张思明教育教学艺术系列报道之二
在张思明的数学建模课中,“电视塔问题”是一个典型的案例。它不只生动地体现了张思明“场”的教学思想,而且自然而艺术地体现了学科间知识的综合。
上课伊始,张思明用电脑课件展示了我国各地典型电视塔的照片,同学们兴奋地识别照片上是哪里的电视塔。“你们知道哪些电视塔的高度?谁丈量过?为什么要建那样的高度?”同学们纷纷插话。张思明出示数据:多伦多的电视塔高553米,莫斯科的电视塔高540米,上海的东方明珠塔高468.8米。他给同学讲述了自身打探北京中央电视塔高度的故事。它有405米高。张思明请同学算一算中央电视塔的信号传达半径是多少公里、信号覆盖面积有多大。同学们分小组讨论,大致算出传达半径为72公里,又根据球冠面积公式算出信号覆盖面积大约为16211平方公里。“你们知道北京的面积是多少么?地理课上应该学过吧?”“没有。不知道。”“好,那我告诉大家,北京的面积为16800平方公里。跟大家刚才计算的结果还真的很接近。问题有这么简单吗?”说着,张思明出示了美国卫星拍摄的北京市地图。从图上可以清楚地看到电视塔并非位于北京的城市中心,仅靠电视塔,北面和西面都不能被信号覆盖。“但事实上在北京北面和西面的住户还是能收到电视信号,这是为什么呢?中央电视塔不只向北京传达信号,还要考虑全国各地的观众,那该怎么办呢?”有同学说:“要设中转站。”其他人同意:“对!依靠电离层的反射,可以加大辐射面积。”张思明微笑点头:“很好!大家想到了物理上学到的知识。还能提出几个类似的通信问题吗?”“手机!”“对,就像现在北京市的小灵通。”
接着,张思明又提出问题:“假如我们选择用卫星来解决上述问题,至少发射几颗定点卫星能把全球覆盖?”同学们有的说两颗,有的说三颗,有的说四颗……经过讨论,很快发现两颗卫星不行。对于三颗卫星,多数同学认为可以,少数同学发现了问题
