面向新工科的大学物理小视频制作.pdf
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1、近年来,新工科专业和相关课程建设取得了一定成效大学物理作为新工科专业的基础课程,在培养逻辑思维、打好数理基础方面具有其他课程难以替代的作用为了提高新工科专业中的物理教学效果,深入理解物理原理,本文制作了部分小视频,以学生为主导,凸显新工科专业特色,注重融入爱国元素,讲述物理原理关键词:新工科;物理视频;物理原理中图分类号:文献标识码:文章编号:()【】新工科建设是我国为了主动应对新一轮科技革命与产业变革而采取的战略行动 年月,教育部发布了关于开展新工科研究与实践的通知,拉开了推进新工科建设的帷幕 年和年,教育部两次发布了推荐新工科研究与实践项目的通知,并明确指出新工科建设项目“立足于世界百年未
2、有之大变局的时代背景,立足于新一轮科技革命和产业变革加速演进并处于取得关键突破的历史关口,立足于新工科建设理念与实践的前期探索”,需要“全面践行学生中心、产出导向、持续改进的质量理念,持续提升工程人才培养水平”随着互联网和工业智能的兴起,出现了一批新兴产业如区块链、虚拟现实,而传统产业如机械、焊接、电力等也得到了升级和更新与这些产业相对应的新工科专业包括大数据、云计算、人工智能、智能科学与技术等,以及通过人工智能、机器人等技术进行改造的传统工科专业大学物理是工科人才培养的重要基础课程在新形势下,如何在有不同特点的新工科专业建设中,更有效地发挥大学物理的基础和支撑作用,达到厚植科学精神、夯实科学
3、基础、培育家国情怀的成效,是重要的研究课题在教育部大学物理课程教学指导委员会的组织和推荐下,我们联合全国所高校,开展了“以新工科需求为导向的大学物理资源库建设与推广”项目研究,取得了一定成效在资源库建设中,面向新工科应用,制作了小视频,内容涵盖了力、热、光、电、近等内容,避免仅仅只是工程问题或物理现象的堆砌,而是面向工科背景,注重爱国情怀,利用物理知识予以解释视频一般不超过分钟,形成系列,方便学生学习本文以若干个小视频为例,进行介绍注重爱国情怀选择我国最新的工程技术成果为切入点,制作小视频如小视频北斗系统的工作原理,以我国自主研发的国之重器北斗卫星为例,通过给出的简单公式,讲解了定位的物理原理
4、,讲述了无线电波频率、时延等物理参量的基本关系,视频以年月日在西昌卫星发射中心发射的最后一颗北斗三号全球组网卫星的镜头开始(图),接着介绍了作为四大全球定位系统之一,北斗系统具有定位、导航、授时功能,是我国的国之重器再讲解定位和授时的基本物理原理在定位上,如果不考虑北斗卫星和地面接收机的时延,通过三颗卫星则可以实现定位,但通常时延是存在的,所以需要通过四颗卫星才能实现定位,利用求解方程(),可以得到第期宋峰,等:面向新工科的大学物理小视频制作 具体位置(图)()()()()()()()()()()()()()()()()()式()中,为光速,(,)为第颗卫星的位置坐标 为时延 为卫星的时间和接
5、收机之间的时间差视频中还提及了定位导航中所需要的原子钟、相对论等技术和概念因为北斗卫星运行速度快,并且距离较远,所以不管是在狭义相对论还是广义相对论上,都会产生较大的误差,视频对这种误差进行了计算分析,定量地解释了为什么要在北斗定位过程中要进行相对论修正北斗卫星发射装置定位原理图北斗系统的工作原理小视频新能源之核聚变发电,介绍了核聚变的基本原理和我国的核聚变研究要实现核聚变的自持燃烧,温度、密度和约束时间需要满足一定条件,目前只有磁约束和惯性约束两种方式,可以实现可控核聚变以我国研发的“人造小太阳”托卡马克装置(,)受控核聚变为例,介绍了磁约束原理、装置构成,目前我国的已经实现了亿度持续秒,亿
6、度持续秒,将原纪录延长了倍,处于世界领先地位预计年可以实现可控核聚变发电,获得清洁能源图为小视频中的一些镜头,包括核聚变原理、自持燃烧要求、我国装置已实现的高温持续运转以新工科为背景,凸显新工科特色选取无线通信、显示技术、能源技术等新工科应用为背景,简要讲述相关技术中所蕴含的物理原理如对于显示技术,通过两个短视频,讲述了三原色原理、角色散本领以及显示技术原理,对传统的显像管到现在的液晶显示器()、显示以及最新的技术做了介绍,如图所示着重以为例,从液晶的旋光效应、偏振性等概念,阐述了液晶显示原理式()中,为出射光强,为入射光强,当没有外加电场时,偏振角为,可实现光显示,添加外加电场时为,屏幕变暗
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