。
  学生们通过这一教学过程,不仅了解了表面张力的实质,更重要的是激发了探索热情、培养了团队合作精神——这有利于创新能力的提升。
  “人肉”教学法以参与者为唯一载体,方便直观地再现了关键物理过程,既调动了学生们学习物理的积极性,又增强了团队合作能力。我们将进一步积累和推广这方面的教学经验。
  参考文献:
  [1]王亚平.太空授课,CCTV官网[OL]. http://tv.cntv.cn/videoset/VSET100167212035,2013-06/2015-08-26.
  (作者单位:中国民航大学理学院)
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