当一束光照射到某金属上从太空到地球的过程是什么?

关于太空的书写一份海报来吸引读者

亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。

这是一次不可想像的能量大爆炸,宇宙边缘的光到达地球要花

亿年的时间。大爆炸散发的物质在太空中漂游,由许多恒星组成的巨

大的星系就是由这些物质构成的,我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。

原本人们想象宇宙会因引力而不在膨胀,但是,科学家已发现宇宙中有一

“暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。

、宇宙学说认为,我们所观察到的宇宙,在其孕育的初期,集中于

一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在

生后发生大爆炸,从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。

的主要形式是电子、光子、中微子。以后,物质迅速扩散,温度迅速降低。

亿度,化学元素开始形成。温度不断下降,原子不断形成。

宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下,形成恒星系统,恒星系统又

经过漫长的演化,成为今天的宇宙。

}

2013年6月20日,中国进行了首次“太空授课”, 330余名中小学生参加了地面课堂活动,全国8万余所中学6000余万名师生通过电视直播同步收看,这可能是新的世界纪录。

“太空授课”的主讲人为女航天员王亚平。聂海胜辅助授课,张晓光担任摄像师。在大约40分钟的授课中,航天员通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球5个基础物理实验,展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象。他们讲解了实验背后的物理原理,并通过视频与地面课堂师生进行互动交流。

笔者在网上下载了这节课的视频播放给学生看,虽然不是直播,但学生们非常感兴趣,兴致盎然地回答提问,参与讨论,伸长了脖子观看每一个实验,课堂气氛热烈轻松。真没有想到非专业的物理教师把课上得如此生动有趣,深入浅出。笔者从一个物理教师的角度来谈谈这节太空授课的教育艺术和魅力。

语言是人们交流思想、传递信息、表达情感的工具。教师的语言应追求思想性、科学性、艺术性的统一。苏霍姆林斯基说:“教师高度的语言修养,在极大程度上决定着学生在课堂上脑力劳动的效率。”声情并茂的语言会让学生身临其境,简明、准确、层次清楚、富有逻辑性的语言引人入胜,机智风趣的妙语能使大家有会心的欢笑和领悟。下面我们来看看“太空授课”的语言艺术和魅力。

1.清亮、明晰、舒缓、流畅,具有亲和力和感染力

整节课,主讲人女航天员王亚平精力充沛,面带微笑,声音清脆而又甜美,舒缓而又流畅,和学生交流极具亲和力,例如:“怎么样,很厉害吧?在太空失重环境中,我们个个都像是身轻如燕的武林高手。”“嗯,这是一个非常有意思的问题,这样吧,让我首先来给大家表演一个杂技。”“同学们,你们看到这个可爱的、漂亮的小水滴,有没有想到晶莹剔透这个词呢?我真想多做几个,把它们穿成一串水晶项链,送给你们。”“你们看,这个水球像不像是一个透镜,透过它,你们还可以看到我的倒影呢。” 还有网络热门语言“见证奇迹的时刻到了”等。王亚平富有情感的语言感染了学生和观众,激励和鼓舞了学生学习的热情。

2.简明、准确,具有科学性和思想性

某学生提问:“请问您看到的窗外景色和地面上看到的有什么不同吗?能看到UFO吗?星星还会闪烁吗?”王亚平答:“透过舷窗,我们可以看到美丽的地球,还看到日月星辰,但是到目前为止我还没有看到UFO。由于我们处于大气层之外,没有了大气的阻挡和干扰,所以我们看到的星星格外明亮,但是看到的星星就不会闪烁了。同样,由于没有了大气对光的散射作用,我们看到的天空不是蓝色的而是深邃的黑色。另外呢,我要告诉你们一个很奇妙的现象,就是现在我们每天都可以看到16次日出,因为我们每90分钟就可以绕地球一圈。” 回答的语言简明、准确,还科学地回答了星星不会闪烁、天空不是蓝色、可以看到16次日出的原理。王亚平用富有思想性的语言描述在太空中看到的新奇景象,进一步激发了学生对太空的兴趣,点燃了学生探究科学奥秘的热情。

3.形象、直观、生动幽默,具有趣味性和启发性

教学过程中,教师多处引用成语,例如:“悬空打坐”“大力神功”“身轻如燕”“晶莹剔透”等,通过比喻、拟人、对偶、夸张等修辞手法使语言形象、直观,这样可以使物理化抽象为形象,化枯燥为生动,使大家迅速获得感知。她还引用诗句“飞流直下三千尺”,使大家立刻想起在地面上在重力作用下水流的场景。

