高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入德育*
——“楊氏模量實(shí)驗(yàn)”為例

紅 蘭 張曉燕

（呼倫貝爾學(xué)院 內(nèi)蒙古海拉爾 021008）

“學(xué)生德育”是中國(guó)新世紀(jì)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(guó)家中長(zhǎng)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(guó)來(lái)強(qiáng)化民族意識(shí)，這是把社會(huì)主義核心價(jià)值觀貫穿于全民素質(zhì)的重要內(nèi)容。堅(jiān)持以改革、創(chuàng)新、以時(shí)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(gè)環(huán)節(jié)，就需要把德育工作與學(xué)校的實(shí)際工作結(jié)合起來(lái)。為此，各個(gè)專業(yè)的老師都要在實(shí)踐中，物理學(xué)是學(xué)生在物理教學(xué)中必須具備的基本素質(zhì)。在進(jìn)行科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任心方面，對(duì)提高大學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度有著十分關(guān)鍵的作用[2]。因此在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中引入德育教育是非常必要的。高校物理材料的真實(shí)性和純樸性，有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)和掌握學(xué)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(xué)適宜進(jìn)行多種主題的德育教學(xué)，使各類德育的核心價(jià)值觀深深扎根在學(xué)生的心中，而將學(xué)科知識(shí)和德育要素有機(jī)地融合起來(lái)，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(shí)驗(yàn)”為例，通過實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，說明了如何把德育要素融入物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，使德育目標(biāo)落實(shí)到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生在大學(xué)物理教學(xué)中不僅能夠掌握實(shí)驗(yàn)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(jià)值觀，培養(yǎng)具有“學(xué)”“思”相結(jié)合的優(yōu)秀人才。

一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(guó)對(duì)大學(xué)生的其定位與目標(biāo)以及國(guó)家支柱的培養(yǎng)有了新的、更高的要求。在高校的實(shí)際教學(xué)過程中，大學(xué)生的德育教育不應(yīng)該局限于思想政治類課程，而是應(yīng)該滲透到所有的學(xué)科領(lǐng)域。

二、德育教育融入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的基本思路圖

課程教學(xué)全過程設(shè)計(jì)分為七個(gè)環(huán)節(jié)。第一個(gè)環(huán)節(jié)是課程引入，在這個(gè)環(huán)節(jié)，老師可以借助科學(xué)家的故事，加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)與創(chuàng)造力的培養(yǎng)。第二環(huán)節(jié)是通過講述實(shí)驗(yàn)原理，將事物是普遍聯(lián)系起來(lái)的思想教育融入其中。第三環(huán)節(jié)介紹了本次實(shí)驗(yàn)使用的儀器，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)過程中體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展觀，提高學(xué)生的安全環(huán)保意識(shí)。第四環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)步驟，通過親手操作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深刻理解實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。第五個(gè)環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)處理，從而間接培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。第六個(gè)環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)拓展，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到人是有主觀能動(dòng)性的。

三、“德育教育”實(shí)驗(yàn)教學(xué)—以楊氏模量實(shí)驗(yàn)為例

1.課程引入

沒有科學(xué)家孜孜不倦的工作，就沒有人能夠理解物理學(xué)的過程。教師通過講述科學(xué)家的事跡，可以為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂增添一人文色彩，使教學(xué)更加有趣，同時(shí)還可以提升學(xué)生探究的興趣同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)和追求；培養(yǎng)學(xué)生正確的人生價(jià)值觀念。托馬斯·楊，這個(gè)被譽(yù)為天才的天才，有著廣泛的遠(yuǎn)見。他的研究成果包括光學(xué)，聲學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)；船舶工程，潮汐理論，毛細(xì)作用；力學(xué)，文學(xué)，生理學(xué)…當(dāng)然，他也同樣精通彈性力學(xué)[3]。特別是對(duì)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(yīng)力與線性變形的比率。我們最應(yīng)該向他學(xué)習(xí)的，是他敢于挑戰(zhàn)牛頓的權(quán)威，敢于挑戰(zhàn)牛頓所倡導(dǎo)的“光粒子說”。作為學(xué)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(rèn)為托馬斯·楊就是一個(gè)神經(jīng)病。在學(xué)術(shù)界的巨大壓力下，托馬斯·楊從來(lái)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(lái)證實(shí)自己的看法。這為科學(xué)工作者的科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)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(jiān)韌不拔的精神。

