省屬公安院校與他校開展基礎物理實驗教學合作機制探究

李東瑋

摘 要：明確省屬公安院校物理實驗課程的定位與教學目標，本著“加強基礎，重視應用，培養能力”為原則，挖掘與周邊理工類本科院校的長期合作機制，抓好物理實驗課程建設規劃，逐步建立并完善面向公安類大學生的科學高效的物理實驗教學體系。

關鍵詞：物理實驗，實驗教學體系，合作機制

基金項目：本項工作系河南警察學院課題成果（項目編號：HNJY-2018-20）。

對于省屬公安院校，如要達成建設全國重點公安院校的目標，第一位的標準是要有一流的教學，培養一流的人才。現代教育界普遍認為，公安工作是涉及文、理、體等多學科的綜合性專業。先進的公安技術分析儀器的創造與使用、交通管理及交通事故的分析等等， 都離不開以物理知識為重要基礎的科學技術。

以河南警察學院為例，物理實驗所涉及的原理和基本技能，是刑事科學技術、交通管理工程、網絡安全等專業的重要理論和實踐支持，是學生接受系統科學實驗方法和實驗技能訓練的開端，是培養公安科技類學生科學實驗能力、提高科學素質的重要基礎。

1 公安理工類專業物理實驗教學現狀

隨著河南警察學院辦學層次的不斷提升，各類具有傳統優勢的公安類專業得到迅猛發展，而作為公共基礎課程的大學物理教育則處境較為尷尬，最不該被忽視的實驗課程至今尚未起步，實驗教學改革啟動十分緩慢。

首先，學院投入公安專業實驗課的人力、財力和物力相對較多，而對基礎物理實驗課的投入相對較少，重視程度遠遠不夠，從而影響了公安學物理實驗的改革與全面發展，相當程度上限制了學生綜合能力的提高和素質教育的推行。其次，由于物理總學時的限制和公安專業課學時的增加，學院對物理實驗課程做出大量刪減，遠未達到理工科大學物理實驗課程的教學基本要求（高等教育出版社2010年版《理工科大學物理實驗課程教學基本要求》指出，物理實驗課程一般不少于54學時）。再次，由于沒有充足實驗設備作為輔助，實際教學中，物理實驗知識傳授與理論課程被迫合二為一，教師講授和學生理解的難度顯著增加。最后，公安專業學生對待物理課程學習的態度總體上比較消極甚至是輕視。公安專業的學生目前學習和就業壓力加大，對待不同課程的態度不同。大學物理教學內容繁雜，理論邏輯嚴密，接受難度較高，又沒有直觀的物理實驗作為輔助教學，所以學生學習的抵觸心理較大，學習積極性不高。有鑒于此， 針對物理實驗課程的教學改革則是十分必要的。

2 與他校合作開展基礎物理實驗教學的現實需求

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展思路、招生規模、師資配置、學校硬件、就業方向等客觀條件，開展基礎物理實驗課程必須考慮以下問題：

1）實驗儀器的購置成本，比如近代實驗用到的邁克爾孫干涉儀，實驗儀器較精密昂貴;2）實驗儀器的耐久能力和維護成本，比如衍射光柵實驗，光柵價格不低且十分易碎;3）實驗教學的場地成本，比如用到氣墊導軌的實驗，場地面積需求較大;4）實驗難度和完成實驗的時間成本，比如主要是電學和光學實驗;5）實驗室維護的人力成本，比如需要專門的具有物理學知識背景的較高學歷人才做相應的日常維護;6）實驗自身與公安實踐的關聯性等。

此外，沒有完善的教學大綱做規劃指導，沒有足夠的人員儲備做技術支撐，沒有相應的硬件軟件做配套支持，沒有成熟的管理經驗可供借鑒。物理實驗室建設籌劃長期停滯于起步階段。為契合學院爭創全國重點公安院校的長期規劃，與周邊兄弟院校合作開展基礎物理實驗教學就成為目前學院的現實選擇。