夸张的语言与实际的反差形成了幽默,增加了课堂的趣味性。王亚平说:“哎,我还有‘大力神功’呢。”她用一根手指轻轻一推,聂海胜飞了出去。(鼓掌)“在太空失重环境中,我们个个都像是‘身轻如燕’的武林高手。”“水的表面张力就会大显神威。”这些幽默夸张的语言也揭示了王亚平拥有“大力神功”和变成“武林高手”的秘诀,也隐约说明水的表面张力为何失去威力,语言具有启发性。

最后她用了一句对偶“飞天梦永不失重,科学梦张力无限”,既点明了上课的主题失重、张力,又寓意双关勉励大家。

亚平老师虽然不是蜜蜂,但是她的语言却像蜜糖一样黏住了学生,滋养着学生,给人以甜美的享受。

1.利用实验情景引入―生动有趣

“太空授课”一开始宇航员以自己为道具做了两个演示实验 :指令长聂海胜给大家表演一个中国功夫片影迷所熟悉的双叉打坐姿势“悬空打坐”,王亚平表演了“大力神功”―用一根手指轻轻一推,聂海胜飞了出去。在太空失重环境中,大家都成了功夫大师。从学生和观众热烈的掌声中可以看出,生动诙谐的实验,一下就把大家带进太空失重环境中,吸引住了学生,激发了学生的兴趣。

2.空中微型实验―新奇有趣

“太空授课”的实验大多选用了微型实验,如弹簧称物重、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球,实验仪器简单易操作,贴近生活,使学生感到亲切、真实。但是在太空环境中,大家所熟悉的实验现象不见了,出现了新奇有趣的现象。例如:太空中的单摆不摆了,给小球一个很小的初速度,它也能绕摆轴做匀速圆周运动。又如:小水滴成球状在空中飘浮,王亚平张嘴把飘浮在空中的水滴吃了进去,这个奇妙的画面引起地面课堂上学生的一阵惊叹。这些意料之外的神奇现象大大激发了学生的求知欲,也有利于学生的主动建构。

3.对比实验―在视觉冲突中激疑,在激发思维后释疑

空中课堂中的实验大多以对比的方式呈现,有天地对比,如弹簧称物重、弹簧振子的振动频率、单摆运动,而且把天地的视频放在一起直接对比播放,现象一目了然。在强烈的视觉冲突中激疑生惑,再对比这些微型实验,实验的仪器一样,操作一样,出现差别的原因就是太空是一个失重的环境。根据差异法可以解释失重是产生这些不同现象的原因。又如陀螺有很好的定轴性,大多数学生对此比较陌生也难以理解。巧妙运用转与不转的陀螺进行对比实验,直观清晰地说明了这一难点。

4.一物多用的系列实验―节约高效

利用现有的器材,进行尽可能多的实验,显示更多的实验现象,充分提高器材的利用效率,挖掘实验潜力,既降低了成本,又节约了时间。比如:利用弹簧和重物做了两个实验,弹簧称物重,弹簧和重物构成了弹簧振子,由振动的频率可以测物体的质量。又如:利用水做了一组实验,从失重的小水滴到水膜的表面张力,再到水球中液体的扩散,在最简单朴素的水中,流淌出不一样的神奇,令人叹为观止。

5.小实验中的高科技―由科学到科技,学以致用

陀螺是大家熟悉的玩具,这种普通使它好像与高科技是绝缘的。然而有很多高科技设备都是用陀螺组合来定向,在宇宙飞船上,也安装了不少利用陀螺的定轴性原理制作的仪器,用来测量航天器的姿态。看似简单的玩具却蕴含了高科技的原理,进一步拓宽了学生的视野,使大家体会到物理学的强大生命力,更好地体现物理学的巨大价值,激发出学生学习科学技术的内在动力。

6.高科技中的大智慧―简单巧妙

在太空中用质量测量仪这一高科技仪器来测质量,其原理却是大家都知道的牛顿第二定律,用普通的、基本的原理设计测量仪器,简单可靠又很巧妙,让学生体会到高科技中的智慧其实是简单朴素的,科技含量很高,却很亲近。

