【新津科技工作者风采】发现物理别样魅力 创新实践培养未来的科学家——汪顺兴
发布时间: 2022-05-20
有这样一群人,他们坚守基层一线,埋头苦干,默默无闻地在各自的专业技术领域深耕不息,悄然闪烁着光芒,他们在平凡的岗位上书写着非凡的事迹,他们在新津区奋力开启“成南新中心、创新公园城”崭新征程中贡献自身力量,他们奏响了新时代科技工作者之歌!
在2022年全国科技工作者日来临之际,让我们一起走进新津区的优秀科技工作者代表的世界,聆听他们平凡生活中不平凡的科技故事。
少年兴则民族兴
少年强则国家强
创新的未来在于青少年!
在汪顺兴老师看来
教师必须肩负起
点燃学生心中创新火种的使命
把自己化身为蜡烛
照亮他们奔赴科学的道路
汪顺兴:让物理回归实验与生活,点燃青少年心中的创新火种
摘要:汪顺兴,2004年毕业于四川师范大学物理教育专业,现就职于四川省新津中学,成都市特级教师,成都市学科带头人,四川省“十佳”优秀科技辅导员,新津区学科带头人,新津区青年优秀教师,新津工匠,中学物理高级教师,中级科技辅导员。荣获全国科创大赛一等奖1次,四川省科技创新成果一等奖1次;拥有申请发明专利2项,实用新型专利6项;辅导学生申请专利二十余项。
2018年,在第33届全国青少年科技创新大赛上,来自新津中学的物理教师汪顺兴荣获全国一等奖。汪老师的获奖作品,实际是对物理教材一个小疏漏的弥补。像这样的作品,汪老师还有不少。
从教18年来,汪老师始终坚持让物理课堂回归实验,通过一个个的小实验,让物理课堂更加形象直观生动。
比如在“伽利略对自由落体运动的研究”这一节,人教版高中物理(必修一)教材将其单独列为一节,编者的原意在强调伽利略的研究方法,培养学生严谨的科学态度。但在执教过程中,汪老师却发现,最重要的实验验证环节被忽视了,整个斜槽实验仅用文字陈述,缺乏具体可行的实验方案。
那么,能不能设计这样一个教具,让学生能够直观准确地证明伽利略的研究结论:做自由落体运动的物体的瞬时速度与所用时间成正比?这是汪老师的“伽利略斜槽实验演示仪”诞生的初衷。
汪老师利用休息时间经过无数次的建模、实验、测试,期间还多次请教就读于电子科大的学生和专业人士,伽利略斜槽实验演示仪终于发明成功,全国赛专家们是这样点评的:“该项目设计制作了伽利略斜槽实验演示仪,借助演示仪可以完成多项实验内容,并可用于多个问题的探究。该项目原理科学、概念清晰、构思巧妙、设计合理,作品实用性强。项目选题新颖,具有实质性创新,对传统方法有突破。作品效果显著,制作规范,具有示范推广价值。”
图1-4 演示仪实物图、金牌、全国一等奖证书和专利证书
让物理学习回归生活
正如伽利略所说,“真理不在蒙满灰尘的权威著作中,而是在宇宙、自然界这部伟大的无字书中。”
物理事实上是一门与生活密切相关的学科,对于它的学习自然也不该仅停留在书本上。汪老师在教学过程中便十分注重引导学生观察生活,从生活中发现问题,并利用所学物理知识,提出可行的解决方案,从而培养学生的创造性思维、动手能力和科学精神。
比如,汪老师和他的团队开发了《劳创课程》,这门课程是全国范围内原创的一门课程,主旨是引导学生在劳动中思考,在劳动中发现问题,在劳动中学习,在劳动中创新。
在一次劳创作业中,学生发现清理窗槽垃圾时很麻烦,于是想到将电吹风反过来用,顺利清除了垃圾,学生提出一个想法:能不能用这样的方式解决校园清扫草地这一难题。汪老师充分认可了同学们的想法,并指引同学们进行创新设计——发明了一种草地剪扫一体机。汪老师首先给同学们拓展了相关的物理知识“伯努利原理”,并且指导同学们对树叶进行建模,进行可行性分析;然后再教同学们到网上搜索风机,引导学生通过风机上的铭牌计算风速,筛选合适的型号,最后进行外观设计(图5),制作,测试(图6-图8),最终成功申请专利(图9)。
图5
图6
图7
图8
图9
再比如,汪老师在家里使用热水器时发现了问题:从打开水龙头到流出热水,总需等待一段时间;而在这段时间里,已经有不少干净的自来水被白白浪费。在汪老师的提示下,学生们开始重视该问题并想办法测量和建模估算:在冬天,以一个家庭每天使用6次热水来计算,每天浪费的干净自来水在18-30L。由此推算一个家庭一年浪费水的量,那将是一个惊人的数字。更何况,不少家庭每天使用热水的次数,远远超过6次!
那么,有没有什么办法可以解决这一问题呢?面对如此“贴近自身又有意义”的问题,学生们甚至生出一股紧迫感,迅速在课堂上展开了“头脑风暴”:“我觉得可以把热水器安装在离出水口近的地方。”
“如果卫生间和厨房都安装上热水器,需要重新预置天然气管道,而且卫生间比较封闭,一氧化碳等废气不能及时排出,安全隐患非常大,极易引起中毒。”
……
最后大家得出结论,“要减少浪费,得从热水器入手,设计一种可以迅速加热的节能热水器。”而“用电”是最快捷且安全的办法。在方案设计的过程中,学生们就运用到了已学的物理知识,比如用焦耳定律、热学知识计算电功率以及相应电热丝的阻值。
汪老师的办公室常常很热闹,一到下课就有学生主动来找他探讨问题。更多时候,汪老师只做点拨指导,尽量让他们自己去思考。
当大家运用“并联”“串联” 等知识设计出节能热水器后,“不容易满足”的汪老师又提出新的问题:希望这个热水器具备设置温度和自动断电的功能。
面对“傻眼”的学生们,汪老师“得逞”般地说:“为什么大家无计可施呢?因为你们的知识储备还不够,还不知道电路设计的知识以及各种传感器的特性,所以不能设计出具有一定智能的热水器。”好奇心是学习的源动力!汪老师已经成功调动起学生们对即将学习的新知识的兴趣,于是,课堂上同学们的学习劲头越来越足,探索欲望越来越强,动手能力越来越好。目前,汪老师已指导二十余名学生申请了国家专利。
“让物理回归实验,回归生活,为祖国培养具有创新意识、科学精神的新时代接班人。”这是物理教师汪顺兴老师教育事业上的执着追求。
来源:成都新津