大學物理學教學中的實證研究

楊宏偉

（南京農業大學 理學院 物理系，江蘇 南京 210095）

大學物理學教學中的實證研究

楊宏偉

（南京農業大學 理學院 物理系，江蘇 南京 210095）

由于高考制度的改革，為了減輕中學生的學習壓力和負擔，部分省級單獨出題高考的單位，允許學生選學選考物理或不考物理，這使得許多新入學的大學生都沒有系統地學習過中學物理學知識。這給大學物理學教學帶來了一系列的困難。本文作者根據這一實際情況，在大學物理學教學過程中，結合現實生活和學生所學專業及周圍環境，大膽引入實證教學，通過真實的案例，展示物理學的基本概念與具體應用，活躍了課堂教學氛圍，加深了教學印象，使學生能在快樂中學習“枯燥”的概念，加深對基本理論的理解，促進學生對知識的掌握，收到了較好的教學效果。

物理學；教學；實證；研究

一、受我國大學的擴招和高考制度的改革影響

由于現在我國大學的擴招和高考制度的改革，使得許多新入學的大學生都沒有系統地學習過中學物理學知識，例如，有些省市的高考，學生可以選考物理或其他科目中的一門課，由于物理學這門課對一般人來講比較難學，再加上高考時，物理學出題一般都比較難，因此，高考時，為了回避考物理學，有相當一部分同學就沒有選考物理學。而當這部分沒有選學物理學的同學進入大學后，專業的需要又要求其在大學階段繼續學習物理學知識，導致大學物理教學的難度增加。由于物理學知識的理論性較強，大學中的教學學時非常有限，加上學生水平參差不齊，對于中學沒有認真學習過物理學的同學來講，大學又沒法專門抽出時間為其單獨補充中學的物理學知識，這使得一部分學生在學習中感到很迷茫。上課聽課時有一種云里霧里的感覺，摸不著頭腦。而大學所學物理學理論的抽象性又增加了學生的學習難度，但作為大學教學，又希望所有學生都能學好，至少差距不要太大。為此，結合學生的實際情況，我們在教學過程中，緊緊圍繞實踐和實證教學，結合現實生活，多講應用實例，提高學生學習物理學的興趣，并適當降低公式推導的難度，鼓勵同學們多利用業余時間學習、觀察、思考，收到了一定的效果[1-3]。

二、實證舉例

物理學知識是與現實生活緊密相關聯的，平時在課堂上，由于時間的限制，一般理論講解較多，而與實際生活緊密相關的實例的講解和列舉較少，為了幫助同學們理解，特別針對高中階段沒有學習過物理學，或者來自不要求學習物理學的省份的考生的理解，在這方面，我們做了有益的探索[4，5]。隨著電子信息技術的不斷進步，移動電話得到了極大普及，大學生幾乎人手一部，走在校園里，學生個個都是機不離手，有的邊走路邊發短信或邊打電話，有的則是邊走路邊玩游戲，等等?？梢哉f學生是離不開移動電話了，如果幾分鐘不去看一眼，就好像缺了點什么，渾身不自在。那么，在物理學教學中，我們就可以想辦法利用移動電話進行實證教學。例如，在學習屏蔽和靜電屏蔽時，我們可以做這樣一個實驗。將一部移動電話放入透明玻璃杯內，蓋上蓋子，再撥打這部電話，你可以看到，玻璃杯內的這部移動電話的指示燈在閃爍，說明電話接通正常。將杯中的移動電話放入搪瓷（或金屬）杯中，蓋上蓋子，再撥打這部電話，你會聽到“你所撥打的電話暫時無法接通”之類的提示音，這說明移動電話的信號被屏蔽了，這時，我們再結合靜電屏蔽理論，講解電磁波的傳播規律，學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生學到相關知識，可以有效地提高學生的學習興趣。

隨著科技的發展，電子信息產品種類越來越多，人們對電子產品的要求越來越高，電子產品的質量指標固然很多，但干擾和抗干擾能力是極其重要的指標，這些與我們的生活緊密相關的知識與物理學理論也是緊密相關的。例如，現代社會生活中，幾乎每個人都有多張銀行卡或類似的卡。若將它們放在一起，或與移動電話等相距較近，就有可能會失去功能，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做菜包裝用的錫箔，就能起到很好的屏蔽外界干擾信號的作用。又如，臺式計算機的外殼，其六個側面，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對計算機內部運算電路的影響，使計算機運行更加穩定。當然，也有不用金屬外殼的，那么，它的抗干擾性能就會大打折扣。特別是工業部門、野外或用于軍事目的要求較高的計算機，在設計制造時，更加注意和強調外殼對信號的屏蔽隔離作用。又如，當你打開電視機的外殼時，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的干擾，否則信號很難正確傳遞，所以，要增加一層金屬板，隔離信號。不了解的人，可能認為是為了好看等原因，實際上，這些都有深刻的物理學原理，都是可以應用物理學公式進行描述的。這些都是為了與外界信號相互隔離的需要，為了盡可能減少外界信號的干擾。仍然以打電話為例，在聲音嘈雜的環境中打電話，怎樣才能讓對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，用物理學的語言來講，叫做提高輸入信號的強度。但除了提高嗓門提高輸入信號的強度外，還有一項重要的手段，是絕大多數人忽略掉的，因為在你提高嗓門的時候，外界的噪聲并沒有減小，因此，對方對你的聲音只是有

限地聽到大了一點點。假設你在嘈雜的環境中打電話時，能夠適當用另一只手，形成一個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半球狀的球殼中間，這時你再打電話，就會感覺到信號相當好。為什么？因為你的形成比較密閉的半球狀的手，一方面阻斷了大部分外來的嘈雜的干擾信號（與空氣相比，嘈雜的干擾信號不容易透射過肌肉和骨頭這種介質），另外，你的手形成的比較密閉的半球狀，自然也構成了一個信號反射區，根據物理學中的波的反射原理，更有利于你的嘴巴發出的信號反射回電話的拾音器，所以，對方可以聽到更加清晰的聲音。因為你在增加有用信號的同時，也減少了噪音的輸入，這就是物理學中的反射和透射原理的具體應用。所以，處處留心皆學問。

物理學既是一門很抽象的、理論性很強的學科，同時又是一門與實際生活緊密相聯系的科學。有相當一部分人認為物理學難學，所以，許多學生害怕學習物理學。因此，作為物理學教師，要結合實際應用，多講物理的應用背景，鼓勵學生不斷聯系實際，勤于思考，老師再多舉應用實例，這樣，在教師和學生的共同努力下，就能更好地搞好物理教學，并將物理學知識更好地服務于社會實踐。

[1]楊宏偉.強化實踐環節，促進研究性教學與素質教育相結合[J].實驗技術與管理，2007，24（1）：14-16.

[2]楊宏偉.物理學[M].北京：中國農業出版社，2012.

[3]楊宏偉.物理教學中提高學生主動學習的措施[J].實驗室研究與探索，2010，29（3）：124-126.

[4]楊宏偉.對大學生科研訓練的實踐與思考[J].實驗技術與管理，2006，23（1）：15-16.

[5]周林東.實證主義與近代物理學[J].中國社會科學，1983，（5）：37-52.

G642.0

A

1674-9324（2014）04-0092-02

南京農業大學教育教學改革項目（2011Z014）；校級創新性實驗實踐教學項目（2011sy45）；校級精品課程建設立項課題（2011-JP-WLSY）。

楊宏偉（1963-），男，博士，教授，研究方向：計算物理學，物理學教學。