大学物理学教学中的实证研究

摘要：由于高考制度的改革，为了减轻中学生的学习压力和负担，部分省级单独出题高考的单位，允许学生选学选考物理或不考物理，这使得许多新入学的大学生都没有系统地学习过中学物理学知识。这给大学物理学教学带来了一系列的困难。本文作者根据这一实际情况，在大学物理学教学过程中，结合现实生活和学生所学专业及周围环境，大胆引入实证教学，通过真实的案例，展示物理学的基本概念与具体应用，活跃了课堂教学氛围，加深了教学印象，使学生能在快乐中学习“枯燥”的概念，加深对基本理论的理解，促进学生对知识的掌握，收到了较好的教学效果。

关键词：物理学；教学；实证；研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0092-02

一、受我国大学的扩招和高考制度的改革影响

由于现在我国大学的扩招和高考制度的改革，使得许多新入学的大学生都没有系统地学习过中学物理学知识，例如，有些省市的高考，学生可以选考物理或其他科目中的一门课，由于物理学这门课对一般人来讲比较难学，再加上高考时，物理学出题一般都比较难，因此，高考时，为了回避考物理学，有相当一部分同学就没有选考物理学。而当这部分没有选学物理学的同学进入大学后，专业的需要又要求其在大学阶段继续学习物理学知识，导致大学物理教学的难度增加。由于物理学知识的理论性较强，大学中的教学学时非常有限，加上学生水平参差不齐，对于中学没有认真学习过物理学的同学来讲，大学又没法专门抽出时间为其单独补充中学的物理学知识，这使得一部分学生在学习中感到很迷茫。上课听课时有一种云里雾里的感觉，摸不着头脑。而大学所学物理学理论的抽象性又增加了学生的学习难度，但作为大学教学，又希望所有学生都能学好，至少差距不要太大。为此，结合学生的实际情况，我们在教学过程中，紧紧围绕实践和实证教学，结合现实生活，多讲应用实例，提高学生学习物理学的兴趣，并适当降低公式推导的难度，鼓励同学们多利用业余时间学习、观察、思考，收到了一定的效果[1-3]。

二、实证举例

物理学知识是与现实生活紧密相关联的，平时在课堂上，由于时间的限制，一般理论讲解较多，而与实际生活紧密相关的实例的讲解和列举较少，为了帮助同学们理解，特别针对高中阶段没有学习过物理学，或者来自不要求学习物理学的省份的考生的理解，在这方面，我们做了有益的探索[4，5]。随着电子信息技术的不断进步，移动电话得到了极大普及，大学生几乎人手一部，走在校园里，学生个个都是机不离手，有的边走路边发短信或边打电话，有的则是边走路边玩游戏，等等。可以说学生是离不开移动电话了，如果几分钟不去看一眼，就好像缺了点什么，浑身不自在。那么，在物理学教学中，我们就可以想办法利用移动电话进行实证教学。例如，在学习屏蔽和静电屏蔽时，我们可以做这样一个实验。将一部移动电话放入透明玻璃杯内，盖上盖子，再拨打这部电话，你可以看到，玻璃杯内的这部移动电话的指示灯在闪烁，说明电话接通正常。将杯中的移动电话放入搪瓷（或金属）杯中，盖上盖子，再拨打这部电话，你会听到“你所拨打的电话暂时无法接通”之类的提示音，这说明移动电话的信号被屏蔽了，这时，我们再结合静电屏蔽理论，讲解电磁波的传播规律，学生就更容易接受和理解记忆。这比直接抽象地讲解屏蔽的概念和理论更容易让学生学到相关知识，可以有效地提高学生的学习兴趣。

