上海市教委和上海市科协共同主办了2020年中学物理教师暑期专题培训。将有七十位高中物理教师参加,两天现场报告和讨论,另外五天有网课和线上讨论。上海市力学学会是承办单位之一,负责力学的两次网课和两次讲座和讨论,每次都是70分钟。学会领导找我讲一次网课,题目我可以自己定。
选题方面,我首先想到的是给高中教师们讲讲真正的力学,而不是物理中的力学部分。合适的选题是振动能量采集,机理比较容易说清楚的是电磁式。而且因为过去参与过项目申报,对电磁式能量采集的关键高密度线圈也知道些通常书上没有的事情。不过,那段时间比较忙,估计没有足够的时间准备PPT,而且效果如何也不好说。其实我一直想准备一个能量采集方面的通俗讲座,但没有机会和时间。说清楚力学与物理的不同,讲讲力学史也挺好,到近现代普朗特和冯·卡门显然不是物理学家了。但我担心老师们可能没有兴趣,而且一个小时时间有些紧,两个小时比较从容。讲过次数最多的还是混沌,教学素材比较多,内容的难易起伏也比较大。听众可以看热闹,也可以听门道。因此保守些,决定用基本现成的素材,讲讲混沌。
混沌的通俗讲座或者说通识性讲座,目前有多个版本PPT。最初是《混沌的科学概念和文化影响》PPTC1,一个小时,实际上内容偏多。在过所高校给本科生与研究生讲过。后来《给初中生讲周期运动和混沌》,从单摆等时性讲起的90分钟讲座,《周而复始与杂乱无章----浅谈周期运动和混沌》PPTC2,只在初中讲过一次。在这个低起点版本PPTC2基础上,有个更强调周期运动相关的技术性内容的深化版本,《从单摆的等时性谈起:周期、非线性与混沌》PPTC3。给交大学生讲过两次,《小故事背后的科学道理》。周期性运动内容更多些,因为有数学分析工具。初中生的讲座PPTC2,后来又向通识方面扩充些, 2小时,作为通识课《无处不在的力学》中的一讲PPTC4,参阅《周期与混沌运动通识课设计》。这个版本也给其他高校本科生和研究生讲过。
给高中老师的版本,计划回到最初版本,但去掉些通识性的内容。这样更聚焦于科学的方面。而且高中老师是成年人,有些说给学生的话也没有必要。但为了便于调节时间,仍保留一部分文化性内容。这个版本PPTC5,估计以后再用的机会也不多。
初步拟定课程大纲如下:
1 引言:混沌现象
2 抛物线映射
3 大师论混沌
4 混沌振子
5 古人说混沌
6 结束语:混沌与非线性思维