高校物理實驗教學中融入德育*
——“楊氏模量實驗”為例

紅 蘭 張曉燕

（呼倫貝爾學院 內(nèi)蒙古海拉爾 021008）

“學生德育”是中國新世紀的基本教育理念。以“以人為本”的道德建設(shè)為核心，以“以德為本”為核心的道德建設(shè)。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]中，提出了用愛國來強化民族意識，這是把社會主義核心價值觀貫穿于全民素質(zhì)的重要內(nèi)容。堅持以改革、創(chuàng)新、以時代為中心的思想教育工作；要使高校德育工作真正深入到高校德育工作的各個環(huán)節(jié)，就需要把德育工作與學校的實際工作結(jié)合起來。為此，各個專業(yè)的老師都要在實踐中，物理學是學生在物理教學中必須具備的基本素質(zhì)。在進行科學探究、科學態(tài)度和責任心方面，對提高大學生科學探究能力和科學態(tài)度有著十分關(guān)鍵的作用[2]。因此在大學物理實驗中引入德育教育是非常必要的。高校物理材料的真實性和純樸性，有利于學生在學習和掌握學科的基礎(chǔ)上，使他們的精神內(nèi)核得到提升，從而獲得更多的啟發(fā)性思維。高校物理的德育素材豐富多樣。高校物理教學適宜進行多種主題的德育教學，使各類德育的核心價值觀深深扎根在學生的心中，而將學科知識和德育要素有機地融合起來，唯有通過持續(xù)的雕琢，方能使其更加完善。因此，本文以“楊氏模量實驗”為例，通過實驗課堂教學設(shè)計，說明了如何把德育要素融入物理實驗課堂教學中，使德育目標落實到物理實驗教學中，使學生在大學物理教學中不僅能夠掌握實驗操作技能技術(shù)，又能從中要樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，培養(yǎng)具有“學”“思”相結(jié)合的優(yōu)秀人才。

一、大學物理實驗教學中融入德育教育的必要性

隨著德育教育理念的不斷普及和推廣下，使我國對大學生的其定位與目標以及國家支柱的培養(yǎng)有了新的、更高的要求。在高校的實際教學過程中，大學生的德育教育不應該局限于思想政治類課程，而是應該滲透到所有的學科領(lǐng)域。

二、德育教育融入物理實驗教學環(huán)節(jié)的基本思路圖

課程教學全過程設(shè)計分為七個環(huán)節(jié)。第一個環(huán)節(jié)是課程引入，在這個環(huán)節(jié)，老師可以借助科學家的故事，加強學生科學素質(zhì)與創(chuàng)造力的培養(yǎng)。第二環(huán)節(jié)是通過講述實驗原理，將事物是普遍聯(lián)系起來的思想教育融入其中。第三環(huán)節(jié)介紹了本次實驗使用的儀器，讓學生從實驗儀器的改進過程中體驗科學發(fā)展觀，提高學生的安全環(huán)保意識。第四環(huán)節(jié)是實驗步驟，通過親手操作實驗，讓學生深刻理解實踐是檢驗真理的唯一標準。第五個環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)處理，從而間接培養(yǎng)學生的合作意識和社會責任感。第六個環(huán)節(jié)是實驗拓展，讓學生認識到人是有主觀能動性的。

三、“德育教育”實驗教學—以楊氏模量實驗為例

1.課程引入

沒有科學家孜孜不倦的工作，就沒有人能夠理解物理學的過程。教師通過講述科學家的事跡，可以為物理實驗教學課堂增添一人文色彩，使教學更加有趣，同時還可以提升學生探究的興趣同時培養(yǎng)學生對科學的嚴謹和追求；培養(yǎng)學生正確的人生價值觀念。托馬斯·楊，這個被譽為天才的天才，有著廣泛的遠見。他的研究成果包括光學，聲學和流體動力學；船舶工程，潮汐理論，毛細作用；力學，文學，生理學…當然，他也同樣精通彈性力學[3]。特別是對于胡克和彈性模數(shù)，后世的人們將垂直的彈性模數(shù)稱為楊氏模量，即正向應力與線性變形的比率。我們最應該向他學習的，是他敢于挑戰(zhàn)牛頓的權(quán)威，敢于挑戰(zhàn)牛頓所倡導的“光粒子說”。作為學術(shù)領(lǐng)域的專家，托馬斯·楊提出的問題非但沒有得到任何的贊同，相反，他們認為托馬斯·楊就是一個神經(jīng)病。在學術(shù)界的巨大壓力下，托馬斯·楊從來沒有放棄，反而變得更加勇敢，他通過自己的努力，用光的干涉現(xiàn)象來證實自己的看法。這為科學工作者的科學認識和科學研究奠定了基礎(chǔ)。光的干涉現(xiàn)象的提出閃耀著托馬斯·楊不屈不撓的奮斗精神和堅韌不拔的精神。

