文科大学物理演示实验的开设与探讨

周菊林 梅孝安 李蓓 周华林 湖南理工学院 物电学院，湖南 岳阳 414000

文科大学物理演示实验的开设与探讨

周菊林 梅孝安 李蓓 周华林 湖南理工学院 物电学院，湖南 岳阳 414000

针对当代高科技的迅猛发展和时代的要求，许多大学都陆续开设了文科大学物理演示实验，本文总结了文科大学物理演示实验课的特点，分析了开设文科生大学物理演示实验的必要性，并对文科生的大学物理演示实验的开课现状进行了探讨和分析。

文科学生；演示实验；大学物理；物理实验；

students majored in liberal arts； demontrative experiments；college physics；physics experiment；

1.什么是大学物理演示实验

大学物理演示实验是物理实验教学的一个重要环节，它包含经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识，包括力学、分子物理与热学、电磁学、振动与波动、光学、近代物理与综合等一百多个大学物理实验项目，实验项目大多与实际生活、自然现象有关，还有许多项目是利用物理学基本原理结合创造性思维设计制作出来的，集知识性和趣味性于一体，既有古老的经典演示实验, 又有融合多种现代科学技术的演示探索实验，能适应不同专业的学生对物理实验的不同要求，部分演示实验还能充分发挥计算机模拟真实物理环境的能力，实现实验数据的实时监控、收集和处理，具有科学前沿性和浓厚的工程特色。所开设的内容都是经过精心组织设计的，课程结构紧凑，内容生动，深入浅出，小到身边的自然现象，大到现代高新技术，都能在本课程中得到体现。如海市蜃楼、避雷针、超声雾化、静电除尘、3D影视等。

2.开设文科大学物理演示实验课的必要性

在物理教学中，演示实验有着其他辅助教学手段不可替代的作用。通过演示实验，有利于帮助学生直观、形象地理解物理现象的变化规律，形成正确的物理概念，清晰地揭示物理规律，启发学生思维，激发学生学习科学的兴趣和求知欲望。物理学的思想、观点和方法给人以智慧和启迪，是科学素质教育中不可缺少的重要组成部分。对文科学生开设物理实验,拓展物理学的科学普及功能，让文科学生学习一些与现代生活密切相关的物理学基本知识，感受物理学中科学的思维方法,了解物理学与社会发展的密切关系，有利于文科学生文理互补和兼通，有效地提高文科学生的科学素养[1]。在物理演示实验教学中文科学生受益匪浅:

2.1 有利于培养学生的科学思维方法,物理学中体现的科学思维和科学方法不仅适用于物理学本身，同样适用于自然科学和社会学科的各个领域，而且对解决日常工作生活中的各类问题都有着普遍的适用性。物理实验教学有利于学生养成按科学方法思考问题、解决问题的习惯，有效地促进文科学生科学素质的提高和创新能力的发展。

2.2 有利于培养学生辩证唯物主义的世界观, 学习理解物理现象中的对立统一及互相转化、量变与质变、局部与整体、现象与本质、特殊与一般、主要矛盾与次要矛盾、矛盾的主要方面与次要方面等辩证关系，使学生形象而真实地感受唯物辩证法的运用，熏陶和促进学生自觉使用唯物辩证法的思想方法，去观察、理解和处理所遇到的各种问题。

2.3 有利于培养学生科学精神与品德,在学习物理学成果的同时，倡导科学精神、弘扬科学品德，对学生今后的行为规范、价值取向、综合素质和人格的培养起着潜移默化的作用。

2.4 有利于学生形成科学的自然观和审美观，物理学强调人与自然的和谐相处，具有明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征，有利于培养文科学生的科学的审美观，通过对自然科学的探索和研究，去更好地了解自然、利用自然和保护自然，有利于帮助学生树立科学的自然观，纠正以往强单纯强调征服自然、改造自然的偏向，增强热爱自然、保护自然、造福人类的意识，培养学生对社会发展和人类与环境高度关注的社会责任感，促进社会的可持续发展。

3.如何开展文科大学物理演示实验课

由于授课对象是高校文科学生，其教学目标也不同于理工科物理演示实验课，因此，在教学理念、教学内容、教学方法、教学手段上，都应与理工科的物理演示实验有所不同，才能充分提高文科学生的科学文化素养和科学探究精神[2]。结合文科学生的特点，我们在文科学生物理演示实验的课程教学中，做了以下几点改革：

3.1 在教学内容上，结合相关的物理演示项目补充基础物理知识

利用文科物理课程，有针对性地向文科学生介绍补充一些物理基础理论知识,不苛求全面、系统，但应具有一定的涵盖面和完整性，力求用通俗、简洁的语言描述物理现象和规律，避免复杂的物理推导和数学计算。通过身边生活中的物理现象来导入物理基础知识,使学生感悟和认识物理学的重要性，并懂得一些基本的物理原理[3]。

