融入軍事應(yīng)用實(shí)例的大學(xué)物理教學(xué)研究

劉影 趙麗麗 郭玉

摘要：文章介紹了近年來在大學(xué)物理教學(xué)中采用軍事應(yīng)用實(shí)例教學(xué)的初步探索，分析了實(shí)例教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和解決問題方面所起的作用。此研究成果對(duì)軍隊(duì)院校物理課程教學(xué)滿足部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化要求具有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：軍事應(yīng)用;實(shí)例教學(xué);大學(xué)物理

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2020）14-0280-02

一、引言

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互作用的科學(xué)，是一切工程技術(shù)的重要支柱，是自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。當(dāng)前世界軍事領(lǐng)域圍繞人才和科技的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈?？梢钥隙ǖ氖牵磥砦淦餮b備與物理學(xué)的關(guān)系將會(huì)更加密切，物理課程對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)軍事人才起著重要的作用。在教學(xué)中突出軍事特色、加強(qiáng)軍事應(yīng)用，提升學(xué)員任職后的“戰(zhàn)斗力”是目前基礎(chǔ)課程亟待解決的問題之一。

在大學(xué)物理教學(xué)中，利用軍事應(yīng)用實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣在許多院校都在研究。早在1992年陳心中、徐潤(rùn)君就出版了一本《軍事中的物理學(xué)》[1]。這本書涉及力、熱、光、電磁和近代物理方面的軍事應(yīng)用，物理知識(shí)面廣，具有很高的參考價(jià)值。但遺憾的是其中涉及的軍事應(yīng)用年代較早，已落后于現(xiàn)在的武器裝備;武警警官學(xué)院通過分析古今武器裝備中所包含的物理學(xué)原理、武器裝備對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的影響，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，探討將物理學(xué)的軍事應(yīng)用引入軍校大學(xué)物理課堂[2];軍械工程學(xué)院提出科學(xué)構(gòu)建軍事特色大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容體系，在優(yōu)化系列課程設(shè)置、加強(qiáng)大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究和實(shí)踐[3];陸軍軍事交通學(xué)院加強(qiáng)物理知識(shí)和軍事高技術(shù)的相互融合，探討了大學(xué)物理與軍事應(yīng)用的關(guān)系、軍事應(yīng)用如何走進(jìn)大學(xué)物理課堂以及應(yīng)注意的問題[4];北京理工大學(xué)提出在大學(xué)物理教學(xué)中通過相關(guān)的實(shí)例分析對(duì)大學(xué)生進(jìn)行軍事科技教育，把軍事科技知識(shí)與發(fā)展融入課堂的例題中，增加教學(xué)的趣味性和實(shí)用性[5]。

本文主要探討如何將軍事應(yīng)用與大學(xué)物理有機(jī)結(jié)合的問題，提出合理設(shè)計(jì)課堂軍事應(yīng)用實(shí)例服務(wù)物理基礎(chǔ)教學(xué)的理念，通過開放探究式的教學(xué)方法，將大學(xué)物理原理自如地延伸拓展到軍事應(yīng)用領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理課程對(duì)新型高素質(zhì)軍事人才的育人功能提供有益的借鑒。

二、軍事應(yīng)用實(shí)例教學(xué)的作用和意義

1.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在人類的戰(zhàn)爭(zhēng)史上，物理學(xué)的研究成果在作戰(zhàn)手段中擔(dān)當(dāng)著急先鋒的作用。每一次戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)模的擴(kuò)大，都伴隨著物理學(xué)的發(fā)展[6]。近年來，軍校物理教學(xué)面臨的一個(gè)普遍問題就是學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)員認(rèn)為大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)太多、太雜、太散，上課都是在看教員做公式推導(dǎo)了，枯燥無味，物理學(xué)習(xí)對(duì)他們今后的任職工作幫助不大。筆者在部隊(duì)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)3—5年的基層軍官對(duì)大學(xué)物理學(xué)了什么內(nèi)容都忘了，其原因主要是所學(xué)的物理知識(shí)在部隊(duì)用不上。出現(xiàn)上述現(xiàn)象主要是因?yàn)槲锢斫虒W(xué)改革沒有跟上人才培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變，物理知識(shí)與軍事應(yīng)用、部隊(duì)需要出現(xiàn)了脫節(jié)。因此在教學(xué)過程中要注重軍事應(yīng)用實(shí)例的引入，使軍事應(yīng)用實(shí)例貫穿于物理教學(xué)的過程中，只有讓學(xué)員認(rèn)識(shí)到物理學(xué)習(xí)對(duì)其今后任職的幫助，才能激發(fā)其學(xué)習(xí)物理的興趣，提高其對(duì)物理課程的關(guān)注度。

