大學(xué)物理學(xué)教學(xué)中的實(shí)證研究

楊宏偉

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 物理系，江蘇 南京 210095）

大學(xué)物理學(xué)教學(xué)中的實(shí)證研究

楊宏偉

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 物理系，江蘇 南京 210095）

由于高考制度的改革，為了減輕中學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力和負(fù)擔(dān)，部分省級(jí)單獨(dú)出題高考的單位，允許學(xué)生選學(xué)選考物理或不考物理，這使得許多新入學(xué)的大學(xué)生都沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過中學(xué)物理學(xué)知識(shí)。這給大學(xué)物理學(xué)教學(xué)帶來了一系列的困難。本文作者根據(jù)這一實(shí)際情況，在大學(xué)物理學(xué)教學(xué)過程中，結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活和學(xué)生所學(xué)專業(yè)及周圍環(huán)境，大膽引入實(shí)證教學(xué)，通過真實(shí)的案例，展示物理學(xué)的基本概念與具體應(yīng)用，活躍了課堂教學(xué)氛圍，加深了教學(xué)印象，使學(xué)生能在快樂中學(xué)習(xí)“枯燥”的概念，加深對(duì)基本理論的理解，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，收到了較好的教學(xué)效果。

物理學(xué)；教學(xué)；實(shí)證；研究

一、受我國(guó)大學(xué)的擴(kuò)招和高考制度的改革影響

由于現(xiàn)在我國(guó)大學(xué)的擴(kuò)招和高考制度的改革，使得許多新入學(xué)的大學(xué)生都沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過中學(xué)物理學(xué)知識(shí)，例如，有些省市的高考，學(xué)生可以選考物理或其他科目中的一門課，由于物理學(xué)這門課對(duì)一般人來講比較難學(xué)，再加上高考時(shí)，物理學(xué)出題一般都比較難，因此，高考時(shí)，為了回避考物理學(xué)，有相當(dāng)一部分同學(xué)就沒有選考物理學(xué)。而當(dāng)這部分沒有選學(xué)物理學(xué)的同學(xué)進(jìn)入大學(xué)后，專業(yè)的需要又要求其在大學(xué)階段繼續(xù)學(xué)習(xí)物理學(xué)知識(shí)，導(dǎo)致大學(xué)物理教學(xué)的難度增加。由于物理學(xué)知識(shí)的理論性較強(qiáng)，大學(xué)中的教學(xué)學(xué)時(shí)非常有限，加上學(xué)生水平參差不齊，對(duì)于中學(xué)沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)過物理學(xué)的同學(xué)來講，大學(xué)又沒法專門抽出時(shí)間為其單獨(dú)補(bǔ)充中學(xué)的物理學(xué)知識(shí)，這使得一部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到很迷茫。上課聽課時(shí)有一種云里霧里的感覺，摸不著頭腦。而大學(xué)所學(xué)物理學(xué)理論的抽象性又增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，但作為大學(xué)教學(xué)，又希望所有學(xué)生都能學(xué)好，至少差距不要太大。為此，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，我們?cè)诮虒W(xué)過程中，緊緊圍繞實(shí)踐和實(shí)證教學(xué)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活，多講應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣，并適當(dāng)降低公式推導(dǎo)的難度，鼓勵(lì)同學(xué)們多利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)、觀察、思考，收到了一定的效果[1-3]。

二、實(shí)證舉例

物理學(xué)知識(shí)是與現(xiàn)實(shí)生活緊密相關(guān)聯(lián)的，平時(shí)在課堂上，由于時(shí)間的限制，一般理論講解較多，而與實(shí)際生活緊密相關(guān)的實(shí)例的講解和列舉較少，為了幫助同學(xué)們理解，特別針對(duì)高中階段沒有學(xué)習(xí)過物理學(xué)，或者來自不要求學(xué)習(xí)物理學(xué)的省份的考生的理解，在這方面，我們做了有益的探索[4，5]。隨著電子信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，移動(dòng)電話得到了極大普及，大學(xué)生幾乎人手一部，走在校園里，學(xué)生個(gè)個(gè)都是機(jī)不離手，有的邊走路邊發(fā)短信或邊打電話，有的則是邊走路邊玩游戲，等等?？梢哉f學(xué)生是離不開移動(dòng)電話了，如果幾分鐘不去看一眼，就好像缺了點(diǎn)什么，渾身不自在。那么，在物理學(xué)教學(xué)中，我們就可以想辦法利用移動(dòng)電話進(jìn)行實(shí)證教學(xué)。例如，在學(xué)習(xí)屏蔽和靜電屏蔽時(shí)，我們可以做這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。將一部移動(dòng)電話放入透明玻璃杯內(nèi)，蓋上蓋子，再撥打這部電話，你可以看到，玻璃杯內(nèi)的這部移動(dòng)電話的指示燈在閃爍，說明電話接通正常。將杯中的移動(dòng)電話放入搪瓷（或金屬）杯中，蓋上蓋子，再撥打這部電話，你會(huì)聽到“你所撥打的電話暫時(shí)無法接通”之類的提示音，這說明移動(dòng)電話的信號(hào)被屏蔽了，這時(shí)，我們?cè)俳Y(jié)合靜電屏蔽理論，講解電磁波的傳播規(guī)律，學(xué)生就更容易接受和理解記憶。這比直接抽象地講解屏蔽的概念和理論更容易讓學(xué)生學(xué)到相關(guān)知識(shí)，可以有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

