對公安應用物理教學改革的探討
——以貴州警察學院為例

徐 梅

（貴州警察學院，貴州 貴陽 550005）

1 大學物理教改的意義

《大學物理基礎教程》是交通管理專業和刑事技術專業必學的重要學科。它不僅培養學生適應當前高科技發展、增強學生科學素養和對物理前沿研究成果的認識，而且在培養學生的創新精神和科學研究意識等方面具有重要作用[1-2]。然而大學物理在公安院校中重視不夠，公安專業學生認為大學物理和今后工作實踐結合度不高，導致學生學習心理預期下降，學習方式基本上是被動強行灌輸式學習。如何提高學生學習大學物理的積極性，掌握物理學規律和方法、培養獨立思考物理問題的思維能力，從而更好地在新興崛起的物理研究領域發揮其作用，這些問題是作為一名大學物理教育教師亟須思考的問題。本著有利于提高教學質量、提升育人效果為原則，對公安專業的學生開展課程教學調查分析，從調查研究中提煉出幾點突出結論，從結論出發提出新時代背景下教學改革的一些教改思路。

2 問卷調查及結論

以交通管理專業和刑事技術專業的大一學生為調查對象，設計大學物理教學現狀調查問卷。通過問卷調查的方式及時了解學生的學習需求、學習中遇到的問題及困難，引導學生利用多元的新媒體網絡資源自主學習以達到教學高質量的目的[3]。問卷共計140份，有效問卷135份，問卷共設置12個選擇題，題型的設置主要針對學生對課程的認識、學生在學習中產生畏難情緒的地方以及如何激發學生課程學習興趣方面出發。根據調查結果得出以下結論：（1）將近7成的學生認為用高等數學知識來解決物理問題時有必要的；（2）90%以上的學生覺得上大學物理這門課需要增加演示實驗或動畫視頻；（3）6成的同學覺得一學期開設1-2次側重物理應用的小班討論課來輔助教學是有必要的。針對上述較為突出的調查結論，對大學物理提出以下幾點教改思路。

3 大學物理教改思路

3.1 利用高等數學解決物理問題的能力

大學物理很多問題都要借助高等數學中的知識來解決，對于剛接觸高等數學或是知識體系不扎實的學生來說，要想得心應手的運用此工具來解決大學物理遇到的問題是非常難的，學生因此會害怕學習大學物理課。所以，學生應用高等數學的能力要不斷在大學物理教學中加強提高，讓學生感受到通過高等數學去解決物理問題是一件有樂趣的事情。在講學初期，要系統而全面地講解涉及高等數學的物理問題。如質量為M，長為L的均質細棒AB，求轉軸通過棒的中心并和棒垂直的轉動慣量，這就利用高等數學中微積分知識來解決物理問題最好的例子。這是求剛體的轉動慣量，因為剛體是特殊的質點系，每個質元的轉動慣量可表示為I=mr2，這里的細棒是由很多質元構成，所以要想求轉軸通過棒的中心并和棒垂直的轉動慣量，就要用到高等數學中的積分思想來解決。這個過程中轉動慣量是連續變化的，建立一維坐標軸Ox，在距原點x處取一微元dx，O點在AB棒的中點處，如圖1所示。此題中研究的是一維形狀，根據轉動慣量的定義公式可知，為棒的質量線密度，則該微元的質量可表示為，要想求轉軸通過棒的中心并和棒垂直的轉動慣量就要進行積分，此時轉動慣量為

圖1 轉軸通過棒的中心并和棒垂直

3.2 增加較多的物理知識動畫視頻和演示實驗

在大學物理教學中，適當地增加一些物理演示實驗和物理相關知識的動畫視頻會激起學生的求知欲和好奇心，對于學生而言，這樣的教學方式不僅帶給他們一種新鮮感，同時讓學生由原來的被動學習轉變為主動學習。對于老師而言，老師可以擺脫傳統“教”的枯燥教學模式，增加物理知識動畫視頻和演示實驗的過程中，可以和學生互動，讓學生可以邊“玩”邊學，邊“看”邊學。如在講到動量守恒定律時，可以在課上演示動量守恒定律實驗，演示過程中，讓學生參與其中，這樣學生更加深刻地理解動量守恒定律使用的條件和原理。當講到自感現象時，可以加入動畫視頻，動畫會很生動的顯示電流的走向、開關的情況、燈泡亮與熄的情況等等。通過加入動畫視頻學生對自感現象的產生有更加深刻的了解，觀看動畫視頻后再結合理論知識的講解，讓學生對自感現象的原理和解釋有一個更深層次的理解。除此之外，可以引入尖端放電、光柵以及多普勒效應應用在醫學檢驗上的動畫視頻等。

3.3 基于Matlab編程軟件處理教學難點

大學物理中很多知識點抽象且不易理解，要想讓這些較難的知識點直觀、生動地展現在學生面前，Matlab編程軟件可以實現這一目的，通過Matlab編程軟件可以反映出物理現象和規律，它是輔助大學物理課程教學的重要手段之一[4]。比如在講單列波時，學生對波的形成和傳播方向以及振幅、頻率、相位等概念很難理解和區分，這時，可利用Matlab編程軟件，把不同相位波的圖像做成動畫顯示出來（如圖2所示）。

圖2 不同相位的單列波

圖3 單縫衍射

3.4 開展物理應用的小組討論課

每學期開展1-2次的小組討論課，這種小組討論課是結合學生專業而設置的，培養學生對科學的探究精神和對真理的鉆研精神。在學期前期就布置討論課的任務，采取討論和平時分掛鉤的方式，學生的參與度和上心程度會更高，整個過程培養了學生的團隊合作能力和解決問題的能力。討論課的題目為：

（1）將一個生雞蛋和一個熟雞蛋放在水平桌面上讓其旋轉，判斷哪一個是生哪一個是熟，其中的原理是什么？

（2）在一起交通事故中，一質量為m1的車輛以瞬時速度v1與另一輛質量為m2，瞬時速度為v2的車輛相撞，相撞后兩車一起運動數米停下，請分析此過程運用到哪些物理原理？兩車共同運動的速度、有效碰撞速度、兩車的速度變化如何表達？

題目2是針對學生的專業給出的討論題，這道討論題與學生的專業較緊密，對今后他們在工作中對交通事故的研判有很大的用處，加之學生對碰撞知識有一定的基礎，因此學生對這道討論題很感興趣。在設計這道討論題時，有些隱性的問題沒有直接給出，目的是讓學生在討論這道題、查找資料時去思考這里面涉及的知識。結果顯示，有極個別的同學在調研時發現，真實的兩車碰撞要解決車輛變形（即車輛變形與碰撞速度的關系）的問題。通過這種討論課學生不僅能講清楚原理，而且在查閱資料、調研時還能自主地思考問題。因此，開展物理應用小組討論課是行之有效。

4 結語

《大學物理基礎教程》作為今后公安業務工作的理論指南之一，它對培養公安院校學生的物理創新能力、實踐操作能力具有巨大作用。本文以引入高等數學方法、動畫實驗和視頻，開展分組討論、利用Matlab編程軟件等教學輔助手段為導向，旨在提高學生的學習興趣及思考問題的能力，對大學物理教學方法改革進行探討，與傳統教學方式相比呈現出較好的效果。當然，教學改革方面的研究還有待進一步深化和改善，比如要找更多與交通管理專業和刑事技術專業學生專業課相匹配的物理知識，即專業課實戰實例等，這就需要與公安專業的教師溝通交流，挖掘兩個學科之間的銜接元素，同時也需要諸多方面的知識體系有機融合。