1.师生互动―远在天边,近在眼前

(1)距离近:虽然航天员在太空中授课,通过同步通讯技术,进行视频通话,传播实时画面,他们仿佛就在我们身边,高科技拉近了空间的距离。

(2)情感近:虽然是陌生的教师第一次在遥远的太空上课,但是教师亲切的语言,微笑的面容,真诚的交流,拉近了彼此的距离。我们不是在听一个老学究做科学讲座,好像是在和学长请教谈心。

2.课堂交流―实验碰撞思维,提问深化思维

课堂上,要让学生的思维动起来,单纯的说教是苍白的。“太空授课”是用大量的实验展示直观现象,构建情景,起疑生惑,再用精心的问题设计激发思维,让学生的大脑“动”起来,巧妙地利用实验和问题设计启动思维、激发思维、拓展思维。比如:在太空如何测量质量的教学设计中,首先以“悬空打坐”“大力神功”演示实验创设失重的情景,用“在太空中失重了,是不是也失去了质量”自然转到如何测量质量。接着提出问题:“在生活中你们都是怎样来测量物体的质量呢?”学生提出的方案,在太空中行不行呢?用弹簧测物重的比较实验回答了这个问题,演示了在太空测质量的实验,激发了大家的好奇心。最后通过比较实验演示两个弹簧振子振动频率不一样,我们可不可以利用这一现象设计出一种测质量的方法呢?为学生的进一步思维打开了一个窗口。

3.网络平台―多方位多角度的互动交流

(1)课前,中国载人航天工程网面向全国青少年举办了“我问航天员”―太空授课大型问题征集活动。学校也在学生中征集了想向航天员提出的问题。这样的课前交流抓住了大家感兴趣的话题,使得“太空授课”更加有目的性和针对性。

(2)课后,可以在网络上下载重复观看视频,看不同媒体多角度的报道,也可以发表自己的观点,进行讨论,让大家有多重视角来品味空中课堂。

STS 教育理念是(Science Technology Society)的缩写,是研究科学、技术、社会三者关系的复杂而系统的学科,其核心是强调知识与实践的结合,从实践应用的角度去教授和学习知识。

新一轮的物理课程改革中,把“从生活走向物理,从物理走向社会”作为课程改革的基本理念之一,将物理教学与STS教育有机结合起来,真正实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的新目标。

人教版课本把“航天事业改变着人类生活”作为典型的STS案例写进必修2,本身“神十”上天,“太空授课”同步转播就是科学技术的成功应用,而且影

响着我们的社会生活。航天器是一个高科技的微重力实验室,航天员给我们展现了微重力环境下的各种神奇现象。在课堂上王亚平重点介绍了利用普通玩具陀螺的定轴性设计定向系统的原理,又简要介绍了如何利用太空资源做科学研究,比如在失重环境下,我们可以获取结构更加均匀、完整,尺寸更大的半导体晶体,开展材料的基础研究,通过对比天地的差异,来优化和改进地面的生产工艺。再比如,在失重环境下,冷原子钟的频率稳定度会大大地提高,可以用于未来的高精度卫星导航定位系统。适度的拓展链接,加强应用科学的教育,让学生认识科学的价值,有针对性地激发学生的学习兴趣和创造力,增加知识的实际应用,拓宽学生的知识面和视野,为学生学好科学知识提供原动力。

2.从地球走向太空的人文思考

高科技已经让我们实现了飞天梦,我们的脚步从地球迈向了太空,站在太空,俯瞰地球,我们自然会思考人类、地球、太空的关系。学生们提出了很多好的问题,例如:“在太空有没有上和下的方位感呢?”“天宫的生活用水可以循环使用吗?”“在太空中能看到太空垃圾吗?天宫一号是否有应对太空垃圾的防护措施呢?”“您采取了哪些措施来应对失重环境对身体带来的不利影响?”……“太空授课”给了我们“面对面”去了解太空生活的机会,激发大家去思考太空航行生活如何面对环保、节约、安全等问题。我们要从太空的高度再一次定位人与自然的关系了。

“太空授课”是中国载人航天工程首次尝试在飞行任务中将空间试验与科普活动结合在一起。现场授课让学生见到了抽象的物理公式在现实中的体现,更能激发学生的学习兴趣,让学生们的科学梦张力无限,为了祖国的发展种下了希望的种子。

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