高校物理实验教学中融入德育*——“杨氏模量实验”为例

红 兰 张晓燕

（呼伦贝尔学院 内蒙古海拉尔 021008）

“学生德育”是中国新世纪的基本教育理念。以“以人为本”的道德建设为核心，以“以德为本”为核心的道德建设。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》[1]中，提出了用爱国来强化民族意识，这是把社会主义核心价值观贯穿于全民素质的重要内容。坚持以改革、创新、以时代为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个环节，就需要把德育工作与学校的实际工作结合起来。为此，各个专业的老师都要在实践中，物理学是学生在物理教学中必须具备的基本素质。在进行科学探究、科学态度和责任心方面，对提高大学生科学探究能力和科学态度有着十分关键的作用[2]。因此在大学物理实验中引入德育教育是非常必要的。高校物理材料的真实性和纯朴性，有利于学生在学习和掌握学科的基础上，使他们的精神内核得到提升，从而获得更多的启发性思维。高校物理的德育素材丰富多样。高校物理教学适宜进行多种主题的德育教学，使各类德育的核心价值观深深扎根在学生的心中，而将学科知识和德育要素有机地融合起来，唯有通过持续的雕琢，方能使其更加完善。因此，本文以“杨氏模量实验”为例，通过实验课堂教学设计，说明了如何把德育要素融入物理实验课堂教学中，使德育目标落实到物理实验教学中，使学生在大学物理教学中不仅能够掌握实验操作技能技术，又能从中要树立正确的人生观、世界观和价值观，培养具有“学”“思”相结合的优秀人才。

一、大学物理实验教学中融入德育教育的必要性

随着德育教育理念的不断普及和推广下，使我国对大学生的其定位与目标以及国家支柱的培养有了新的、更高的要求。在高校的实际教学过程中，大学生的德育教育不应该局限于思想政治类课程，而是应该渗透到所有的学科领域。

二、德育教育融入物理实验教学环节的基本思路图

课程教学全过程设计分为七个环节。第一个环节是课程引入，在这个环节，老师可以借助科学家的故事，加强学生科学素质与创造力的培养。第二环节是通过讲述实验原理，将事物是普遍联系起来的思想教育融入其中。第三环节介绍了本次实验使用的仪器，让学生从实验仪器的改进过程中体验科学发展观，提高学生的安全环保意识。第四环节是实验步骤，通过亲手操作实验，让学生深刻理解实践是检验真理的唯一标准。第五个环节是数据处理，从而间接培养学生的合作意识和社会责任感。第六个环节是实验拓展，让学生认识到人是有主观能动性的。

三、“德育教育”实验教学—以杨氏模量实验为例

1.课程引入

没有科学家孜孜不倦的工作，就没有人能够理解物理学的过程。教师通过讲述科学家的事迹，可以为物理实验教学课堂增添一人文色彩，使教学更加有趣，同时还可以提升学生探究的兴趣同时培养学生对科学的严谨和追求；培养学生正确的人生价值观念。托马斯·杨，这个被誉为天才的天才，有着广泛的远见。他的研究成果包括光学，声学和流体动力学；船舶工程，潮汐理论，毛细作用；力学，文学，生理学…当然，他也同样精通弹性力学[3]。特别是对于胡克和弹性模数，后世的人们将垂直的弹性模数称为杨氏模量，即正向应力与线性变形的比率。我们最应该向他学习的，是他敢于挑战牛顿的权威，敢于挑战牛顿所倡导的“光粒子说”。作为学术领域的专家，托马斯·杨提出的问题非但没有得到任何的赞同，相反，他们认为托马斯·杨就是一个神经病。在学术界的巨大压力下，托马斯·杨从来没有放弃，反而变得更加勇敢，他通过自己的努力，用光的干涉现象来证实自己的看法。这为科学工作者的科学认识和科学研究奠定了基础。光的干涉现象的提出闪耀着托马斯·杨不屈不挠的奋斗精神和坚韧不拔的精神。

2.实验原理

将杨氏模量的基本原理引入到教学中，可以与“一切事物都是普遍联系的”这一思想科学观相融合[4]。在课堂上，透过胡克和杨氏弹性系数的关系，使同学们了解到一切事物都处在普遍联系之中，以及所有的一切都是一个普遍联系的有机整体。最后，我们要将杨氏弹性模量的整体研究过程升华为生活中要坚持用联系的观点观察和处理事物，具体的从一个连接的视角去看待、去了解与掌握事物的真正关系、去具体地剖析。在课堂上，老师可以向学生展示杨氏模数产生的全过程。使学生认识到，没有什么是绝对的，都是有局限的。只有打破常规思维的束缚，才能推动科学的持续发展。在教学中，我们要不断地学习、不断地去寻找、去发现、去了解，通过实际来验证和发展事实。

从杨氏弹性模量理论和生活中的实际应用出发，都体现了它在工程中的重要作用以及不可或缺的地位。可以说，没有杨氏弹性系数，构件的受力就无法进行估算。杨氏弹性系数的重要意义以及在实践中的广泛运用，可以增强大学生的民族自信，增强他们的爱国情怀，并能使其发扬光大，使其把自己的理想与民族的发展结合起来，不怕困难，敢于开拓。