在介绍物理基础知识的同时，介绍一些相关的演示实验项目，如汽车的结构和控制、3D立体影像、光导纤维的工作原理及应用、电磁波的发射与接收、空调制冷、超导与磁悬浮等，使文科学生对当代科技的应用和发展有了基本的了解。如:在模拟电冰箱演示实验中，学生可以观察到压缩机工作时蒸发器和冷凝器的压力大小，还可以轻轻触摸压缩机、蒸发器和冷凝器，感受蒸发器和冷凝器的温度差异，通过学习可以了解到冰箱、空调器的工作原理，从而对热力学第二定律有着进一步的理解，还可以了解到制冷剂这种物质的特性，了解到环保型制冷剂R134a是一种在高压下容易液化又能在低温下汽化的一种工质，标准沸点为-26℃，极易汽化，当它在低温下沸腾汽化时就会大量地吸收周围的热量，这样就可以达到制冷的目的。

在超导磁悬浮的动态演示实验中，该装置是一个盛放高临界温度超导体的简易列车模型，当将一个永磁铁移近超导体表面时，磁通线进入表面超导体内，在超导体内形成很大的磁通密度梯度，感应出高临界电流，从而对永磁铁产生排斥，排斥力随着相对距离的减小而增大，它可以克服超导体的重量，使其悬浮在永磁铁上方的一定高度上。当超导体远离永磁铁移动，在超导体内产生负的磁通密度，感应出反向的临界电流，对永磁铁产生吸力，也可以克服超导体的重量，使其倒挂在永磁铁下方的某个位置上，并可在旋转磁场加速装置作用下，沿轨道以悬浮或倒挂悬浮状态无摩擦地连续运转。

通过学习光导纤维，学生就能明白为什么光线能在光纤中曲折前进，仿佛光线被包层紧紧地封闭在芯线内，就好像自来水只能在水管里流动一样。初步了解光纤通信技术，为什么一对细如蛛丝的光导纤维能同时通一百亿路电话！而一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话。铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，而改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。另外，利用光导纤维制成的内窥镜可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病。光导纤维把胃里的图像传出来，医生就可以窥见胃里的情形，然后根据情况进行诊断和治疗。通过这些实例分析使文科生对现代高科技有进一步的了解。

3.2 在教学理念上强化人文教育

在文科物理教学中，以文科学生易于接受的物理基础知识为载体和出发点，充分发挥物理学的科学教育功能和思想文化教育功能，突出物理思想和科学方法教育，注重展示物理学的文化内涵和人文精神，通过物理思想和人文精神的有机融合,培养学生科学思维能力、创新意识、勇于探求真理的创新精神和求真务实的科学态度，形成科学的世界观，提高文科学生的科学素质，消除科学文化与人文文化之间的隔阂,以适应知识经济时代对大学生知识结构和创新能力的要求。

将学习物理的过程升华为欣赏物理的过程，以物理学的美吸引学生, 以物理学的密切关系，关注物理学在解决能源、环境等社会问题中的积极作用，增强文科学生的科技意识、节能意识、环保意识和社会责任感。指导文科学生用理性的思维去分析问题和解决问题，提高文科学生的科学文化素养[4]。如物理学的发展史、重大物理学的发明发现等对人类生活的巨大推动作用。

3.3 在教学方法上，注重理论教学与实际操作相结合

物理演示实验具有较强的趣味性和知识性，有利于增强文科学生对物理现象的感性认识, 帮助他们直观、形象地理解物理现象和规律，启发学生思维，激发他们学习科学的兴趣和求知欲望。在课堂教学中，按力热电光近代物理等先重点讲授一部分理论知识,然后充分利用演示实验来展开教学。

在教学当中应鼓励学生注重实际操作,积极参与动手实践、探求科学奥秘，在教师指导下亲自动手做一些实验。教师精心为每个实验设计探究性思考题，努力改变学生的学习方式和思维习惯，引导学生展开实验的科学探究，让他们经历科学探究过程，学习科学探究方法，培养科学探究精神，从中树立创新意识，促进学生知识和能力的协调发展。如让学生亲自做鱼洗实验，净手摩擦洗耳，当手的运动速度达到一定值时，洗盆中才会出现水花四溅的现象，通过搓洗学生就会理解只有当手的摩擦力引起的振动频率和洗壁的固有频率相等或接近时产生共振，由于洗底的限制，入射波和反射波相遇叠加形成驻波，从而出现水花四溅的现象[5]。

3.4 教学手段上，案例教学与多媒体教学相结合

将文科类课程的案例教学方法引入文科物理演示实验教学，通过大量生动案例来展现物理，引导学生主动参与案例分析与讨论，使物理演示实验课程变得亲切、有趣，富有吸引力和说服力。

将案例教学与多媒体教学相结合，充分发挥多媒体教学的优势,将抽象的物理概念、常见的物理现象、生动的物理案例，通过图片、动画、视频录像、科教片插播等方式，形象直观地展现出来, 增强课程的表现力和感染力，帮助学生更好地理解物理知识，激发学生学习科学的兴趣。