2.實驗原理

將楊氏模量的基本原理引入到教學中，可以與“一切事物都是普遍聯(lián)系的”這一思想科學觀相融合[4]。在課堂上，透過胡克和楊氏彈性系數(shù)的關(guān)系，使同學們了解到一切事物都處在普遍聯(lián)系之中，以及所有的一切都是一個普遍聯(lián)系的有機整體。最后，我們要將楊氏彈性模量的整體研究過程升華為生活中要堅持用聯(lián)系的觀點觀察和處理事物，具體的從一個連接的視角去看待、去了解與掌握事物的真正關(guān)系、去具體地剖析。在課堂上，老師可以向?qū)W生展示楊氏模數(shù)產(chǎn)生的全過程。使學生認識到，沒有什么是絕對的，都是有局限的。只有打破常規(guī)思維的束縛，才能推動科學的持續(xù)發(fā)展。在教學中，我們要不斷地學習、不斷地去尋找、去發(fā)現(xiàn)、去了解，通過實際來驗證和發(fā)展事實。

從楊氏彈性模量理論和生活中的實際應用出發(fā)，都體現(xiàn)了它在工程中的重要作用以及不可或缺的地位。可以說，沒有楊氏彈性系數(shù)，構(gòu)件的受力就無法進行估算。楊氏彈性系數(shù)的重要意義以及在實踐中的廣泛運用，可以增強大學生的民族自信，增強他們的愛國情懷，并能使其發(fā)揚光大，使其把自己的理想與民族的發(fā)展結(jié)合起來，不怕困難，敢于開拓。

3.實驗儀器

楊氏彈性模量的常規(guī)測量儀在進行測試之前，往往要花費很長的時間來對其進行校準，不僅浪費實驗操作者寶貴的時間，而且測量結(jié)果的偏差也極大。研究人員通過不斷艱苦的工作，在保證設(shè)備的安全和環(huán)境保護的前提下，對楊氏彈性模量測定裝置進行了改造。采用光柵法對楊氏彈性測量計的光桿進行了改造，可以縮短試驗之前的調(diào)試時間，節(jié)約試驗人員的工作時間。在獲得光桿與刻度的過程中，利用理論方法取代了常規(guī)的直接測量方法，從而使試驗結(jié)果更加精確[5]。實驗課堂實驗儀器的使用有很多要注意的操作事項，在物理實驗課程中融入安全意識教育是十分必要的。教師引導學生掌握基本的安全操作規(guī)范，也可以組織觀看安全事故的視頻資料、新聞資料等，讓學生多角度了解到規(guī)范操作的必要性，同時培養(yǎng)學生的規(guī)矩意識。

從這里，我們也可以讓學生體會到科學的發(fā)展觀：發(fā)展的實質(zhì)是：事物的進步和上升，新事物的誕生和老的消亡，未來的前景是美好的，新的東西必然會超越并代替舊的。發(fā)展既是人類的目標，也是人類無法抵抗的法則。所以，我們要有自信，要對新的東西給予支持，同時要有充足的心理準備，要不斷戰(zhàn)勝各種困難，經(jīng)受各種挫折和試煉。也能夠加強學生對科學知識、人文素質(zhì)的認識，增強學生對環(huán)境保護的意識。

4.實驗步驟

4.1 調(diào)節(jié)儀器裝置

調(diào)校儀器設(shè)備的同學可以深刻體會到，凡事立于前，棄于無前。無論你怎么做，只要你事先有備而來，你一定會成功的。成功是留給有準備的人的，因此，不管你要做什么，都要事先做好準備，爭取成功。只有像鴿子和雀鳥那樣，聚集在一起，為秋季的冬天做好準備，為突然的變故做好準備，未雨綢繆才是智慧。