2.提高軍事素養(yǎng)。通過物理教學(xué)可以提高學(xué)員的軍事素養(yǎng)。正如前面所述，物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)著人類科技文明的進(jìn)步，也影響著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的發(fā)展。從原始的投石機(jī)，到坦克、飛機(jī)的出現(xiàn)，再到現(xiàn)在的信息化作戰(zhàn)，都離不開物理原理的一次次突破。因此，緊緊抓住物理與軍事之間的聯(lián)系，在課堂中有意識(shí)地將兩者融合講解，對(duì)于提高學(xué)員對(duì)武器裝備的掌握起到重要的作用。另外講授物理學(xué)的方法、物理學(xué)家的品格也是我們培養(yǎng)優(yōu)秀指揮人才的一條重要途徑。

三、如何在物理教學(xué)中引入軍事應(yīng)用實(shí)例

我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中引入軍事應(yīng)用實(shí)例其目的是為大學(xué)物理教學(xué)服務(wù)。因此應(yīng)用實(shí)例的選取和與物理知識(shí)的銜接至關(guān)重要。

1.實(shí)例引入。在講課前，可根據(jù)本堂課教學(xué)內(nèi)容和任務(wù)的需要，引入恰當(dāng)?shù)能娛聭?yīng)用實(shí)例，設(shè)置適當(dāng)?shù)膯栴}，引起學(xué)員探究興趣和對(duì)解決問題的渴望。在這里問題的提出至關(guān)重要。

2.物理知識(shí)的講解。在物理知識(shí)的講解過程中要注意對(duì)物理基本知識(shí)、基本方法、基本思想的講解，夯實(shí)學(xué)員的物理基礎(chǔ)。同時(shí)，要注重對(duì)引入問題的呼應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)員對(duì)問題的分析和解決，讓學(xué)員體會(huì)到應(yīng)用物理知識(shí)解決軍事問題的樂趣。

3.注重前沿知識(shí)的拓展。物理學(xué)是一切科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，物理學(xué)的發(fā)展影響著其他學(xué)科的發(fā)展，也影響著戰(zhàn)爭(zhēng)手段的變革。反過來戰(zhàn)爭(zhēng)手段的更新也促使了物理學(xué)的研究進(jìn)展。在課堂講授中可以根據(jù)物理前沿知識(shí)補(bǔ)充軍事高新技術(shù)方面的應(yīng)用。作為拓展知識(shí)我們可以根據(jù)課程需要布置問題讓學(xué)員查閱，或者通過開設(shè)選修課、講座課的形式讓學(xué)員們了解。

4.物理與軍事有機(jī)滲透，融為一體。要以自然貼切的方式將物理學(xué)的基本理論、基本思想和基本方法適度適量地延伸到軍事應(yīng)用領(lǐng)域。使學(xué)員在學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)解決軍事問題的方法。從物理原理上看其軍事應(yīng)用：將物理原理直接延伸到相關(guān)的軍事技術(shù)，解釋軍事技術(shù)的物理本質(zhì);從軍事現(xiàn)象中尋求物理原理：將相關(guān)的復(fù)雜軍事技術(shù)問題進(jìn)行分解、簡(jiǎn)化和抽象，還原到物理學(xué)的基本原理。

四、在物理教學(xué)中融入軍事應(yīng)用實(shí)例——以多普勒效應(yīng)教學(xué)為例

1.課堂引入。以雷達(dá)的測(cè)速功能為例，引入多普勒效應(yīng)。提出測(cè)速問題：在戰(zhàn)場(chǎng)上，聲吶、雷達(dá)被廣泛用于偵察，這些偵察設(shè)備是如何測(cè)定敵方武器裝備的速度的呢？其中蘊(yùn)含的物理原理是什么？由此介紹一種物理效應(yīng)——多普勒效應(yīng)，結(jié)合生活中的經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)員們了解什么是多普勒效應(yīng)。

