融入军事应用实例的大学物理教学研究
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作者:刘影 赵丽丽 郭玉
摘要：文章介绍了近年来在大学物理教学中采用军事应用实例教学的初步探索，分析了实例教学对培养学生科学素养和解决问题方面所起的作用。此研究成果对军队院校物理课程教学满足部队实战化要求具有一定的指导作用。
关键词：军事应用;实例教学;大学物理
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）14-0280-02
一、引言
物理学是研究物质运动规律及其相互作用的科学，是一切工程技术的重要支柱，是自然科学和技术科学的理论基础。当前世界军事领域围绕人才和科技的竞争日趋激烈。可以肯定的是，未来武器装备与物理学的关系将会更加密切，物理课程对于培养高素质军事人才起着重要的作用。在教学中突出军事特色、加强军事应用，提升学员任职后的“战斗力”是目前基础课程亟待解决的问题之一。
在大学物理教学中，利用军事应用实例激发学生学习兴趣在许多院校都在研究。早在1992年陈心中、徐润君就出版了一本《军事中的物理学》[1]。这本书涉及力、热、光、电磁和近代物理方面的军事应用，物理知识面广，具有很高的参考价值。但遗憾的是其中涉及的军事应用年代较早，已落后于现在的武器装备;武警警官学院通过分析古今武器装备中所包含的物理学原理、武器装备对战争的影响，结合教学实践，探讨将物理学的军事应用引入军校大学物理课堂[2];军械工程学院提出科学构建军事特色大学物理教学内容体系，在优化系列课程设置、加强大学物理教学设计等方面进行研究和实践[3];陆军军事交通学院加强物理知识和军事高技术的相互融合，探讨了大学物理与军事应用的关系、军事应用如何走进大学物理课堂以及应注意的问题[4];北京理工大学提出在大学物理教学中通过相关的实例分析对大学生进行军事科技教育，把军事科技知识与发展融入课堂的例题中，增加教学的趣味性和实用性[5]。
本文主要探讨如何将军事应用与大学物理有机结合的问题，提出合理设计课堂军事应用实例服务物理基础教学的理念，通过开放探究式的教学方法，将大学物理原理自如地延伸拓展到军事应用领域，为实现大学物理课程对新型高素质军事人才的育人功能提供有益的借鉴。
二、军事应用实例教学的作用和意义
1.激发学习兴趣。在人类的战争史上，物理学的研究成果在作战手段中担当着急先锋的作用。每一次战争规模的扩大，都伴随着物理学的发展[6]。近年来，军校物理教学面临的一个普遍问题就是学员的学习兴趣不高，学员认为大学物理知识点太多、太杂、太散，上课都是在看教员做公式推导了，枯燥无味，物理学习对他们今后的任职工作帮助不大。笔者在部队调研中发现，毕业3—5年的基层军官对大学物理学了什么内容都忘了，其原因主要是所学的物理知识在部队用不上。出现上述现象主要是因为物理教学改革没有跟上人才培养目标的转变，物理知识与军事应用、部队需要出现了脱节。因此在教学过程中要注重军事应用实例的引入，使军事应用实例贯穿于物理教学的过程中，只有让学员认识到物理学习对其今后任职的帮助，才能激发其学习物理的兴趣，提高其对物理课程的关注度。
2.提高军事素养。通过物理教学可以提高学员的军事素养。正如前面所述，物理学的发展推动着人类科技文明的进步，也影响着战争形态的发展。从原始的投石机，到坦克、飞机的出现，再到现在的信息化作战，都离不开物理原理的一次次突破。因此，紧紧抓住物理与军事之间的联系，在课堂中有意识地将两者融合讲解，对于提高学员对武器装备的掌握起到重要的作用。另外讲授物理学的方法、物理学家的品格也是我们培养优秀指挥人才的一条重要途径。
三、如何在物理教学中引入军事应用实例
我们在物理教学中引入军事应用实例其目的是为大学物理教学服务。因此应用实例的选取和与物理知识的衔接至关重要。
1.实例引入。在讲课前，可根據本堂课教学内容和任务的需要，引入恰当的军事应用实例，设置适当的问题，引起学员探究兴趣和对解决问题的渴望。在这里问题的提出至关重要。
2.物理知识的讲解。在物理知识的讲解过程中要注意对物理基本知识、基本方法、基本思想的讲解，夯实学员的物理基础。同时，要注重对引入问题的呼应，引导学员对问题的分析和解决，让学员体会到应用物理知识解决军事问题的乐趣。
3.注重前沿知识的拓展。物理学是一切科学技术的基础，物理学的发展影响着其他学科的发展，也影响着战争手段的变革。反过来战争手段的更新也促使了物理学的研究进展。在课堂讲授中可以根据物理前沿知识补充军事高新技术方面的应用。作为拓展知识我们可以根据课程需要布置问题让学员查阅，或者通过开设选修课、讲座课的形式让学员们了解。
