西藏本土資源在高中物理教學中的應用①

尹 佳 李興祥 雷彩霞

(1.拉薩師范高等專科學校,西藏 拉薩 850007;2.西藏自治區拉薩中學,西藏 拉薩 850006;3.西藏自治區拉薩阿里地區高級中學,西藏 拉薩 850000)

1 引言

《普通高中物理課程標準(2017年版)》在“地方和學校實施本課程的建議”中提出:重視課程資源的開發、整合與利用。加強課程資源的開發,提供優質教育資源。有計劃地利用社會資源為課程服務。[1]本土資源作為課程資源的重要組成部分,蘊含著巨大的潛力。[2]物理課程改革強調“從生活走向物理,從物理走向社會”的理念,國家也要求少數民族文化實施“三進”原則:進學校、進教材、進課堂。因此,需要將藏族學生所熟悉的生活環境中的物理現象帶入課堂中。[3]因為本土資源蘊含著豐富的物理原理,且人們耳熟能詳,對于西藏地區的學生來說,聯系生活實際講解物理知識比照本宣科更有意義,將本土資源應用到高中物理教學中,可拓寬學生的視野,提高他們的物理學習興趣和核心素養。

2 西藏本土資源簡介

本土資源指有地域特色、可開發利用并產生價值的事物,是課程資源的重要組成部分。我們把能融入到課程教學中的具有西藏特色的各類本土資源稱為西藏特色課程資源,西藏本土資源包含西藏自然資源和文化資源,如西藏文學作品、古代科技、傳統工藝、特色建筑、傳統體育項目、風景名勝等。在文學作品中描述了不少生活經驗,提到了很多物理現象;很多古代科技成果和傳統工藝都體現了物理原理;傳統體育項目家喻戶曉,與力學知識息息相關;自然風景美不勝收,蘊含著豐富的光學原理。這類課程資源可用于高中物理中的運動學、力學、電磁學、光學等課程的教學和特色習題設置。

3 西藏本土資源融入高中物理教學案例

3.1 將西藏文學作品引入物理教學

《薩迦格言》是藏族第一部哲理格言詩集,以封建倫理觀念為標準,吸收了不少藏族勞動人民的生活經驗,有很多富有哲理的名句,[4]其中不少名句蘊含著豐富的物理原理,可摘取并用于高中物理教學。《薩迦格言》中包含很多關于時間的詞語,如“當……的時候”“今天”“今生”“很快”“瞬息”“剎那”“一輩子”等,可以幫助學生理解“時刻”和“時間間隔”的概念。很多學生會有“很快”就是“時刻”的錯誤觀念,但實際上“很快”“瞬息”“剎那”都是“時間間隔”。如果學生能理解詩句中的時間概念,課本上的問題就可迎刃而解,相關名句如下:

(1) 當月亮升起來的時候,睡蓮開放,紅蓮卻要閉合。

(2) 當陽光普照大地的時候,貓頭鷹則變成了瞎子。

(3) 賢者暫時遇到困難,人們不必為他擔憂;月亮若被天狗吃了,很快就會得到解脫。

(4) 賢人努力得來的成果,惡人瞬息就能破壞;農夫辛勤種植莊稼,冰雹剎那就能摧毀。

(5) 被命運捉弄的眾生,雖有財富也不會享用;再餓也要埋藏食物的烏鴉,一輩子也不肯填飽肚皮。

學生不僅能從物理視角欣賞格言詩,還能從中懂得做人的道理。

3.2 將西藏地區古代技術應用于物理教學

生活在西藏地區的古人已經在利用斜面原理。橋梁技術的最初成果是溜索橋,溜索橋分為平溜、陡溜兩種,獨索多為平溜,即索的兩端系在同一水平位置;若獨索兩端一高一低,則需兩根吊索,一來一去,是為陡溜。溜索橋主要靠重力溜渡,不僅渡人,也渡牲畜和器物,溜索橋的實例可以用于斜面原理的教學。

例1:如圖1所示,采用陡溜的方式將質量為20 kg的物體送到河對岸。假設繩索與水平面夾角θ為30°,物體從靜止開始勻加速下滑,經t=40 s到達河對岸,位移L=8 m,g取10 m/s2,忽略空氣阻力,在此過程中繩對物體的摩擦力為多大?

圖1

布達拉宮飛繩游戲 “強嘎塔雪”與溜索橋有異曲同工之妙,可自制簡單模型在課堂上給學生展示,讓學生知道斜面不僅呈現在課本中,在生活中也應用廣泛。

3.3 將西藏傳統工藝融入物理教學

西藏強對流天氣頻繁,局部小氣候多,部分地區年平均雷暴日數達85天,是我國強雷暴地區之一。[5]長期居住在高原上的藏民在生產生活中積累了豐富的防止雷電災害的經驗。傳統工藝邊瑪墻在其中發揮了重要作用,布達拉宮的女兒墻是用邊瑪草和阿嘎土混合制成的邊瑪墻,非常堅固,在失去水分后,能夠起到絕緣的作用。藏族部分建筑的房頂也是用邊瑪草和阿嘎土制成,屋頂的土層較厚,土層下面是風干了的木頭,起到了絕緣的作用,能防止雷電災害。

除此以外,藏民所制長針、銅箭等金屬制品利用了“尖端放電”原理避雷。靜電平衡時,電荷只分布在導體外表面,并且越尖銳的地方,電荷的密度越大,周圍的電場強度也越大。[6]當帶電的雷雨云出現在空中時,農牧民開始插長針、射銅箭等引雷,通過尖端放電,中和云中的電荷,達到避免雷擊的目的。

據說,有戰士無意間將箭射向邊瑪草叢,它既沒有折斷也沒有掉落,聰明的藏族祖先便想到把邊瑪草砌在堡壘上當掩體,在打仗的時候敵人把弓箭射過來,箭就會插進墻體里,既不會折斷也不會掉落,起到了“草船借箭”的作用,該實例可以用于動能定理的教學。

例2:一支質量為0.5 kg的箭以10 m/s的水平速度射進邊瑪墻,并留在其中。若箭射入邊瑪墻的深度為0.25 m,求箭在邊瑪墻中運動時受到的平均阻力大小。

3.4 將西藏民間體育活動應用于物理教學

“古朵”是藏民族傳統體育項目中的一朵奇葩,在藏語中“古朵”意為拋石繩或投石帶,該項目起源于放牧活動,古時用于放牧和驅趕虎豹豺狼,在西藏歷史悠久。[7]以前牧區的拋石繩主要用牛皮或者羊皮做成,現在用一些彩色的毛線作為裝飾,繩長約1.5米,使用時將石子放在中間棗核形織物中,右手中指摳住套環,使勁掄圓轉幾圈便可以把石頭拋出去,射程可達百米以上(圖2)。藏區還有“拋石繩運動會”,這項運動技能可用于講解曲線運動、圓周運動等物理知識。如使用“古朵”拋石時,拋出的位置不同,石頭運動的方向會不同。有經驗的牧民根據拋出時的位置、傾角,可以將石頭拋得更遠。使用“古朵”拋石,拋出石頭瞬間,石頭將沿拋出時的速度方向運動,從而說明曲線運動中質點在某一點的速度方向為沿曲線在該點的切線方向。

圖2

4 結語

物理知識來源于自然和生活,我們從中選取本土資源用于物理教學,可將物理知識講得通俗易懂,增強物理教學的趣味性,幫助學生理解和掌握物理原理。將本土資源融入物理教學,引導學生用物理知識解決生活中的問題,加深他們對科學、技術、社會、環境之間關系的認識。