2.多普勒效應(yīng)的講解。多普勒效應(yīng)是由于波源相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)，使觀察者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率不同的一種現(xiàn)象。在講授過程中我們分三種情況即：波源不動(dòng)，觀察者相對(duì)波源運(yùn)動(dòng);波源運(yùn)動(dòng)，觀察者不動(dòng)和波源和觀察者同時(shí)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)員得出機(jī)械波的普勒效應(yīng)。以海底聲吶探測(cè)目標(biāo)為例題，講解利用超聲波的多普勒效應(yīng)進(jìn)行測(cè)速的原理。

3.軍事應(yīng)用?，F(xiàn)在許多飛機(jī)、導(dǎo)彈、戰(zhàn)車等高技術(shù)武器裝備上都裝有根據(jù)多普勒效應(yīng)制成的多普勒導(dǎo)航雷達(dá)。它們都是利用電磁波的多普勒效應(yīng)制成的。運(yùn)用逆向思維方法，在偵察過程中，如果回波頻率等于雷達(dá)發(fā)射的脈沖頻率，則表示目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)不動(dòng);如果回波頻率增加，則表示目標(biāo)接近雷達(dá);回波頻率減小，則表示目標(biāo)遠(yuǎn)離雷達(dá)。根據(jù)頻率改變的數(shù)值，利用電磁波的多普勒公式可以算出相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度。為了便于判斷和觀察，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的速度直接在熒光屏上顯示出來。例如，俄羅斯米格-23等戰(zhàn)斗機(jī)就裝有多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)，美國(guó)F-16戰(zhàn)隼等轟炸機(jī)裝有多普勒火控雷達(dá)。地面站也應(yīng)用多普勒效應(yīng)跟蹤衛(wèi)星并進(jìn)行測(cè)軌。根據(jù)多普勒效應(yīng)利用GPS全球定位系統(tǒng)可以滿足現(xiàn)代軍事導(dǎo)航三維測(cè)速的需要，由此可見。多普勒效應(yīng)在軍事領(lǐng)域的許多部門都被廣泛應(yīng)用。

4.前沿拓展——逆多普勒效應(yīng)。由于多普勒效應(yīng)，移動(dòng)目標(biāo)容易被雷達(dá)等偵察設(shè)備捕獲，有沒有一種和多普勒效應(yīng)相反的效應(yīng)干擾偵察設(shè)備對(duì)目標(biāo)的測(cè)速呢？答案是肯定的，這就是逆多普勒效應(yīng)。目前研制的新型材料——超材料就具有逆多普勒效應(yīng)功能。超材料具有負(fù)折射率、反常光壓和反多普勒效應(yīng)等諸多天然材料所不具備的超常物理特性，使它在武器平臺(tái)寬頻隱身、超輕寬頻天線和低損耗雷達(dá)罩等方面，大大提升武器裝備的性能。性能超乎尋常的新材料，將為武器裝備發(fā)展開辟新的空間。

五、結(jié)語

本文以多普勒效應(yīng)一課為例，討論了如何將軍事應(yīng)用實(shí)例引入大學(xué)物理課程教學(xué)，在傳授物理知識(shí)的同時(shí)，講授與之相關(guān)的武器裝備原理，為軍校學(xué)員學(xué)習(xí)物理知識(shí)，服務(wù)部隊(duì)提供了一種思路。相信這種物理知識(shí)—軍事應(yīng)用—科技前沿—軍事前沿的講解，在培養(yǎng)具有高素質(zhì)軍事人才方面能夠發(fā)揮一定的作用。

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Abstract：This paper introduces the preliminary exploration of the application of military application examples in university physics teaching in recent years，and analyzes the role of case teaching in cultivating students' scientific literacy and solving problems.The research results have a certain guiding role for the physics teaching of military academies to meet the actual combat requirements of the troops.

Key words：military application;case teaching;university physics