3.实验仪器

杨氏弹性模量的常规测量仪在进行测试之前，往往要花费很长的时间来对其进行校准，不仅浪费实验操作者宝贵的时间，而且测量结果的偏差也极大。研究人员通过不断艰苦的工作，在保证设备的安全和环境保护的前提下，对杨氏弹性模量测定装置进行了改造。采用光栅法对杨氏弹性测量计的光杆进行了改造，可以缩短试验之前的调试时间，节约试验人员的工作时间。在获得光杆与刻度的过程中，利用理论方法取代了常规的直接测量方法，从而使试验结果更加精确[5]。实验课堂实验仪器的使用有很多要注意的操作事项，在物理实验课程中融入安全意识教育是十分必要的。教师引导学生掌握基本的安全操作规范，也可以组织观看安全事故的视频资料、新闻资料等，让学生多角度了解到规范操作的必要性，同时培养学生的规矩意识。

从这里，我们也可以让学生体会到科学的发展观：发展的实质是：事物的进步和上升，新事物的诞生和老的消亡，未来的前景是美好的，新的东西必然会超越并代替旧的。发展既是人类的目标，也是人类无法抵抗的法则。所以，我们要有自信，要对新的东西给予支持，同时要有充足的心理准备，要不断战胜各种困难，经受各种挫折和试炼。也能够加强学生对科学知识、人文素质的认识，增强学生对环境保护的意识。

4.实验步骤

4.1 调节仪器装置

调校仪器设备的同学可以深刻体会到，凡事立于前，弃于无前。无论你怎么做，只要你事先有备而来，你一定会成功的。成功是留给有准备的人的，因此，不管你要做什么，都要事先做好准备，争取成功。只有像鸽子和雀鸟那样，聚集在一起，为秋季的冬天做好准备，为突然的变故做好准备，未雨绸缪才是智慧。

4.2 测量

分别测量钢丝长度L和直径D以及钢丝到转轴的距离Lm以及莫阿条纹间距Dm等。在做实验的时候，让同学们体会到了科学探索的乐趣。由试验原理得到了结论，并用试验对结果进行了检验。通过这种方式，使同学能够切身体会到“只有实践才是真理的惟一标准”这种唯物主义的认识。同时从中可以培养学生认真务实的优良品质。局部与总体之间的联系，反映出整体与局部的联系。历史唯物主义的观点是，“局部”和“局部”既是独立的，又是互相联系的。一个部件构成了一个合理的整体，它就具有了新的作用，它的作用超过了各个部件的作用；如果一个部件构成了欠佳的整体，那么它的总体性能就会受到影响。另一方面，局部也限制了整体的发展。在某些情况下，其关键部件的工作特性对整个系统的运行状况具有重要影响。二者在特定的情况下，彼此转换。通过培养培养学生的综合思考，培养其整体思维，完成各方面的工作，并充分利用其综合作用；从大局出发，寻找最好的结果。

5.数据处理

数据处理环节分为了分工与协作和求真务实。通过科学的工作，实现小组内全体人员的角色与义务，实现个人的最大利益；清楚的工作职责使每个人都能清楚地承担起责任。加强大学生的社会责任感与使命感，刻苦读书，认真研究，将自己的前途命运与民族前途命运紧密联系在一起；我们要为民族的伟大复兴尽一份力量。这一环节为培养大学生的使命担当打下坚实的基础。在数据处理的过程中，让同学们的体会到协作不但是一种气氛，更是一种集体的归属。同时也是激励同学们学习的一种动力。通过数据的整理，同学们能够感受到团体的重要性。从而将团队精神和民族团结在学生心中深深扎根。

6.实验拓展

本次实验利用逐差法对试验数据进行了处理和分析。在此基础上针对杨氏模量试验数据处理方式——映射和最小二乘法进行了拓展。扩展处理数据方法的方式，既可以加强同学的发散思维，又可以反映出科学的“人的能动性”原则：“人的能动性”是人所特有的能力和活动。这一基本原理要求大学生在学习过程中要充分地发挥自己的积极性，同时也要遵守客观的规律和客观的情况。同时要调整并端正主观动机，做到能够正确、高效地发挥自己的积极性。

7.课后作业

教师：“实验数据的精确度是非常重要的，那么，请各位同学在下课后，从实验误差的角度来看，哪些物理量的测量误差对测试的结果有很大的影响？同时，请同学们通过对物理、数学等方面的研究，对实验方法进行改进，降低实验的误差。”通过这些课后的思考性作业，可以锻炼和发展学生的创造性思维和科学素养，使他们能够运用物理知识来解决现实生活中的问题，从而为国家培养具有创造性的人才。这一理论还反映了万物始终在发展的基本原理：任何具体的认识仅仅是对整个世界在一个层面、一个发展阶段的认识，而这个世界在时空上是无限的。所以，我们要在实践中不断深化、拓展、前进。

结语

以杨氏模数为实例，对大学物理实验教学中如何融入德育教育进行了探索。高校物理学科知识结构完备，具有较好的教学平台。通过实验，可以提高学生的科学思考能力和创新动手能力。通过对课程设计的探究，我们可以从中感悟到许多自然科学的原理定理的产生过程，激发爱国主义，把真理反映到思想教育之中。高校物理课程内容既是高校物理教学的基础，又是高校德育教育的重要内容载体。通过对课程设计的深度挖掘，使课程德育的核心价值观得以充分表达，使专业与德育同步，当代大学生既应具备扎实的专业技能，又要有德育素质，具有较强的社会责任感和务实精神。通过物理实验教学，它不仅可以拓宽工科大学生的思维深度和广度，还可以促进综合分析，解决问题，增强科技创新能力；培养大学生的社会责任感、使命感和积极向上的乐观态度，有利于培养大学生的人生观、世界观、价值观，拥有健全的人格。