2.實(shí)驗(yàn)原理

將楊氏模量的基本原理引入到教學(xué)中，可以與“一切事物都是普遍聯(lián)系的”這一思想科學(xué)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(xué)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(gè)普遍聯(lián)系的有機(jī)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(jiān)持用聯(lián)系的觀點(diǎn)觀察和處理事物，具體的從一個(gè)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(xué)生認(rèn)識(shí)到，沒有什么是絕對(duì)的，都是有局限的。只有打破常規(guī)思維的束縛，才能推動(dòng)科學(xué)的持續(xù)發(fā)展。在教學(xué)中，我們要不斷地學(xué)習(xí)、不斷地去尋找、去發(fā)現(xiàn)、去了解，通過實(shí)際來(lái)驗(yàn)證和發(fā)展事實(shí)。

從楊氏彈性模量理論和生活中的實(shí)際應(yīng)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(wú)法進(jìn)行估算。楊氏彈性系數(shù)的重要意義以及在實(shí)踐中的廣泛運(yùn)用，可以增強(qiáng)大學(xué)生的民族自信，增強(qiáng)他們的愛國(guó)情懷，并能使其發(fā)揚(yáng)光大，使其把自己的理想與民族的發(fā)展結(jié)合起來(lái)，不怕困難，敢于開拓。

3.實(shí)驗(yàn)儀器

楊氏彈性模量的常規(guī)測(cè)量?jī)x在進(jìn)行測(cè)試之前，往往要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，不僅浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)操作者寶貴的時(shí)間，而且測(cè)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(hù)的前提下，對(duì)楊氏彈性模量測(cè)定裝置進(jìn)行了改造。采用光柵法對(duì)楊氏彈性測(cè)量計(jì)的光桿進(jìn)行了改造，可以縮短試驗(yàn)之前的調(diào)試時(shí)間，節(jié)約試驗(yàn)人員的工作時(shí)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(cè)量方法，從而使試驗(yàn)結(jié)果更加精確[5]。實(shí)驗(yàn)課堂實(shí)驗(yàn)儀器的使用有很多要注意的操作事項(xiàng)，在物理實(shí)驗(yàn)課程中融入安全意識(shí)教育是十分必要的。教師引導(dǎo)學(xué)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(xué)生多角度了解到規(guī)范操作的必要性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)矩意識(shí)。

從這里，我們也可以讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)的發(fā)展觀：發(fā)展的實(shí)質(zhì)是：事物的進(jìn)步和上升，新事物的誕生和老的消亡，未來(lái)的前景是美好的，新的東西必然會(huì)超越并代替舊的。發(fā)展既是人類的目標(biāo)，也是人類無(wú)法抵抗的法則。所以，我們要有自信，要對(duì)新的東西給予支持，同時(shí)要有充足的心理準(zhǔn)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(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)、人文素質(zhì)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。

4.實(shí)驗(yàn)步驟

4.1 調(diào)節(jié)儀器裝置

調(diào)校儀器設(shè)備的同學(xué)可以深刻體會(huì)到，凡事立于前，棄于無(wú)前。無(wú)論你怎么做，只要你事先有備而來(lái)，你一定會(huì)成功的。成功是留給有準(zhǔn)備的人的，因此，不管你要做什么，都要事先做好準(zhǔn)備，爭(zhēng)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(zhǔn)備，為突然的變故做好準(zhǔn)備，未雨綢繆才是智慧。

