【通识课堂】当历史遇到物理——《原子时代》双师课堂

发布日期:2023-12-04    浏览次数:

11月28日下午,在3教508教室,通识教学部刘伟与数理教学部白旭峰联合开展了一场妙趣横生的“双师授课”,这是历史与物理的对话,也是人文与自然的共振。本节课以“原子时代”中的现代物理学发展与应用为切入点,从代表人物和主要贡献延伸到在医学领域的重要运用,给学生们带来一场既有广度也有深度的跨学科分析和解读。


本次课程选取必修课《世界科技文明史》的章节知识点,旨在提高学生的思辨能力,了解现代物理学发展对于人类文明的重要意义和推动作用。感受物理学带来的独特魅力,体验物理现象的奇妙之处。刘伟老师以迈克尔孙-莫雷实验和黑体辐射实验为例,引出了现代物理学和经典物理学研究的差别。通过对爱因斯坦相对论的讲解,告诉学生们经典物理学的认识是停留在看得见、摸得着的世界,现代物理学将认识提升到看不见、摸不着,但客观存在的范围。


白旭峰老师讲到,生活中很多现象都可以用物理学的观点进行分析和解答。她抛出一个问题,我们为什么可以看到这个生机盎然的世界。她解释道,这其实是光的折射现象。光从空气进入眼睛内容,依次通过四种屈光介质,但它们折射率不同,我们可以看到事物就是多个折射混合的过程,神奇的是最后光正好在视网膜黄斑中心凹聚集成像。


在讲到现代物理学的应用上,刘伟老师讲到了利用磁力使列车悬浮于轨道之上的磁悬浮列车,解释了隐形飞机不是真的透明看不见,雷达的主要作用和功能,光伏电池和光伏发电。结合国家热点话题“碳达峰”和“碳中和”,解释完成这两个目标核心在于实现两个替代,即在能源消费端实现以电能替代化石能源,在能源生产端实现以可再生能源发电替代化石能源发电。白旭峰老师举了一个现实中常见的例子:“为什么去医院看病做核磁共振都非常贵?”白老师从核磁共振仪器构造入手,它包括磁体、射频发射器、射频接收器、梯度磁场系统、控制系统和计算机体统五大部分。其中磁体产生强磁场,是其核心部件。在医学领域的应用主要是进行医学影像诊断,包括结构成像、功能成像和血管成像。她提到一点,由于核磁共振设备使用寿命长,维护费用也相对较高。设备需要保持高精度、高灵敏度和高稳定性,以保证其可靠性和精度,这就需要定期进行维护和校准。维护和校准需要专业的维修和调试技术人员,而维修人员的工资和维修设备的成本都是巨大的负担。


《世界科技文明史》是一门学科交叉非常明显的课程,既要掌握科技发展的历史脉络,也要了解背后的一般原理,进而明白如何影响人类文明进程,改变人类世界的面貌。这次授课既让学生感受到了历史的厚重感,也体会到物理学的美妙之处。物理不仅仅是那些生硬的公式,更是指引我们去感受大千世界的神奇和魔幻。我们的双师授课仍在继续,这是不同学科下的思维碰撞,更是学生提高思辨力的绝佳时机。