省屬公安院校與他校開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)合作機(jī)制探究

李東瑋

摘 要：明確省屬公安院校物理實(shí)驗(yàn)課程的定位與教學(xué)目標(biāo)，本著“加強(qiáng)基礎(chǔ)，重視應(yīng)用，培養(yǎng)能力”為原則，挖掘與周邊理工類本科院校的長期合作機(jī)制，抓好物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)規(guī)劃，逐步建立并完善面向公安類大學(xué)生的科學(xué)高效的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，合作機(jī)制

基金項(xiàng)目：本項(xiàng)工作系河南警察學(xué)院課題成果（項(xiàng)目編號(hào)：HNJY-2018-20）。

對于省屬公安院校，如要達(dá)成建設(shè)全國重點(diǎn)公安院校的目標(biāo)，第一位的標(biāo)準(zhǔn)是要有一流的教學(xué)，培養(yǎng)一流的人才?，F(xiàn)代教育界普遍認(rèn)為，公安工作是涉及文、理、體等多學(xué)科的綜合性專業(yè)。先進(jìn)的公安技術(shù)分析儀器的創(chuàng)造與使用、交通管理及交通事故的分析等等， 都離不開以物理知識(shí)為重要基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)。

以河南警察學(xué)院為例，物理實(shí)驗(yàn)所涉及的原理和基本技能，是刑事科學(xué)技術(shù)、交通管理工程、網(wǎng)絡(luò)安全等專業(yè)的重要理論和實(shí)踐支持，是學(xué)生接受系統(tǒng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，是培養(yǎng)公安科技類學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。

1 公安理工類專業(yè)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

隨著河南警察學(xué)院辦學(xué)層次的不斷提升，各類具有傳統(tǒng)優(yōu)勢的公安類專業(yè)得到迅猛發(fā)展，而作為公共基礎(chǔ)課程的大學(xué)物理教育則處境較為尷尬，最不該被忽視的實(shí)驗(yàn)課程至今尚未起步，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革啟動(dòng)十分緩慢。

首先，學(xué)院投入公安專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的人力、財(cái)力和物力相對較多，而對基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課的投入相對較少，重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，從而影響了公安學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的改革與全面發(fā)展，相當(dāng)程度上限制了學(xué)生綜合能力的提高和素質(zhì)教育的推行。其次，由于物理總學(xué)時(shí)的限制和公安專業(yè)課學(xué)時(shí)的增加，學(xué)院對物理實(shí)驗(yàn)課程做出大量刪減，遠(yuǎn)未達(dá)到理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)基本要求（高等教育出版社2010年版《理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》指出，物理實(shí)驗(yàn)課程一般不少于54學(xué)時(shí)）。再次，由于沒有充足實(shí)驗(yàn)設(shè)備作為輔助，實(shí)際教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)傳授與理論課程被迫合二為一，教師講授和學(xué)生理解的難度顯著增加。最后，公安專業(yè)學(xué)生對待物理課程學(xué)習(xí)的態(tài)度總體上比較消極甚至是輕視。公安專業(yè)的學(xué)生目前學(xué)習(xí)和就業(yè)壓力加大，對待不同課程的態(tài)度不同。大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容繁雜，理論邏輯嚴(yán)密，接受難度較高，又沒有直觀的物理實(shí)驗(yàn)作為輔助教學(xué)，所以學(xué)生學(xué)習(xí)的抵觸心理較大，學(xué)習(xí)積極性不高。有鑒于此， 針對物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革則是十分必要的。

2 與他校合作開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需求

同部屬公安院校和普通理工類或綜合類院校相比，省屬公安院校受限于發(fā)展思路、招生規(guī)模、師資配置、學(xué)校硬件、就業(yè)方向等客觀條件，開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程必須考慮以下問題：

1）實(shí)驗(yàn)儀器的購置成本，比如近代實(shí)驗(yàn)用到的邁克爾孫干涉儀，實(shí)驗(yàn)儀器較精密昂貴;2）實(shí)驗(yàn)儀器的耐久能力和維護(hù)成本，比如衍射光柵實(shí)驗(yàn)，光柵價(jià)格不低且十分易碎;3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的場地成本，比如用到氣墊導(dǎo)軌的實(shí)驗(yàn)，場地面積需求較大;4）實(shí)驗(yàn)難度和完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間成本，比如主要是電學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn);5）實(shí)驗(yàn)室維護(hù)的人力成本，比如需要專門的具有物理學(xué)知識(shí)背景的較高學(xué)歷人才做相應(yīng)的日常維護(hù);6）實(shí)驗(yàn)自身與公安實(shí)踐的關(guān)聯(lián)性等。

此外，沒有完善的教學(xué)大綱做規(guī)劃指導(dǎo)，沒有足夠的人員儲(chǔ)備做技術(shù)支撐，沒有相應(yīng)的硬件軟件做配套支持，沒有成熟的管理經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)籌劃長期停滯于起步階段。為契合學(xué)院爭創(chuàng)全國重點(diǎn)公安院校的長期規(guī)劃，與周邊兄弟院校合作開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)就成為目前學(xué)院的現(xiàn)實(shí)選擇。