3 基礎物理實驗教學的課程設置

基礎物理實驗課程按內容可劃分為以下幾類：力學實驗、熱學實驗、電磁學實驗、光學實驗。公安專業由于其自身特殊性，可從中選擇與專業聯系緊密的實驗課題。例如，結合道路交通事故分析可以選擇氣墊導軌進行碰撞（正面、追尾）實驗;利用光敏電阻特性測量實驗儀可以介紹安全防范技術中探測器的物理依據;多功能光學實驗儀可以讓學生了解到如何利用偏振片使照相機清晰地拍攝到玻璃后面的物體，以及如何利用光學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、探傷和測距等應用中具有重要的意義等等。

結合學院基礎物理實驗的實際教學需求，滿足應用型人才的培養目標，可以選擇與公安實踐結合相對緊密的幾類實驗優先開展：

1）測量誤差、不確定度和數據處理。本課程涉及所有自然科學類學術研究和實踐應用的基礎技能。本課程主要訓練學生對于實驗數據處理的基本方法。其內容由以下兩部分組成：（1）有效數字及其運算、實驗誤差的特點及克服方法、不確定度概念及其初步評定方法等;（2）列表法、作圖法、逐差法等常用的實驗數據處理方法。

2）動量守恒定律的驗證。本課程為道路碰撞事故分析的基礎理論和實驗支持。內容包括：（1）觀察彈性碰撞和完全非彈性碰撞現象;（2）驗證碰撞過程中動量守恒和機械能守恒定律。

3）扭擺法測物體轉動慣量。本課程涉及到剛體力學，是工程力學（車輛、建筑等）的基礎理論。內容包括：（1）熟悉扭擺的構造及使用方法，熟悉轉動慣量測試儀的使用方法;（2）學會用扭擺測定幾種不同形狀物體的轉動慣量和彈簧的扭轉常數。

4）用焦利氏秤測量彈簧勁度系數。本課程涉及物理實驗中廣泛使用的力學儀器焦利氏秤。內容包括：（1）了解焦利氏秤的結構、原理并學會正確使用該儀器;（2）測量出彈簧的勁度系數。

5）聲速測量。本課程涉及聲速測量，對聲波定位、探傷和測距等實踐應用具有重要意義。內容包括：（1）分別用共振干涉法、相位比較法和時差法測量介質中的聲速;（2）用逐差法進行數據處理;（3）了解聲速與介質參數的關系。

6）霍爾效應法測磁場。本課程涉及到霍爾效應理論，依據霍爾原理設計的傳感器廣泛應用于各種電力系統。內容包括：（1）了解霍爾效應產生的機理;掌握用霍爾器件測量磁場的原理和基本方法;（2）學習消除伴隨霍爾效應的集中副效應對測量結果影響的方法。

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變換成看得見的圖像，是研究各類機電設備的重要工具。內容包括：（1）了解示波器的基本結構和工作原理。（2）掌握用示波器觀察各種電信號波形、測量電壓和頻率的方法。（3）掌握觀察利薩如圖形的方法。

8）分光計的調節與使用。本課程涉及到常用光學儀器分光計，可用來觀察光譜，觀察察色散現象，同時還可以用于角度的高精度測量。內容包括：訓練分光計的調整技術和技巧，并用它來測量三棱鏡的頂角和最小偏向角，計算出三棱鏡材料的折射率。

9）用牛頓環測透鏡的曲率半徑。本課程為研究等厚干涉的經典實驗，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踐方法。內容包括：（1）觀察光的等厚干涉現象，了解干涉條紋特點;（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理論。內容包括：（1）觀察光的偏振現象，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。

重視物理實驗教學在公安人才培養中的科學引導和夯筑基礎作用，明確省屬公安院校物理實驗課程的定位與教學目標，合理運用物理實驗輔助教學，挖掘與周邊理工類本科院校的長期合作機制，抓好物理實驗課程建設規劃，逐步建立并完善面向公安類大學生的科學高效的物理實驗教學體系。

參考文獻

[1]鄭勇剛，譚立超.公安院校大學物理實驗教學的改革與實踐[J].2009年全國高等學校物理基礎課程教育學術研討會論文集.

[2]楊述武.漫談物理實驗教學改革們[J].物理實驗，2002，22（3）：3～51.