我们结合文科物理教学，收集和编制了几十个多媒体教学案例，向学生提供有利于素质教育的课堂教学案例。如纳米技术及应用，静电的防治及应用，激光原理与技术，现代能源技术，电磁波与现代通讯，传感器与检测技术，超导与磁悬浮等，使文科学生对当代科技的应用和发展有基本的了解。案例教学与多媒体教学的完美结合，大大提高了文科物理课程的生动性和吸引力。

4.当代大学开设文科大学物理演示实验的现状分析

面向文科学生开设《物理演示实验》也是时代的要求，现在有些大学已开设了文科学生物理演示实验课，如复旦大学开设的《文科物理（理论与实验）》课已发展成国家精品课程，还建立了文科物理实验室（自学物理实验室），对选课学生自由开放，这在全国尚属首例。济南大学则以16课时（1学分）面向文科学生开设了首创的《文科物理实验》短课时通选课，东南大学也开设了文科物理实验， 河北大学工商学院为使文科学生尽早修够素质学分，特开设《文科大学物理演示实验》课程，在湖南大学、湖南师范大学也都向文科学生开设了大学物理演示实验。

我校的文科物理演示实验设定为人文素质课为校选修课，36课时，两个班共一百名学生，采用网上选课的方式，我们针对文科学生的知识特点，在教学内容、教学理念、教学方法和教学手段上都做了相应的改革，并从以下几个方面，指导文科学生开展大学物理演示实验的研究性学习，并作为学生平时成绩考核的基本内容。

4.1 认识一位物理学家

要求每位学生通过查阅文献，至少了解一位自己特别崇拜的物理学家的生平事迹。许多物理学家在科学研究过程中体现出百折不挠的科学精神，一丝不苟的科学态度，求真务实的工作作风。在学习物理学成果的同时，弘扬物理学家的人格品质，对学生素质和人格的培养也起着潜移默化的作用。

4.2 了解一项发明由来

通过查找资料或专利，了解一项物理学相关发明的形成过程、基本原理、设计思路和应用价值，通过研究性学习，进行创新思维、创新方法的熏陶，培养学生的创新意识和创新素质。

4.3 查找一个应用案例

查找物理学在日常生活和所学专业中的应用实例，要求写出详细的调研报告或制作成课件，并挑选部分学生上讲台演讲。培养学生信息收集、检索、研究、整合能力和语言表达能力，激发学习物理的兴趣，同时也为教师开展研究性教学提供丰富的素材。

4.4 撰写一篇心得体会

从任何角度，撰写一篇学习物理演示实验的心得体会，如探究物理问题的方法或思路、学习物理演示实验的收获、物理学与哲学的关系、物理学发展与人类社会发展的关系等，培养学生对社会发展的高度责任感。

5.结语

通过针对文科生大学物理演示实验课的特点并适当进行实验教学改革，使文科学生不仅懂得了身边生活中的物理现象，还可以了解多种现代科学技术的实际应用，弥补了文科学生物理知识的不足，有效地提高文科学生的科学素养[6]。如何更好地开展文科学生的大学物理演示实验也在不断探索与研究中，我们将不断改革创新，充分挖掘学校的教学资源，利用物理演示实验提高文科学生的科学素质和创新能力，共同促进社会的可持续发展。

[1]董军.浅议物理演示实验在物理教学中的作用[J].黑龙江科技信息,2010，01：27～28

[2]方兴安，胡建华.文科大学物理实验开设的实践与思考[J].物理实验,2004,07:31～32

[3]何雄辉.文科物理实验教学的探讨和研究[J].湘潭师范院校学报<自然科学版>,2007，02：43～44

[4]钟晓燕，刘文军.大学物理演示实验教学改革的实践和探索[J].中国科技信息,2010，04：238～239

[5]张智.大学物理演示实验[M].长沙：湖南大学出版社，2008：28～29.

[6]耿爱丛，赵慈，黄英群.浅谈大学物理演示实验的作用及改进措施[J].中国电力教育，2008，06：97～98.

ow to develop college physics demontrative experiments to students majored in liberal arts

Zhou Julin，Mei xiaoan，Li Bei，Zhou Hualin
（School of Physics and Electronic，Hunan Institute of Science and Technol，oYgyueyang hunan414000，China）

It is analysised the characteristics of college physics demontrative experiments to students majored in liberal arts and the benefits of electing college physics demontrative experiments are appointed out,the status quo of college physics demontrative experiments to students majored in liberal arts in our school is also stated。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.156

湖南省教育厅教改资助项目(2009257),湖南理工学院院级资助项目(2010KT16)

周菊林(1968-),女,湖南汨罗人,硕士,湖南理工学院物电学院高级工程师,主要从事大学物理实验教学,研究方向:光学与热学.的真陶冶学生，以物理学家的事迹感化学生。引导学生关注物理学与人类社会发展

DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.142