3 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程設(shè)置

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程按內(nèi)容可劃分為以下幾類：力學(xué)實(shí)驗(yàn)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)。公安專業(yè)由于其自身特殊性，可從中選擇與專業(yè)聯(lián)系緊密的實(shí)驗(yàn)課題。例如，結(jié)合道路交通事故分析可以選擇氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行碰撞（正面、追尾）實(shí)驗(yàn);利用光敏電阻特性測量實(shí)驗(yàn)儀可以介紹安全防范技術(shù)中探測器的物理依據(jù);多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀可以讓學(xué)生了解到如何利用偏振片使照相機(jī)清晰地拍攝到玻璃后面的物體，以及如何利用光學(xué)原理測定薄膜的厚度;利用不同方法對聲速的測量，在聲波定位、探傷和測距等應(yīng)用中具有重要的意義等等。

結(jié)合學(xué)院基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)際教學(xué)需求，滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，可以選擇與公安實(shí)踐結(jié)合相對緊密的幾類實(shí)驗(yàn)優(yōu)先開展：

1）測量誤差、不確定度和數(shù)據(jù)處理。本課程涉及所有自然科學(xué)類學(xué)術(shù)研究和實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)技能。本課程主要訓(xùn)練學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法。其內(nèi)容由以下兩部分組成：（1）有效數(shù)字及其運(yùn)算、實(shí)驗(yàn)誤差的特點(diǎn)及克服方法、不確定度概念及其初步評定方法等;（2）列表法、作圖法、逐差法等常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。

2）動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證。本課程為道路碰撞事故分析的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)支持。內(nèi)容包括：（1）觀察彈性碰撞和完全非彈性碰撞現(xiàn)象;（2）驗(yàn)證碰撞過程中動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律。

3）扭擺法測物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。本課程涉及到剛體力學(xué)，是工程力學(xué)（車輛、建筑等）的基礎(chǔ)理論。內(nèi)容包括：（1）熟悉扭擺的構(gòu)造及使用方法，熟悉轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測試儀的使用方法;（2）學(xué)會(huì)用扭擺測定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。

4）用焦利氏秤測量彈簧勁度系數(shù)。本課程涉及物理實(shí)驗(yàn)中廣泛使用的力學(xué)儀器焦利氏秤。內(nèi)容包括：（1）了解焦利氏秤的結(jié)構(gòu)、原理并學(xué)會(huì)正確使用該儀器;（2）測量出彈簧的勁度系數(shù)。

5）聲速測量。本課程涉及聲速測量，對聲波定位、探傷和測距等實(shí)踐應(yīng)用具有重要意義。內(nèi)容包括：（1）分別用共振干涉法、相位比較法和時(shí)差法測量介質(zhì)中的聲速;（2）用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;（3）了解聲速與介質(zhì)參數(shù)的關(guān)系。

6）霍爾效應(yīng)法測磁場。本課程涉及到霍爾效應(yīng)理論，依據(jù)霍爾原理設(shè)計(jì)的傳感器廣泛應(yīng)用于各種電力系統(tǒng)。內(nèi)容包括：（1）了解霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理;掌握用霍爾器件測量磁場的原理和基本方法;（2）學(xué)習(xí)消除伴隨霍爾效應(yīng)的集中副效應(yīng)對測量結(jié)果影響的方法。

7）示波器的使用。本課程涉及到常用儀器示波器，能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見的圖像，是研究各類機(jī)電設(shè)備的重要工具。內(nèi)容包括：（1）了解示波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。（2）掌握用示波器觀察各種電信號(hào)波形、測量電壓和頻率的方法。（3）掌握觀察利薩如圖形的方法。

8）分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用。本課程涉及到常用光學(xué)儀器分光計(jì)，可用來觀察光譜，觀察察色散現(xiàn)象，同時(shí)還可以用于角度的高精度測量。內(nèi)容包括：訓(xùn)練分光計(jì)的調(diào)整技術(shù)和技巧，并用它來測量三棱鏡的頂角和最小偏向角，計(jì)算出三棱鏡材料的折射率。

9）用牛頓環(huán)測透鏡的曲率半徑。本課程為研究等厚干涉的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，有益于理解薄膜干涉的基本原理，后者為薄膜厚度測定的重要實(shí)踐方法。內(nèi)容包括：（1）觀察光的等厚干涉現(xiàn)象，了解干涉條紋特點(diǎn);（2）利用干涉原理測透鏡曲率半徑。

10）偏振光的觀測與研究。本課程涉及到偏振照相的基礎(chǔ)理論。內(nèi)容包括：（1）觀察光的偏振現(xiàn)象，加深偏振的基本概念。（2）觀測布儒斯特角及測定玻璃折射率。（3）觀測橢圓偏振光和圓偏振光。

重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在公安人才培養(yǎng)中的科學(xué)引導(dǎo)和夯筑基礎(chǔ)作用，明確省屬公安院校物理實(shí)驗(yàn)課程的定位與教學(xué)目標(biāo)，合理運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，挖掘與周邊理工類本科院校的長期合作機(jī)制，抓好物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)規(guī)劃，逐步建立并完善面向公安類大學(xué)生的科學(xué)高效的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭勇剛，譚立超.公安院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].2009年全國高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教育學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.

[2]楊述武.漫談物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革們[J].物理實(shí)驗(yàn)，2002，22（3）：3～51.