之前酷走團齊步過橋的場景
焦作十一中物理老師張懷華記者李巖通訊員王書分攝影
張懷華講解行人過橋時產生的振動信號
焦作這位物理老師帶咱走近科學
“我建議酷走團可以重新規劃線路,避開橋梁,或者是在通過橋梁的時候,不宜齊步走,可以改作便步走,以避免共振對橋梁造成危害。”
已知:酷走團約有60人,33秒內走了69步。假設:酷走團的人均體重為70千克。解答:酷走團的齊步行進相當于將4.2噸的重物每0.478秒舉起和放下一次。
□大河報·大河客戶端記者李巖文圖
微博熱搜第二、2億網友關注、社交平臺主動聯系開賬戶認證……連日來,因測算建筑工地地下水流失數量而警示節約用水、測算酷走團路過公園橋梁時的共振而提示安全隱患、發明防噴泉觸電燈獲國際大賽金獎等諸多“網紅”事件引發關注的焦作十一中物理教師張懷華火得一塌糊涂。
張懷華老師被廣為點贊的背后,到底有哪些特有的努力和支撐?在高中應試教育的大環境下,像張懷華老師這樣有趣、實用、開啟腦洞的另類教學方式,能否持續和推廣?11月14日,大河報·大河客戶端記者來到焦作十一中,專訪了張懷華老師本人。
緣起:酷走團踏步走過橋為啥危險?
酷走是近年來新興起的一種健身形式,在焦作市各大公園、廣場很是常見,引起張懷華注意。
“隊列齊步行進時,隊伍向橋梁施加了一個周期性的驅動力,如果這個周期性驅動力的周期(或頻率)與橋梁的固有周期(或頻率)相等時,橋梁的振動幅度就會逐漸加大,發生共振現象。當橋梁的共振幅度超過了橋梁承受的最大限度時,就會引發橋梁垮塌。”張懷華說,歷史上,已經多次發生隊伍齊步行進引發橋梁共振垮塌的事故。
11月7日,張懷華通過自己的焦作創客微信公眾號發出《焦作人民公園酷走團通過橋梁不宜齊步行進》一文,隨后該話題被轉發至社交平臺,登上了微博熱搜第二名,相關熱門微博引發1.3億閱讀量,關注度頗高。
目前,在公園管理部門要求下,焦作的幾支酷走團已經響應呼吁,改變了原有行進路線。
你知道這些現象的原因嗎?聽聽張懷華老師怎么說
1
煮的時候,湯圓咋會自動翻滾?
11月14日下午,在焦作十一中校園,焦作市創客教育名師工作室主持人、該校物理教師張懷華給大河報·大河客戶端記者講了一個他們此前做過的實驗,證實了湯圓在煮的過程中為何會自動翻滾問題。
張懷華說,湯圓一般皮較厚,餡料與水餃不同,不易破裂,在入水煮后,浸入水的部分因受熱膨脹,浮力變大,逐漸上浮,而使湯圓倒立,此后,這個過程再次往復,使得湯圓出現自動翻滾情況,“有熱脹冷縮的原理,也有浮力的原理。”
2
建筑工地一年白白排掉多少水?
11月5日,焦作十一中袁嘉悅、佑鑫兩位同學組成調查小組,在張懷華的指導下,對焦作市內一處建筑工地一晝夜地下水的排放量進行了測定,有了驚人發現:他們根據管徑、流速等數據測算,該水管1天排水5000噸,月排15萬噸水,可供1.5萬戶使用,排放量巨大。
該測算通過短視頻發布后,引發廣大網友關注,閱讀量達到9000多萬。
張懷華以此建議路面灑水、工地抑塵、花木澆灌、消防用水等用水大戶都盡量來建筑工地地下水排放口取水,以大幅提高這些地下水的利用效率。
3
樹葉落地,為啥總是背面朝天?
11月14日,張懷華還帶著大河報·大河客戶端記者查看了一個司空見慣但很多人都不深入觀察的細節:落在地上的樹葉,總是背面朝上,原因何在?
