杜瑞 陳浩 西藏民族大學(xué)附屬中學(xué)

藏族學(xué)生認(rèn)為物理學(xué)科難學(xué)的主因之一是物理教材內(nèi)容與藏族學(xué)生日常生活有較大距離[1]，從而缺乏學(xué)習(xí)興趣，以致物理學(xué)業(yè)成績長期普遍偏低。西藏大學(xué)楊曉榮等研究者發(fā)現(xiàn)90%以上的藏族學(xué)生希望教師在物理教學(xué)中使用具有西藏特色的教學(xué)資源，96.2%的學(xué)生認(rèn)為西藏特色物理教學(xué)資源對(duì)其物理學(xué)習(xí)有幫助[2]，這表明西藏傳統(tǒng)優(yōu)秀文化中蘊(yùn)含的物理知識(shí)和思想可以激發(fā)藏族學(xué)生（以下簡稱“學(xué)生”）學(xué)習(xí)物理的興趣，從而提升學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量，提高物理學(xué)業(yè)成績。筆者在借鑒具有“西藏元素”的高中數(shù)學(xué)情境教學(xué)[3]的基礎(chǔ)上，探究將“西藏元素”融入中學(xué)物理課堂的教學(xué)方法，以下簡稱“西藏元素”物理教學(xué)。

一、“西藏元素”物理教學(xué)的內(nèi)涵

“西藏元素”物理教學(xué)，是教師根據(jù)中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況，將“西藏元素”作為情境創(chuàng)設(shè)背景或者挖掘其中蘊(yùn)含的物理思想、物理知識(shí)適切地融入到物理課堂的一種教學(xué)方法。“西藏元素”是指西藏優(yōu)秀傳統(tǒng)文化?！拔鞑卦亍蔽锢斫虒W(xué)旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科的積極性，樹立良好的學(xué)習(xí)信心，進(jìn)而改善課堂學(xué)習(xí)效率，提高物理學(xué)業(yè)成績的同時(shí)，又促進(jìn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承和發(fā)揚(yáng)。

二、“西藏元素”物理教學(xué)的意義

將藏族傳統(tǒng)文化中蘊(yùn)含的物理思想和知識(shí)融入到課堂教學(xué)中，對(duì)促進(jìn)物理新課程改革的實(shí)施具有重要的意義。一是“西藏元素”與學(xué)生生活緊密相關(guān)，體現(xiàn)了“從生活走向物理”的課改理念；二是源于學(xué)生熟悉的“西藏元素”，易于激發(fā)學(xué)生興趣，增強(qiáng)課堂互動(dòng)，提高教學(xué)效果；三是“從生活走向物理”這一凝練物理思想與知識(shí)的過程，培養(yǎng)了學(xué)生的抽象概括、邏輯推理、歸納類比等能力；四是學(xué)生通過對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的運(yùn)用遷移，強(qiáng)化了“從物理走向社會(huì)”的課改理念；五是從引入“西藏元素”到凝練與應(yīng)用遷移物理知識(shí)與思想的過程中，形成和發(fā)展了學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)；六是教師通過參與“西藏元素”教學(xué)資源的開發(fā)與設(shè)計(jì)，促進(jìn)了自身教學(xué)與教研能力的提升，一定程度上有效地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長。

三、“西藏元素”物理教學(xué)的案例

西藏優(yōu)秀傳統(tǒng)文化里蘊(yùn)含了很多物理知識(shí)和人生哲理，比如《薩迦格言》中與力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)等有關(guān)的知識(shí)、藏族民間傳統(tǒng)犁耕技術(shù)“二牛抬杠”、《時(shí)輪歷精要》中的水盆觀食法、公元14世紀(jì)雍頓·多吉白桑關(guān)于地球左轉(zhuǎn)四季右轉(zhuǎn)的觀點(diǎn)等。下面，就以西藏格言詩、自然現(xiàn)象、農(nóng)耕方式、地理特點(diǎn)、藏民族日常生活等為“西藏元素”，列舉運(yùn)用“西藏元素”物理教學(xué)的案例。

（一）以格言詩為“西藏元素”

藏語“勒謝”，即格言詩，大意是優(yōu)美的語言。格言詩是藏族不朽的文學(xué)作品，不僅記錄了藏民族的傳統(tǒng)文化、特有的思維方式，其中還包含了豐富的物理知識(shí)，體現(xiàn)了藏族先民對(duì)自然的認(rèn)知。比如，《薩迦格言208》（數(shù)字為格言的編號(hào)，以下同）：“國王仗勢過分狂妄，就會(huì)導(dǎo)致最后滅亡；如同雞蛋拋向空中，只有摔碎一個(gè)下場?！蔽覀兛梢詫⑦@句格言進(jìn)行量化改變成一道物理試題，讓學(xué)生來嘗試估算解釋。

例1假設(shè)《薩迦格言208》中的雞蛋質(zhì)量為60g，已知雞蛋殼能承受的最大平均作用力為40N，與地面碰撞時(shí)間為4ms，使雞蛋從距離地面0.5m處自由下落，忽略空氣阻力。請(qǐng)運(yùn)用你所學(xué)的物理知識(shí)，計(jì)算說明雞蛋為什么會(huì)摔碎。