4.物理与军事有机渗透，融为一体。要以自然贴切的方式将物理学的基本理论、基本思想和基本方法适度适量地延伸到军事应用领域。使学员在学习物理基础知识的同时，学会利用所学知识解决军事问题的方法。从物理原理上看其军事应用：将物理原理直接延伸到相关的军事技术，解释军事技术的物理本质;从军事现象中寻求物理原理：将相关的复杂军事技术问题进行分解、简化和抽象，还原到物理学的基本原理。
四、在物理教学中融入军事应用实例——以多普勒效应教学为例
1.课堂引入。以雷达的测速功能为例，引入多普勒效应。提出测速问题：在战场上，声呐、雷达被广泛用于侦察，这些侦察设备是如何测定敌方武器装备的速度的呢？其中蕴含的物理原理是什么？由此介绍一种物理效应——多普勒效应，结合生活中的经验，让学员们了解什么是多普勒效应。
2.多普勒效应的讲解。多普勒效应是由于波源相对于观察者运动，使观察者接收到的频率与波源发出的频率不同的一种现象。在讲授过程中我们分三种情况即：波源不动，观察者相对波源运动;波源运动，观察者不动和波源和观察者同时运动进行讨论，引导学员得出机械波的普勒效应。以海底声呐探测目标为例题，讲解利用超声波的多普勒效应进行测速的原理。 3.军事应用。现在许多飞机、導弹、战车等高技术武器装备上都装有根据多普勒效应制成的多普勒导航雷达。它们都是利用电磁波的多普勒效应制成的。运用逆向思维方法，在侦察过程中，如果回波频率等于雷达发射的脉冲频率，则表示目标相对于雷达不动;如果回波频率增加，则表示目标接近雷达;回波频率减小，则表示目标远离雷达。根据频率改变的数值，利用电磁波的多普勒公式可以算出相对运动的速度。为了便于判断和观察，目标运动的速度直接在荧光屏上显示出来。例如，俄罗斯米格-23等战斗机就装有多普勒导航系统，美国F-16战隼等轰炸机装有多普勒火控雷达。地面站也应用多普勒效应跟踪卫星并进行测轨。根据多普勒效应利用GPS全球定位系统可以满足现代军事导航三维测速的需要，由此可见。多普勒效应在军事领域的许多部门都被广泛应用。
4.前沿拓展——逆多普勒效应。由于多普勒效应，移动目标容易被雷达等侦察设备捕获，有没有一种和多普勒效应相反的效应干扰侦察设备对目标的测速呢？答案是肯定的，这就是逆多普勒效应。目前研制的新型材料——超材料就具有逆多普勒效应功能。超材料具有负折射率、反常光压和反多普勒效应等诸多天然材料所不具备的超常物理特性，使它在武器平台宽频隐身、超轻宽频天线和低损耗雷达罩等方面，大大提升武器装备的性能。性能超乎寻常的新材料，将为武器装备发展开辟新的空间。
五、结语
本文以多普勒效应一课为例，讨论了如何将军事应用实例引入大学物理课程教学，在传授物理知识的同时，讲授与之相关的武器装备原理，为军校学员学习物理知识，服务部队提供了一种思路。相信这种物理知识—军事应用—科技前沿—军事前沿的讲解，在培养具有高素质军事人才方面能够发挥一定的作用。
参考文献：
[1]陈心中，徐润君.军事中的物理学[M].北京：国防大学出版社，1992.
[2]杜启明，郑春华.将物理学的军事应用引入到军校大学物理的课堂[J].科教导刊（电子版），2016，（6）：71.
[3]张灵振，冯蒙丽，刘进，等.军事特色大学物理教学内容体系研究[J].中国教育技术装备，2016，（22）：78.
[4]张立云，徐筠，张娜.军事应用走进大学物理课堂探讨——以陆军军事交通学院为例[J].军事交通学院学报，2019，（9）：72.
[5]胡海云，缪劲松，刘兆龙.大学物理课堂例题真实化举析——军事篇[J].物理与工程，2016，26（Z1）：26-30.
[6]刘戟锋，屈婷婷，刘杨钺.物理战：带头学科的军事应用及困境[J].南京政治学院学报，2013，（6）：117-121.
Abstract：This paper introduces the preliminary exploration of the application of military application examples in university physics teaching in recent years，and analyzes the role of case teaching in cultivating students' scientific literacy and solving problems.The research results have a certain guiding role for the physics teaching of military academies to meet the actual combat requirements of the troops.
Key words：military application;case teaching;university physics
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