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”的道德建設為核心，以“以德為本”為核心的道德建設。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（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的重要內容。堅持以改革、創新、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節，就需要把德育工作與學校的實際工作結合起來。為此，各個專業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。在進行科學探究、科學態度和責任心方面，對提高大學生科學探究能力和科學態度有著十分關鍵的作用[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上，使他們的精神內核得到提升，從而獲得更多的啟發性思維。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，又能從中要樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，培養具有“學”“思”相結合的優秀人才。

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域。

二、德育教育融入物理實驗教學環節的基本思路圖

課程教學全過程設計分為七個環節。第一個環節是課程引入，在這個環節，老師可以借助科學家的故事，加強學生科學素質與創造力的培養。第二環節是通過講述實驗原理，將事物是普遍聯系起來的思想教育融入其中。第三環節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展觀，提高學生的安全環保意識。第四環節是實驗步驟，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。第五個環節是數據處理，從而間接培養學生的合作意識和社會責任感。第六個環節是實驗拓展，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學生對科學的嚴謹和追求；培養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，后世的人們將垂直的彈性模數稱為楊氏模量，即正向應力與線性變形的比率。我們最應該向他學習的，是他敢于挑戰牛頓的權威，敢于挑戰牛頓所倡導的“光粒子說”。作為學術領域的專家，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·楊就是一個神經病。在學術界的巨大壓力下，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。光的干涉現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的關系，使同學們了解到一切事物都處在普遍聯系之中，以及所有的一切都是一個普遍聯系的有機整體。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系、去具體地剖析。在課堂上，老師可以向學生展示楊氏模數產生的全過程。使學生認識到，沒有什么是絕對的，都是有局限的。只有打破常規思維的束縛，才能推動科學的持續發展。在教學中，我們要不斷地學習、不斷地去尋找、去發現、去了解，通過實際來驗證和發展事實。

從楊氏彈性模量理論和生活中的實際應用出發，都體現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，構件的受力就無法進行估算。楊氏彈性系數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，并能使其發揚光大，使其把自己的理想與民族的發展結合起來，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，而且測量結果的偏差也極大。研究人員通過不斷艱苦的工作，在保證設備的安全和環境保護的前提下，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試時間，節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的直接測量方法，從而使試驗結果更加精確[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范操作的必要性，同時培養學生的規矩意識。

從這里，我們也可以讓學生體會到科學的發展觀：發展的實質是：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，要不斷戰勝各種困難，經受各種挫折和試煉。也能夠加強學生對科學知識、人文素質的認識，增強學生對環境保護的意識。

4.實驗步驟

4.1 調節儀器裝置

調校儀器設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論，并用試驗對結果進行了檢驗。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。同時從中可以培養學生認真務實的優良品質。局部與總體之間的聯系，反映出整體與局部的聯系。歷史唯物主義的觀點是，“局部”和“局部”既是獨立的，又是互相聯系的。一個部件構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展。在某些情況下，其關鍵部件的工作特性對整個系統的運行狀況具有重要影響。二者在特定的情況下，彼此轉換。通過培養培養學生的綜合思考，培養其整體思維，完成各方面的工作，并充分利用其綜合作用；從大局出發，尋找最好的結果。

5.數據處理

數據處理環節分為了分工與協作和求真務實。通過科學的工作，實現小組內全體人員的角色與義務，實現個人的最大利益；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系在一起；我們要為民族的偉大復興盡一份力量。這一環節為培養大學生的使命擔當打下堅實的基礎。在數據處理的過程中，讓同學們的體會到協作不但是一種氣氛，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。通過數據的整理，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據進行了處理和分析。在此基礎上針對楊氏模量試驗數據處理方式——映射和最小二乘法進行了拓展。擴展處理數據方法的方式，既可以加強同學的發散思維，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揮自己的積極性，同時也要遵守客觀的規律和客觀的情況。同時要調整并端正主觀動機，做到能夠正確、高效地發揮自己的積極性。

7.課后作業

教師：“實驗數據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果有很大的影響？同時，請同學們通過對物理、數學等方面的研究，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，可以鍛煉和發展學生的創造性思維和科學素養，使他們能夠運用物理知識來解決現實生活中的問題，從而為國家培養具有創造性的人才。這一理論還反映了萬物始終在發展的基本原理：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。

結語

以楊氏模數為實例，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構完備，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新動手能力。通過對課程設計的探究，我們可以從中感悟到許多自然科學的原理定理的產生過程，激發愛國主義，把真理反映到思想教育之中。高校物理課程內容既是高校物理教學的基礎，又是高校德育教育的重要內容載體。通過對課程設計的深度挖掘，使課程德育的核心價值觀得以充分表達，使專業與德育同步，當代大學生既應具備扎實的專業技能，又要有德育素質，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，增強科技創新能力；培養大學生的社會責任感、使命感和積極向上的樂觀態度，有利于培養大學生的人生觀、世界觀、價值觀，擁有健全的人格。