設(shè)計(jì)意圖：將雞蛋拋向空中，不管拋出時(shí)的速度方向如何，拋出后最終都會(huì)在重力的作用下落地。此題在格言詩內(nèi)容的基礎(chǔ)上簡化為自由落體運(yùn)動(dòng)來研究。學(xué)生根據(jù)機(jī)械能守恒定律計(jì)算出雞蛋落地時(shí)的速度，再根據(jù)動(dòng)量定理計(jì)算出雞蛋落地時(shí)受到的平均作用力，會(huì)發(fā)現(xiàn)此力超過了雞蛋能承受的最大平均作用力，所以雞蛋破碎。當(dāng)然，這僅僅是一個(gè)估算，雞蛋拋出時(shí)高度越高，落地時(shí)受到的力也會(huì)越大，摔得也會(huì)越慘。通過這個(gè)演算過程，學(xué)生看到古老的格言詩中竟也包含了自然規(guī)律，達(dá)到用物理觀念進(jìn)行科學(xué)探究的素養(yǎng)培養(yǎng)。同時(shí)讓學(xué)生明白不論什么時(shí)候都要謙虛，否則就會(huì)跌落得很慘的人生道理，滲透了德育培養(yǎng)。

在格言詩中，這種類似的例子還有很多。再如，《薩迦格言42》形容賢者名聲遠(yuǎn)播如花香四溢的詩句，可作熱學(xué)部分的分子動(dòng)理論基本觀點(diǎn)的情境創(chuàng)設(shè)，同時(shí)告訴學(xué)生只要努力學(xué)習(xí)不斷提升自己，成為對(duì)國家和社會(huì)有貢獻(xiàn)的人，不需自己宣揚(yáng)，自會(huì)美名揚(yáng)?！端_迦格言103》有關(guān)麥稈浮于水的詩句，可以和浮力相聯(lián)系；《薩迦格言104》關(guān)于小河大海的描寫，可以和聲學(xué)聯(lián)系等等。很多學(xué)生對(duì)格言詩都比較熟悉，所以在學(xué)習(xí)相應(yīng)的內(nèi)容時(shí)適當(dāng)?shù)丶尤敫裱栽?，?huì)大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（二）以西藏自然現(xiàn)象為“西藏元素”

彩虹在西藏傳統(tǒng)文化中有著美好的寓意。藏族民諺說:“西藏是彩虹的故鄉(xiāng)”。彩虹落地，七彩迸濺，美麗場景令人神往。那彩虹是怎么形成的呢？事實(shí)上，彩虹是太陽光照射到空氣中的雨滴被折射形成弧形七色光的一種光學(xué)現(xiàn)象，見圖1。因此，可以此為情境引導(dǎo)學(xué)生分析彩虹的形成原因。

圖1 彩虹形成圖［4］

例2在西藏常常能看到美麗的彩虹，請(qǐng)根據(jù)人教版選修3-4中光的折射以及光的折射率知識(shí)，試分析彩虹的形成原因。

設(shè)計(jì)意圖：太陽光是復(fù)色光，包含紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光，這七種色光的頻率從紅光到紫光依次增高。依據(jù)折射定律n=sini/sinr以及同種介質(zhì)中光的頻率與折射率的關(guān)系，在入射角相同的情況下，由于七種色光的折射率不同，所以當(dāng)太陽光經(jīng)過空氣中的水珠時(shí)，七種色光的折射角不同，就彼此分開，形成光的色散現(xiàn)象，也就是我們看到的彩虹。所以并沒有什么“虹化現(xiàn)象”，它只是古人對(duì)這些無法解釋的自然現(xiàn)象的一種精神寄托。因此，引導(dǎo)學(xué)生要相信物理、尊重物理、學(xué)好物理，用物理觀念、科學(xué)思維來擦亮自己智慧的眼睛，探尋自然現(xiàn)象背后蘊(yùn)含的科學(xué)規(guī)律，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。還可以向?qū)W生拓展，有時(shí)天空出現(xiàn)的一明一暗兩條同心彩虹的“雙虹美景”，其中顏色稍暗的副虹，是太陽光在水滴中經(jīng)兩次反射而成的，也是一種自然現(xiàn)象，是可以用物理知識(shí)解釋的。

（三）以西藏農(nóng)耕方式為“西藏元素”

西藏地區(qū)使用“二牛抬杠”這種民間傳統(tǒng)犁耕技術(shù)的歷史已有很久，見圖2。據(jù)《西藏王統(tǒng)記》記載：早在公元前2世紀(jì)，藏民族已“制犁與軛，合二牛軛，墾平原以為田”。教學(xué)中，可以用“二牛抬杠”為情境引導(dǎo)學(xué)生思考力的合成相關(guān)知識(shí)。