4.2 測量

分別測量鋼絲長度L和直徑D以及鋼絲到轉(zhuǎn)軸的距離Lm以及莫阿條紋間距Dm等。在做實驗的時候，讓同學們體會到了科學探索的樂趣。由試驗原理得到了結(jié)論，并用試驗對結(jié)果進行了檢驗。通過這種方式，使同學能夠切身體會到“只有實踐才是真理的惟一標準”這種唯物主義的認識。同時從中可以培養(yǎng)學生認真務實的優(yōu)良品質(zhì)。局部與總體之間的聯(lián)系，反映出整體與局部的聯(lián)系。歷史唯物主義的觀點是，“局部”和“局部”既是獨立的，又是互相聯(lián)系的。一個部件構(gòu)成了一個合理的整體，它就具有了新的作用，它的作用超過了各個部件的作用；如果一個部件構(gòu)成了欠佳的整體，那么它的總體性能就會受到影響。另一方面，局部也限制了整體的發(fā)展。在某些情況下，其關(guān)鍵部件的工作特性對整個系統(tǒng)的運行狀況具有重要影響。二者在特定的情況下，彼此轉(zhuǎn)換。通過培養(yǎng)培養(yǎng)學生的綜合思考，培養(yǎng)其整體思維，完成各方面的工作，并充分利用其綜合作用；從大局出發(fā)，尋找最好的結(jié)果。

5.數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)分為了分工與協(xié)作和求真務實。通過科學的工作，實現(xiàn)小組內(nèi)全體人員的角色與義務，實現(xiàn)個人的最大利益；清楚的工作職責使每個人都能清楚地承擔起責任。加強大學生的社會責任感與使命感，刻苦讀書，認真研究，將自己的前途命運與民族前途命運緊密聯(lián)系在一起；我們要為民族的偉大復興盡一份力量。這一環(huán)節(jié)為培養(yǎng)大學生的使命擔當打下堅實的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)處理的過程中，讓同學們的體會到協(xié)作不但是一種氣氛，更是一種集體的歸屬。同時也是激勵同學們學習的一種動力。通過數(shù)據(jù)的整理，同學們能夠感受到團體的重要性。從而將團隊精神和民族團結(jié)在學生心中深深扎根。

6.實驗拓展

本次實驗利用逐差法對試驗數(shù)據(jù)進行了處理和分析。在此基礎(chǔ)上針對楊氏模量試驗數(shù)據(jù)處理方式——映射和最小二乘法進行了拓展。擴展處理數(shù)據(jù)方法的方式，既可以加強同學的發(fā)散思維，又可以反映出科學的“人的能動性”原則：“人的能動性”是人所特有的能力和活動。這一基本原理要求大學生在學習過程中要充分地發(fā)揮自己的積極性，同時也要遵守客觀的規(guī)律和客觀的情況。同時要調(diào)整并端正主觀動機，做到能夠正確、高效地發(fā)揮自己的積極性。

7.課后作業(yè)

教師：“實驗數(shù)據(jù)的精確度是非常重要的，那么，請各位同學在下課后，從實驗誤差的角度來看，哪些物理量的測量誤差對測試的結(jié)果有很大的影響？同時，請同學們通過對物理、數(shù)學等方面的研究，對實驗方法進行改進，降低實驗的誤差。”通過這些課后的思考性作業(yè)，可以鍛煉和發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維和科學素養(yǎng)，使他們能夠運用物理知識來解決現(xiàn)實生活中的問題，從而為國家培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的人才。這一理論還反映了萬物始終在發(fā)展的基本原理：任何具體的認識僅僅是對整個世界在一個層面、一個發(fā)展階段的認識，而這個世界在時空上是無限的。所以，我們要在實踐中不斷深化、拓展、前進。

結(jié)語

以楊氏模數(shù)為實例，對大學物理實驗教學中如何融入德育教育進行了探索。高校物理學科知識結(jié)構(gòu)完備，具有較好的教學平臺。通過實驗，可以提高學生的科學思考能力和創(chuàng)新動手能力。通過對課程設(shè)計的探究，我們可以從中感悟到許多自然科學的原理定理的產(chǎn)生過程，激發(fā)愛國主義，把真理反映到思想教育之中。高校物理課程內(nèi)容既是高校物理教學的基礎(chǔ)，又是高校德育教育的重要內(nèi)容載體。通過對課程設(shè)計的深度挖掘，使課程德育的核心價值觀得以充分表達，使專業(yè)與德育同步，當代大學生既應具備扎實的專業(yè)技能，又要有德育素質(zhì)，具有較強的社會責任感和務實精神。通過物理實驗教學，它不僅可以拓寬工科大學生的思維深度和廣度，還可以促進綜合分析，解決問題，增強科技創(chuàng)新能力；培養(yǎng)大學生的社會責任感、使命感和積極向上的樂觀態(tài)度，有利于培養(yǎng)大學生的人生觀、世界觀、價值觀，擁有健全的人格。