西藏本土资源在高中物理教学中的应用①

尹 佳 李兴祥 雷彩霞

(1.拉萨师范高等专科学校,西藏 拉萨 850007;2.西藏自治区拉萨中学,西藏 拉萨 850006;3.西藏自治区拉萨阿里地区高级中学,西藏 拉萨 850000)

1 引言

《普通高中物理课程标准(2017年版)》在“地方和学校实施本课程的建议”中提出:重视课程资源的开发、整合与利用。加强课程资源的开发,提供优质教育资源。有计划地利用社会资源为课程服务。[1]本土资源作为课程资源的重要组成部分,蕴含着巨大的潜力。[2]物理课程改革强调“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念,国家也要求少数民族文化实施“三进”原则:进学校、进教材、进课堂。因此,需要将藏族学生所熟悉的生活环境中的物理现象带入课堂中。[3]因为本土资源蕴含着丰富的物理原理,且人们耳熟能详,对于西藏地区的学生来说,联系生活实际讲解物理知识比照本宣科更有意义,将本土资源应用到高中物理教学中,可拓宽学生的视野,提高他们的物理学习兴趣和核心素养。

2 西藏本土资源简介

本土资源指有地域特色、可开发利用并产生价值的事物,是课程资源的重要组成部分。我们把能融入到课程教学中的具有西藏特色的各类本土资源称为西藏特色课程资源,西藏本土资源包含西藏自然资源和文化资源,如西藏文学作品、古代科技、传统工艺、特色建筑、传统体育项目、风景名胜等。在文学作品中描述了不少生活经验,提到了很多物理现象;很多古代科技成果和传统工艺都体现了物理原理;传统体育项目家喻户晓,与力学知识息息相关;自然风景美不胜收,蕴含着丰富的光学原理。这类课程资源可用于高中物理中的运动学、力学、电磁学、光学等课程的教学和特色习题设置。

3 西藏本土资源融入高中物理教学案例

3.1 将西藏文学作品引入物理教学

《萨迦格言》是藏族第一部哲理格言诗集,以封建伦理观念为标准,吸收了不少藏族劳动人民的生活经验,有很多富有哲理的名句,[4]其中不少名句蕴含着丰富的物理原理,可摘取并用于高中物理教学。《萨迦格言》中包含很多关于时间的词语,如“当……的时候”“今天”“今生”“很快”“瞬息”“刹那”“一辈子”等,可以帮助学生理解“时刻”和“时间间隔”的概念。很多学生会有“很快”就是“时刻”的错误观念,但实际上“很快”“瞬息”“刹那”都是“时间间隔”。如果学生能理解诗句中的时间概念,课本上的问题就可迎刃而解,相关名句如下:

(1) 当月亮升起来的时候,睡莲开放,红莲却要闭合。

(2) 当阳光普照大地的时候,猫头鹰则变成了瞎子。

(3) 贤者暂时遇到困难,人们不必为他担忧;月亮若被天狗吃了,很快就会得到解脱。

(4) 贤人努力得来的成果,恶人瞬息就能破坏;农夫辛勤种植庄稼,冰雹刹那就能摧毁。

(5) 被命运捉弄的众生,虽有财富也不会享用;再饿也要埋藏食物的乌鸦,一辈子也不肯填饱肚皮。

学生不仅能从物理视角欣赏格言诗,还能从中懂得做人的道理。

3.2 将西藏地区古代技术应用于物理教学

生活在西藏地区的古人已经在利用斜面原理。桥梁技术的最初成果是溜索桥,溜索桥分为平溜、陡溜两种,独索多为平溜,即索的两端系在同一水平位置;若独索两端一高一低,则需两根吊索,一来一去,是为陡溜。溜索桥主要靠重力溜渡,不仅渡人,也渡牲畜和器物,溜索桥的实例可以用于斜面原理的教学。

例1:如图1所示,采用陡溜的方式将质量为20 kg的物体送到河对岸。假设绳索与水平面夹角θ为30°,物体从静止开始匀加速下滑,经t=40 s到达河对岸,位移L=8 m,g取10 m/s2,忽略空气阻力,在此过程中绳对物体的摩擦力为多大?

图1

布达拉宫飞绳游戏 “强嘎塔雪”与溜索桥有异曲同工之妙,可自制简单模型在课堂上给学生展示,让学生知道斜面不仅呈现在课本中,在生活中也应用广泛。

3.3 将西藏传统工艺融入物理教学

西藏强对流天气频繁,局部小气候多,部分地区年平均雷暴日数达85天,是我国强雷暴地区之一。[5]长期居住在高原上的藏民在生产生活中积累了丰富的防止雷电灾害的经验。传统工艺边玛墙在其中发挥了重要作用,布达拉宫的女儿墙是用边玛草和阿嘎土混合制成的边玛墙,非常坚固,在失去水分后,能够起到绝缘的作用。藏族部分建筑的房顶也是用边玛草和阿嘎土制成,屋顶的土层较厚,土层下面是风干了的木头,起到了绝缘的作用,能防止雷电灾害。

除此以外,藏民所制长针、铜箭等金属制品利用了“尖端放电”原理避雷。静电平衡时,电荷只分布在导体外表面,并且越尖锐的地方,电荷的密度越大,周围的电场强度也越大。[6]当带电的雷雨云出现在空中时,农牧民开始插长针、射铜箭等引雷,通过尖端放电,中和云中的电荷,达到避免雷击的目的。

据说,有战士无意间将箭射向边玛草丛,它既没有折断也没有掉落,聪明的藏族祖先便想到把边玛草砌在堡垒上当掩体,在打仗的时候敌人把弓箭射过来,箭就会插进墙体里,既不会折断也不会掉落,起到了“草船借箭”的作用,该实例可以用于动能定理的教学。

例2:一支质量为0.5 kg的箭以10 m/s的水平速度射进边玛墙,并留在其中。若箭射入边玛墙的深度为0.25 m,求箭在边玛墙中运动时受到的平均阻力大小。

3.4 将西藏民间体育活动应用于物理教学

“古朵”是藏民族传统体育项目中的一朵奇葩,在藏语中“古朵”意为抛石绳或投石带,该项目起源于放牧活动,古时用于放牧和驱赶虎豹豺狼,在西藏历史悠久。[7]以前牧区的抛石绳主要用牛皮或者羊皮做成,现在用一些彩色的毛线作为装饰,绳长约1.5米,使用时将石子放在中间枣核形织物中,右手中指抠住套环,使劲抡圆转几圈便可以把石头抛出去,射程可达百米以上(图2)。藏区还有“抛石绳运动会”,这项运动技能可用于讲解曲线运动、圆周运动等物理知识。如使用“古朵”抛石时,抛出的位置不同,石头运动的方向会不同。有经验的牧民根据抛出时的位置、倾角,可以将石头抛得更远。使用“古朵”抛石,抛出石头瞬间,石头将沿抛出时的速度方向运动,从而说明曲线运动中质点在某一点的速度方向为沿曲线在该点的切线方向。

图2

4 结语

物理知识来源于自然和生活,我们从中选取本土资源用于物理教学,可将物理知识讲得通俗易懂,增强物理教学的趣味性,帮助学生理解和掌握物理原理。将本土资源融入物理教学,引导学生用物理知识解决生活中的问题,加深他们对科学、技术、社会、环境之间关系的认识。