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志科教授邀请我为交大“16级致远荣誉计划全体学生”讲一次(两学时课),《科学思想背后的小故事(2)》课程的第八讲。当时觉得作为交大毕业的三流学生(博士生),能有机会与交大一流学生(本科生)分享知识,很荣幸,就答应了。答应后仔细看了具体要求(附在后面),发现还真不容易准备。老教师遇到新要求。
认真想想,确定了选题《从单摆的等时性谈起--周期、非线性与混沌》。具体内容如下:
引言,单摆的文化史一瞥
伽利略对单摆的研究
惠更斯对单摆的研究
牛顿对单摆的研究
单摆的微幅振动:等时性(积分线性化方程,推导周期,说明等时性)
放松一下:单摆初入中国,古籍中的周期性和思维中的周期律
单摆的微幅振动:阻尼的影响(阻尼自由振动求解,数学意义上的周期与物理意义上的周期,阻尼摆微幅振动的等时性,解释伽利略的观察)
单摆非微幅振动的周期(从动力学方程导出能量积分,得到周期的椭圆积分表达式,给出近似结果)
从单摆到复摆到双摆(力学模型,双摆周期和混沌运动的视频播放)
结束语
三个选题,计划一个是数值工作(非微幅振动摆对等时性的背离),一个是数学推导(近似处理椭圆积分),还有个比较综合性的建模和讨论秋千的阻尼振动。
不知道我上述教案是不是跑题了,我说的好像是小故事背后的科学道理,而不是科学道理背后的小故事。
附:教学要求
每堂课的设计要求:围绕“讲好一个故事,引导一次探究,展现一片领域”的授课理念,具体要求有
1、每次课均以故事的形式引出科学原理或自然定理,凸显“小故事隐藏大道理”的真谛,倡导对简单问题的深入思考;
2、课堂上引导学生从思想上重走先辈走过的学术之路,真实体会科学问题的提出和研究,并在每节课最后提出可以尝试研究的问题。让学生在课堂的学习和课后的研究探索过程中感受到这是一次有趣的科学研究和科学探索经历;
3、经历过故事讲述和科研探索阶段,适度展现相关的学术研究领域,使学生看到一片开阔的学术领域,激发学术研究的热情。
课前:烦请在授课前2天将授课题目和授课PPT发给我,题目将提前发给学生,PPT用于后期学院对该课程授课内容资料的整理。
课后:烦请您针对您授课的内容,拟定1-3个题目并发给我,供学生后期小组论文选题用;同时,学期末课程助教会将选做您题目的小组论文邮件发送给您批阅,分数将计入学生小组论文得分,请知晓。
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GMT+8, 2024-12-23 10:39
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