圖2 “二牛抬杠”耕作圖［5］

例3在全國大多數(shù)地區(qū)我們看到的是一頭牛拉犁耕地，而拉薩郊區(qū)以前的“二牛抬杠”耕作是用兩頭牦牛一起來犁地，為什么要用兩頭牛呢？兩頭牛一定比一頭牛拉犁力氣大嗎？這兩頭牛要怎樣拉犁才能使其合力最大呢？

設(shè)計(jì)意圖：特殊的犁耕方式體現(xiàn)了古代藏族人民的物理觀念和科學(xué)思維。通過這個(gè)情境，學(xué)生們可以看到自己勤勞智慧的先輩們早在公元前2世紀(jì)就明白了這個(gè)力學(xué)知識(shí)，并把它用到了勞動(dòng)實(shí)踐中。熟悉的情境，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)機(jī)，教師趁熱打鐵引導(dǎo)學(xué)生討論分析這其中包含的力學(xué)知識(shí)。通過三個(gè)問題的層層引導(dǎo)，學(xué)生經(jīng)過分析得到，只有當(dāng)兩頭牛一起沿相同方向?qū)Ω苁┘恿Φ淖饔?，才是不同角度合成中合力最大的，如果這兩個(gè)力等大，那么合力則是分力的兩倍。實(shí)際教學(xué)中，班上有不少學(xué)生對(duì)于這一生活場景比較熟悉，學(xué)生們熱情高漲，積極給老師和沒見過這種耕種方式的學(xué)生講解這個(gè)裝置是怎樣連接的，是怎么耕地的，取得了很好的課堂互動(dòng)和教學(xué)效果。

（四）以西藏地理特點(diǎn)為“西藏元素”

西藏位于青藏高原之上，海拔高、空氣稀薄、空氣中的塵埃等雜質(zhì)少，并且緯度低、日照時(shí)間長，每平方米達(dá)到7千瓦時(shí)，年日照期長達(dá)3400小時(shí)，光熱資源極為豐富，是我國太陽輻射能最豐富的地區(qū)。教師設(shè)計(jì)課程使時(shí)可以此引導(dǎo)學(xué)生對(duì)西藏太陽能發(fā)電情況進(jìn)行討論。

例4交流電的發(fā)現(xiàn)給人類的生活帶來了翻天覆地的變化，選修3-2的第五章中就研究了交流電以及遠(yuǎn)距離輸電問題。而在光熱資源豐富的西藏，是怎樣因地制宜開發(fā)太陽能發(fā)電的？你家有沒有太陽能發(fā)電設(shè)備？

設(shè)計(jì)意圖：通過討論以及查閱資料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)西藏有多種發(fā)電方式，其中太陽能發(fā)電一直受到國家的大力支持。拉薩早在上個(gè)世紀(jì)六十年代就已經(jīng)開始使用太陽能發(fā)電，而且西藏自治區(qū)一直致力于推廣太陽能發(fā)電，截止2019年西藏太陽能光伏電站裝機(jī)總?cè)萘课痪尤珖谝?，惠及廣大農(nóng)牧民群眾，而且不少同學(xué)家中也都有太陽能發(fā)電設(shè)備。教師向?qū)W生介紹太陽能發(fā)電原理以及遠(yuǎn)距離輸電知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生感受生活與物理的緊密關(guān)系，樹立學(xué)生用物理觀念思考問題，用科學(xué)思維分析問題，用科學(xué)探究方法研究與解決問題，從而形成良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

（五）以藏民族日常生活為“西藏元素”

在人教版高中物理必修一第二章研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，可以以拉薩雪頓節(jié)、牦牛等日常生活中的西藏元素，創(chuàng)設(shè)關(guān)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題情境。

例5扎西的父親今年8月份開皮卡到拉薩參加雪頓節(jié)，在平直的公路上行駛，自A點(diǎn)以3m/s2的加速度加速行駛了10s運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，這個(gè)過程中卡車駛過了200m。請(qǐng)問汽車在A點(diǎn)的速度是多少？如果扎西的父親到B時(shí)恰看到前方150m處有一頭牦牛在路中央，立即緊急剎車，若剎車的加速度是5m/s2，皮卡是否會(huì)撞到牦牛？

設(shè)計(jì)意圖：以日常生活中的西藏元素創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)同感，通過組織討論，引導(dǎo)學(xué)生在位移、速度、加速度等知識(shí)的理解與應(yīng)用過程中，鞏固所學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)思維處理實(shí)際問題，用科學(xué)探究進(jìn)行問題解釋與證明的能力。

通過“西藏元素”物理教學(xué)，讓學(xué)生在感受西藏文明進(jìn)步歷程的同時(shí)，找到物理學(xué)習(xí)的樂趣與意義，從而開啟物理學(xué)習(xí)的新篇章。然而由于“西藏元素”物理教學(xué)的關(guān)鍵在于“西藏元素”素材，特別是具有物理知識(shí)和思想的“西藏元素”素材。因此，希望更多的同仁參與到素材的收集、整理，以及“西藏元素”物理教學(xué)案例的開發(fā)中，以更好地達(dá)到“西藏元素”物理教學(xué)的目標(biāo)。