“很多人以此認為,樹葉落地肯定是背面朝上落下來的,其實是錯誤的。”對此張懷華解釋說,因為植物葉子細胞壁的質地不同,葉子干枯后總是向正面褶皺,形成一個類似鍋蓋的形狀。在墜落過程中,因為空氣阻力等原因,樹葉總是口朝上向下降落,直至地面,但因為這種口朝上落地的狀態不夠穩定,在風力作用下,樹葉總是被吹翻轉,從而形成一個穩定的類似扣在地面鍋蓋的形狀,一直保持。
張老師一講解,大河報·大河客戶端記者也是恍然大悟,而仔細觀察校園內地面的一些落葉,靜止狀態基本都是背面朝上。
堅守踐行物理學科普已經12年初心不改
今年45歲的張懷華老家在周口淮陽,1997年從河南師范大學物理系畢業后到焦作任教,至今已經22年。2007年時,一個發生在焦作北山的典故,讓他走上了物理學公眾科普的道路,從此癡心不改。
張懷華說,當時,焦作北山的縫山針公園內,出現了一個奇怪的現象,只要有人在公園內鼓掌,就能聽到類似鳥鳴的聲音。很多不明白的人就開始相信,這個縫山針公園有靈氣,是鳳凰在鳴叫,縫山針公園應該叫鳳凰山公園,云云。
對此,張懷華沒有迷信,經過他和他帶領學生到現場實際調查和實驗,最終發現,這里的鳴叫聲是聲音在經過多重反射后形成的回聲現象。
“這件事,當年的焦作媒體進行了報道,讓很多老百姓明白了其中道理,影響很大,也從內心深處激發了我進行物理學科普的信念。”張懷華說,加上他小時候受父親從事木匠動手能力強、喜歡寫作等因素影響,就開始對日常生活中的一些現象進行關注,并進行研究解密。
12年來,經過張懷華教育過的學生一批又一批,數不勝數,也成就了很多國家重點大學的高材生,其中不少人還獲得過國內外的創新發明類大獎,并產生了130多項實用新型發明專利。
欣慰影響越來越大曾引央視關注
在張懷華老師的“焦作市創客之家”教室內,由張懷華和學生們自己制作、改造或購買的實驗道具,以及部分留在這里的榮譽證書、獎杯等物品擺放了很多儲物格,在教室后邊甚至還有機器人相關作品。
張懷華說,這里是焦作十一中專門為“焦作市創客之家”這個社團準備的活動空間,平常他會帶著學生們在這里進行一些物理實驗和教學。
“你看看這個黑板上的板書,就是工地地下水白白流失的講解,有了這個講解,掌握了這個理論基礎,大家才去現場進行的測量和調查,從而得出了十分驚人的結論,引起很廣泛關注。”張懷華說。
他說,這個創客之家,最早只是焦作十一中內部的一個興趣社團,但隨著加入學生越來越多,影響越來越大,被焦作市科協命名為焦作市創客之家。
讓張懷華記憶猶新的一個科普案例發生在前不久。安陽市一處高速公路發生詭異車禍,一輛在視頻中出現的車輛神秘消失。此事經大河報、大河客戶端報道后,他進行了多次實驗,最終從光學原理上揭示了事發原因,還引起央視關注,并由他作為主講嘉賓做了專題節目。
“我也沒想到,自己咋就成‘網紅’了!”張懷華說,如果“網紅”能讓物理學科普走得更遠,那也是好事一件。
焦作十一中一位同事認為,張懷華現在爆紅,并非偶然,而是當前物理學科普被長期漠視、不少人思維浮躁而難以沉下心進行思考的必然結果。
心聲“教會思考,盡可能改變應試教育弊病”
對于張懷華老師的物理學科普工作,焦作十一中的不少師生受訪時都表示認同和欽佩。
問及喜不喜歡張老師的物理教學,該校的多位學生都是點贊不斷。“張老師風趣幽默,講的內容又很新鮮,大家上課從來不瞌睡,都是爭著去聽講,真的很受用!”該校一位高一女生說,張懷華老師的教學廣受歡迎,乃至太多學生都是他的“粉絲”,而且是“鐵粉”。
“一不小心,我離‘網紅’這么近!”另一位高三年級的男生說,聽說張老師在網絡上引發關注,他們都很為張老師感到高興,自己也是高興。
“通過張老師的教導,我們遇到很多事情,都會去思考,這個到底是啥原理?也讓我們很多同齡人不再是衣來伸手飯來張口的嬌生慣養孩子。”他說,通過學到的一些物理知識,他們所作的一些發明創造也多次獲獎,還有學生被降低30多分被重點大學錄取,“大家都很有成就感。”
讓張懷華老師感動的,除了學校及焦作市相關部門的支持外,社會上的一些愛心人士也給予了幫助,資助他們購買實驗器材,以及經費,等等。
“中學學習任務重,我們都是通過課余時間進行的創客教學,比如中午、晚上、周末,等等,并沒有影響到孩子們的正常學習時間。”張懷華說,“希望能通過我的努力,讓素質教育在中學能有更大的發展空間,讓孩子們不再是考試的機器,有更多的未來可能性。”