4.2 測(cè)量

分別測(cè)量鋼絲長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)的時(shí)候，讓同學(xué)們體會(huì)到了科學(xué)探索的樂趣。由試驗(yàn)原理得到了結(jié)論，并用試驗(yàn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)。通過這種方式，使同學(xué)能夠切身體會(huì)到“只有實(shí)踐才是真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)”這種唯物主義的認(rèn)識(shí)。同時(shí)從中可以培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真務(wù)實(shí)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(diǎn)是，“局部”和“局部”既是獨(dú)立的，又是互相聯(lián)系的。一個(gè)部件構(gòu)成了一個(gè)合理的整體，它就具有了新的作用，它的作用超過了各個(gè)部件的作用；如果一個(gè)部件構(gòu)成了欠佳的整體，那么它的總體性能就會(huì)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)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(xué)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(wù)實(shí)。通過科學(xué)的工作，實(shí)現(xiàn)小組內(nèi)全體人員的角色與義務(wù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)人的最大利益；清楚的工作職責(zé)使每個(gè)人都能清楚地承擔(dān)起責(zé)任。加強(qiáng)大學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感與使命感，刻苦讀書，認(rèn)真研究，將自己的前途命運(yùn)與民族前途命運(yùn)緊密聯(lián)系在一起；我們要為民族的偉大復(fù)興盡一份力量。這一環(huán)節(jié)為培養(yǎng)大學(xué)生的使命擔(dān)當(dāng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)處理的過程中，讓同學(xué)們的體會(huì)到協(xié)作不但是一種氣氛，更是一種集體的歸屬。同時(shí)也是激勵(lì)同學(xué)們學(xué)習(xí)的一種動(dòng)力。通過數(shù)據(jù)的整理，同學(xué)們能夠感受到團(tuán)體的重要性。從而將團(tuán)隊(duì)精神和民族團(tuán)結(jié)在學(xué)生心中深深扎根。

6.實(shí)驗(yàn)拓展

本次實(shí)驗(yàn)利用逐差法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析。在此基礎(chǔ)上針對(duì)楊氏模量試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式——映射和最小二乘法進(jìn)行了拓展。擴(kuò)展處理數(shù)據(jù)方法的方式，既可以加強(qiáng)同學(xué)的發(fā)散思維，又可以反映出科學(xué)的“人的能動(dòng)性”原則：“人的能動(dòng)性”是人所特有的能力和活動(dòng)。這一基本原理要求大學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要充分地發(fā)揮自己的積極性，同時(shí)也要遵守客觀的規(guī)律和客觀的情況。同時(shí)要調(diào)整并端正主觀動(dòng)機(jī)，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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度是非常重要的，那么，請(qǐng)各位同學(xué)在下課后，從實(shí)驗(yàn)誤差的角度來(lái)看，哪些物理量的測(cè)量誤差對(duì)測(cè)試的結(jié)果有很大的影響？同時(shí)，請(qǐng)同學(xué)們通過對(duì)物理、數(shù)學(xué)等方面的研究，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，降低實(shí)驗(yàn)的誤差?！蓖ㄟ^這些課后的思考性作業(yè)，可以鍛煉和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維和科學(xué)素養(yǎng)，使他們能夠運(yùn)用物理知識(shí)來(lái)解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，從而為國(guó)家培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的人才。這一理論還反映了萬(wàn)物始終在發(fā)展的基本原理：任何具體的認(rèn)識(shí)僅僅是對(duì)整個(gè)世界在一個(gè)層面、一個(gè)發(fā)展階段的認(rèn)識(shí)，而這個(gè)世界在時(shí)空上是無(wú)限的。所以，我們要在實(shí)踐中不斷深化、拓展、前進(jìn)。

結(jié)語(yǔ)

以楊氏模數(shù)為實(shí)例，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何融入德育教育進(jìn)行了探索。高校物理學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)完備，具有較好的教學(xué)平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生的科學(xué)思考能力和創(chuàng)新動(dòng)手能力。通過對(duì)課程設(shè)計(jì)的探究，我們可以從中感悟到許多自然科學(xué)的原理定理的產(chǎn)生過程，激發(fā)愛國(guó)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(xué)的基礎(chǔ)，又是高校德育教育的重要內(nèi)容載體。通過對(duì)課程設(shè)計(jì)的深度挖掘，使課程德育的核心價(jià)值觀得以充分表達(dá)，使專業(yè)與德育同步，當(dāng)代大學(xué)生既應(yīng)具備扎實(shí)的專業(yè)技能，又要有德育素質(zhì)，具有較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和務(wù)實(shí)精神。通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它不僅可以拓寬工科大學(xué)生的思維深度和廣度，還可以促進(jìn)綜合分析，解決問題，增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力；培養(yǎng)大學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、使命感和積極向上的樂觀態(tài)度，有利于培養(yǎng)大學(xué)生的人生觀、世界觀、價(jià)值觀，擁有健全的人格。