随着科技的发展，电子信息产品种类越来越多，人们对电子产品的要求越来越高，电子产品的质量指标固然很多，但干扰和抗干扰能力是极其重要的指标，这些与我们的生活紧密相关的知识与物理学理论也是紧密相关的。例如，现代社会生活中，几乎每个人都有多张银行卡或类似的卡。若将它们放在一起，或与移动电话等相距较近，就有可能会失去功能，这就提出了抑制和消除干扰的问题。为了抑制和消除这种干扰，可以采用屏蔽的方法。例如，将银行卡之类的卡放在金属盒中，或软金属做成的袋子中，例如，包装香烟或饭店中有时做菜包装用的锡箔，就能起到很好的屏蔽外界干扰信号的作用。又如，台式计算机的外壳，其六个侧面，大部分是由金属组成的，为什么？这是为了尽量减少外界信号对计算机内部运算电路的影响，使计算机运行更加稳定。当然，也有不用金属外壳的，那么，它的抗干扰性能就会大打折扣。特别是工业部门、野外或用于军事目的要求较高的计算机，在设计制造时，更加注意和强调外壳对信号的屏蔽隔离作用。又如，当你打开电视机的外壳时，线路板上的一些零部件由一层金属板封闭着，这说明，这部分零部件要求较高，不能随便接受外界信号的干扰，否则信号很难正确传递，所以，要增加一层金属板，隔离信号。不了解的人，可能认为是为了好看等原因，实际上，这些都有深刻的物理学原理，都是可以应用物理学公式进行描述的。这些都是为了与外界信号相互隔离的需要，为了尽可能减少外界信号的干扰。仍然以打电话为例，在声音嘈杂的环境中打电话，怎样才能让对方比较清晰地听到你的声音？很容易想到的是说话人提高嗓门，用物理学的语言来讲，叫做提高输入信号的强度。但除了提高嗓门提高输入信号的强度外，还有一项重要的手段，是绝大多数人忽略掉的，因为在你提高嗓门的时候，外界的噪声并没有减小，因此，对方对你的声音只是有限地听到大了一点点。假设你在嘈杂的环境中打电话时，能够适当用另一只手，形成一个比较密闭的半球状球壳，使你的嘴巴和电话的拾音器都在这个半球状的球壳中间，这时你再打电话，就会感觉到信号相当好。为什么？因为你的形成比较密闭的半球状的手，一方面阻断了大部分外来的嘈杂的干扰信号（与空气相比，嘈杂的干扰信号不容易透射过肌肉和骨头这种介质），另外，你的手形成的比较密闭的半球状，自然也构成了一个信号反射区，根据物理学中的波的反射原理，更有利于你的嘴巴发出的信号反射回电话的拾音器，所以，对方可以听到更加清晰的声音。因为你在增加有用信号的同时，也减少了噪音的输入，这就是物理学中的反射和透射原理的具体应用。所以，处处留心皆学问。

物理学既是一门很抽象的、理论性很强的学科，同时又是一门与实际生活紧密相联系的科学。有相当一部分人认为物理学难学，所以，许多学生害怕学习物理学。因此，作为物理学教师，要结合实际应用，多讲物理的应用背景，鼓励学生不断联系实际，勤于思考，老师再多举应用实例，这样，在教师和学生的共同努力下，就能更好地搞好物理教学，并将物理学知识更好地服务于社会实践。

参考文献：

[1]杨宏伟.强化实践环节，促进研究性教学与素质教育相结合[J].实验技术与管理，2007，24（1）：14-16.

[2]杨宏伟.物理学[M].北京：中国农业出版社，2012.

[3]杨宏伟.物理教学中提高学生主动学习的措施[J].实验室研究与探索，2010，29（3）：124-126.

[4]杨宏伟.对大学生科研训练的实践与思考[J].实验技术与管理，2006，23（1）：15-16.

[5]周林东.实证主义与近代物理学[J].中国社会科学，1983，（5）：37-52.

基金项目：南京农业大学教育教学改革项目（2011Z014）；校级创新性实验实践教学项目（2011sy45）；校级精品课程建设立项课题（2011-JP-WLSY）。

作者简介：杨宏伟（1963-），男，博士，教授，研究方向：计算物理学，物理学教学。

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