当数学的严谨邂逅物理的深邃,当对称的完美碰撞功能的智慧,一场关于“圆”的跨学科思辨在课堂绽放异彩。近日,在我院《数学文化赏析》的课堂上,数学专业的武姝廷老师和物理学专业的许永红老师围绕“从数学对称到物理本质——解析圆形之美的跨学科奥秘”这一主题,为学生们带来了一场跨学科的教学实践,通过两位老师的协同授课,带领学生穿越形式与功能的双重维度,解锁圆形作为“宇宙语言”的深层密码。

数形之舞:毕达哥拉斯的千年回响
数学课堂以“对称性的极致”拉开帷幕。武姝廷老师以清晨树叶上的露珠为引——这滴晶莹的球形,恰是自然界对“最小表面积定律”的完美诠释。以几何画板为笔,勾勒出圆形在平面图形中的独特地位:360度无限旋转对称、任意直径镜像对称,使圆成为唯一突破方向桎梏的“全对称图形”。对比正多边形边数趋近无限却终留棱角的遗憾,学生恍悟毕达哥拉斯学派“圆乃完美化身”的哲学深意。

物性之思:自然选择的生存智慧
物理课堂则将圆形从纸面拉入现实。许永红老师以车轮滚动的视频对比实验切入:方形轮的颠簸与圆形轮的平稳形成强烈视觉冲击,揭示“最小阻力原理”在工程领域的普适性。从毕达哥拉斯“中心火宇宙”的臆想,到开普勒椭圆轨道的实证突破,再到万有引力与离心力的动态平衡,人类认知宇宙的轨迹恰如行星运行——在数学理想与物理现实的张力中,逐渐逼近真理的圆心。行星与果实的球体形态,更成为物理规律与生命演化共谋的生动注脚。数学教师适时补白球体体积公式,揭示表面积最小化背后的能量最优解,完成从公式到原理的闭环论证。

双师共育:打开认知世界的第三只眼
双师联袂的跨学科案例分析将课堂推向高潮,面对“井盖为何是圆形”的经典问题时,学生们积极提问:“如果井盖做成其他形状,比如椭圆形,是否也能避免掉落?这种设计在物理受力上会有何不同?”等等,武姝廷老师以“直径恒等”破解掉落之谜,许永红老师则通过有限元分析展示圆形边缘应力分布优势,双重视角下的答案愈发立体。学生们听后频频点头,时而在笔记本上快速记录,时而抬头凝视公式与图示,时而与同桌低声讨论,思维火花在互动中迸溅。

这堂跨越学科边界的探索之旅,不仅揭开了圆形的双重面纱,更示范了新时代教育的创新范式。数学教师武姝廷以形式逻辑构建认知框架,物理教师许永红以实验验证赋予生命温度,二者如DNA双螺旋般交织上升,培养着学生“既见树木又见森林”的跨界思维。当学生开始用黄金分割审视建筑比例,用最小阻力原理分析动物形态,教育的本质已然显现——不是灌输知识,而是点燃探索世界本质的好奇之火。
圆,这个始于指尖的几何图形,终将在思维的碰撞中,化作理解宇宙的密钥。