隨著科技的發(fā)展，電子信息產(chǎn)品種類越來越多，人們對(duì)電子產(chǎn)品的要求越來越高，電子產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)固然很多，但干擾和抗干擾能力是極其重要的指標(biāo)，這些與我們的生活緊密相關(guān)的知識(shí)與物理學(xué)理論也是緊密相關(guān)的。例如，現(xiàn)代社會(huì)生活中，幾乎每個(gè)人都有多張銀行卡或類似的卡。若將它們放在一起，或與移動(dòng)電話等相距較近，就有可能會(huì)失去功能，這就提出了抑制和消除干擾的問題。為了抑制和消除這種干擾，可以采用屏蔽的方法。例如，將銀行卡之類的卡放在金屬盒中，或軟金屬做成的袋子中，例如，包裝香煙或飯店中有時(shí)做菜包裝用的錫箔，就能起到很好的屏蔽外界干擾信號(hào)的作用。又如，臺(tái)式計(jì)算機(jī)的外殼，其六個(gè)側(cè)面，大部分是由金屬組成的，為什么？這是為了盡量減少外界信號(hào)對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)算電路的影響，使計(jì)算機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定。當(dāng)然，也有不用金屬外殼的，那么，它的抗干擾性能就會(huì)大打折扣。特別是工業(yè)部門、野外或用于軍事目的要求較高的計(jì)算機(jī)，在設(shè)計(jì)制造時(shí)，更加注意和強(qiáng)調(diào)外殼對(duì)信號(hào)的屏蔽隔離作用。又如，當(dāng)你打開電視機(jī)的外殼時(shí)，線路板上的一些零部件由一層金屬板封閉著，這說明，這部分零部件要求較高，不能隨便接受外界信號(hào)的干擾，否則信號(hào)很難正確傳遞，所以，要增加一層金屬板，隔離信號(hào)。不了解的人，可能認(rèn)為是為了好看等原因，實(shí)際上，這些都有深刻的物理學(xué)原理，都是可以應(yīng)用物理學(xué)公式進(jìn)行描述的。這些都是為了與外界信號(hào)相互隔離的需要，為了盡可能減少外界信號(hào)的干擾。仍然以打電話為例，在聲音嘈雜的環(huán)境中打電話，怎樣才能讓對(duì)方比較清晰地聽到你的聲音？很容易想到的是說話人提高嗓門，用物理學(xué)的語言來講，叫做提高輸入信號(hào)的強(qiáng)度。但除了提高嗓門提高輸入信號(hào)的強(qiáng)度外，還有一項(xiàng)重要的手段，是絕大多數(shù)人忽略掉的，因?yàn)樵谀闾岣呱らT的時(shí)候，外界的噪聲并沒有減小，因此，對(duì)方對(duì)你的聲音只是有

限地聽到大了一點(diǎn)點(diǎn)。假設(shè)你在嘈雜的環(huán)境中打電話時(shí)，能夠適當(dāng)用另一只手，形成一個(gè)比較密閉的半球狀球殼，使你的嘴巴和電話的拾音器都在這個(gè)半球狀的球殼中間，這時(shí)你再打電話，就會(huì)感覺到信號(hào)相當(dāng)好。為什么？因?yàn)槟愕男纬杀容^密閉的半球狀的手，一方面阻斷了大部分外來的嘈雜的干擾信號(hào)（與空氣相比，嘈雜的干擾信號(hào)不容易透射過肌肉和骨頭這種介質(zhì)），另外，你的手形成的比較密閉的半球狀，自然也構(gòu)成了一個(gè)信號(hào)反射區(qū)，根據(jù)物理學(xué)中的波的反射原理，更有利于你的嘴巴發(fā)出的信號(hào)反射回電話的拾音器，所以，對(duì)方可以聽到更加清晰的聲音。因?yàn)槟阍谠黾佑杏眯盘?hào)的同時(shí)，也減少了噪音的輸入，這就是物理學(xué)中的反射和透射原理的具體應(yīng)用。所以，處處留心皆學(xué)問。

物理學(xué)既是一門很抽象的、理論性很強(qiáng)的學(xué)科，同時(shí)又是一門與實(shí)際生活緊密相聯(lián)系的科學(xué)。有相當(dāng)一部分人認(rèn)為物理學(xué)難學(xué)，所以，許多學(xué)生害怕學(xué)習(xí)物理學(xué)。因此，作為物理學(xué)教師，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，多講物理的應(yīng)用背景，鼓勵(lì)學(xué)生不斷聯(lián)系實(shí)際，勤于思考，老師再多舉應(yīng)用實(shí)例，這樣，在教師和學(xué)生的共同努力下，就能更好地搞好物理教學(xué)，并將物理學(xué)知識(shí)更好地服務(wù)于社會(huì)實(shí)踐。

[1]楊宏偉.強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，促進(jìn)研究性教學(xué)與素質(zhì)教育相結(jié)合[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24（1）：14-16.

[2]楊宏偉.物理學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2012.

[3]楊宏偉.物理教學(xué)中提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的措施[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（3）：124-126.

[4]楊宏偉.對(duì)大學(xué)生科研訓(xùn)練的實(shí)踐與思考[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23（1）：15-16.

[5]周林東.實(shí)證主義與近代物理學(xué)[J].中國(guó)社會(huì)科學(xué)，1983，（5）：37-52.

G642.0

A

1674-9324（2014）04-0092-02

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（2011Z014）；校級(jí)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目（2011sy45）；校級(jí)精品課程建設(shè)立項(xiàng)課題（2011-JP-WLSY）。

楊宏偉（1963-），男，博士，教授，研究方向：計(jì)算物理學(xué)，物理學(xué)教學(xué)。