大学物理德育教育的探索与研究

王钰茹

（陆军步兵学院基础部 江西南昌 330000）

引言

大学物理，是高等教育四年制本科各专业人才培养方案中的一门通识教育类的自然科学必修课程，是自然科学和工程技术的基础，在培养学生科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义的世界观以及良好的科学素养方面具有重要作用[1]。因此，大学物理课程在德育教育中发挥着重要且不可替代的作用。电磁学模块是大学物理中较为重要且较难理解的一部分内容。将德育教育融入这一模块的教学中，可在实现提高学生对知识的掌握程度的同时，体现课程德育的功能。

一、大学物理教学德育教育教学设计

德育教育的内在目的是“立德树人”，如提升学生的爱国主义精神，家国情怀，树立正确的价值观念，有良好的人生追求等。而在此之前，接受高等教育的学生往往只能通过思想政治课程汲取相关理念。对于新时代大学生的培养目标来说，单纯“育才”是不够的，“育才”与“育人”的有机融合才是德育教育以及培育高素质人才的基本思路。

1.深挖大学物理课程中的德育元素

要将德育元素融入大学物理课程教学之中，第一步则需要挖掘可以进入大学物理课堂元素。对于高等院校而言，德育元素包括人文类历史、思想与精神等，对于课程特色而言，大学物理发展史，量变与质变、对立与统一、普遍性与特殊性、现象与本质等唯物辩证法思想，科学探索方式方法就是十分重要的“育人”元素。

2.如盐入水将德育元素融入课堂

将德育元素融合到课程教学中是重要环节。德育教育不是简单地将专业基础知识和德育元素进行叠加，“硬塞”与“脱节式联接”都是不可取的。对于教师而言，德育教育是教师个人师德师风，人格魅力与教学能力的综合体现，是教师与学生建立起思想的链接，架构起知识的桥梁，激荡出意志品质的交流，在思想的升华中，塑造学生科学的“三观”，引领学生的价值取向。

现以电磁学模块教学为例，深度宽泛地挖掘德育元素，通过教学设计将其融入课堂教学环节。教学设计理念坚持“学生为主体，教员为主导”的原则，贯彻落实素质教育和创新教育思想，不仅在教学中要突出大学物理的院校专业特色，同时将德育元素融合到课程教学中[2]。

按照课程教学大纲要求，大学物理的教学内容主要包括力学、热学、电磁学、光学和近代物理学五大专题模块。这种“专题模块结构”需进行深入研究各专题模块与其他部分之间的潜在联系，通过这种联系将教学内容连接成一个有机的整体。以电磁学这部分为例，以电磁学知识为载体，通过马克思主义世界观和方法论、先进的科学技术、科学家探究历程，以间接内隐的方式培养学生的人生观、价值观和专业修养。通过深挖德育元素融入教学，以身垂范教育人，帮助学生树立正确人生观；科学知识熏陶人，帮助学生建立科学世界观；楷模伟绩感召人，帮助学生确立正确的价值观。本专题模块中的课程内容要点与德育融合如下。

本模块课程可增加新概念装备——电磁炮相关知识。电磁炮是电磁学知识综合应用的，同时也是当下讨论较为广泛的热点内容，较易吸引学生注意力。

二、本模块中主要知识点与德育元素的融合

1.库仑定律、电场强度

电荷的量子化和电荷守恒定律：密立根通过著名的密立根油滴实验，证明了电荷量子化，获得了1923年的诺贝尔物理学奖。该实验是利用了宏观易测量不易测量的物理量，结合经典牛顿力学和电场中的静电力得到的结论，既让学生了解实验的巧妙性，同时告诉学生有机会实际动手操作此实验，激发学生的好奇心与期待感。电荷守恒定律是物理学的基本定律之一，在此可拓展其他守恒定律，帮助学生联系记忆，同时正负电荷的代数和在任何物理过程中都会保持不变的知识点可联系哲学中的对立与统一的思想。

真空中库仑定律：结合真空中两个静止的点电荷之间的作用力特点，提醒学生在计算大小的同时，注意静电力的方向性，可引导学生思考个人与集体的关系。

电场强度：对该部分知识点进行讲解的时候，可以拓展前人对电荷间作用力传递机制的讨论。真理往往掌握在少数人手里。麦克斯韦通过数学方程描述了场，预言了电磁波的存在，赫兹在实验室捕捉到了电磁波，这些物理学家通过理论和实验都完全证实了场的观点的正确性。这些内容启发学生，要敢于创新，勇于创新，具备创新的能力。电场强度是描述电场的物理量，是通过引入试验电荷实验进而进行定义的，这提醒学生们在处理问题时，要抓住主要矛盾，撇去次要因素，认识到事物的本质。电场叠加原理中也可类似对库仑定律进行拓展，电场力和电场强度叠加具有矢量性，告诉学生们只有人人苦练本领，凝聚力量才能获得成功。

2.静电场的高斯定理和环路定理

在讲解这些定理时，需要强调定理的具体含义以及适用条件。比如，高斯定理中，表达式中的电场强度指的某处所有电荷在该位置处产生的总场强，表达式中的电荷则指的是高斯面内所有电荷的代数和，强调已有规定或纪律的条件性和具体性，提醒学生在学习训练中不要出现墨守成规、不善变通的现象，要善于学习思考才能增长才干。在讲解恒定磁场中的高斯定理和环路定理时，与这部分知识进行对比，同样可强调条件的适用性，让学生注意学习与思考，避免出现照搬主义与将知识点的混淆。

3.电势能、电势与电势差

电场力和重力以及弹性力都是保守力，在讲解电势能的概念时，可对比复习牛顿力学中的重力势能或弹性势能，引导学生说出电势能的概念。在引出另一描述电场的物理量电势时，可对比电场强度的概念，电场强度是利用电场力与电荷量的比值进行定义的，同样，由于电势能也是与试验电荷带电量有关的量，而电势能与试验电荷电量的比值在选定参考点时，电势为一定值。因此，用类似的思维方式可得到电势的定义，引导学生发现与已有知识的相似之处，注重知识迁移，培养学生养成良好的科学思维习惯，理性分析问题。虽然学生在平时生活训练中模拟过多种场景，但实际环境千变万化，提醒学生在可用类比的方式科学推理出解决方案。

4.静电场中的导体

静电感应现象在学生的生活中十分常见，静电平衡时电荷分布也是该部分重点内容。可通过雷电引起火灾的例子进行引入，介绍雷电的产生原理，引导学生思考为什么雷雨天气高耸建筑物容易遭受雷击，继而讲解静电平衡时电荷的分布与尖端放电现象。尖端放电有效利用比如电火花点火装置等，同时利用尖端放电进行有效防护的比如避雷针，工程上采用表面为球面形光滑的零部件等等。在介绍避雷针时可拓展发明该装置的科学家富兰克林。在1752年，富兰克林曾做了一个十分危险的“风筝实验”，在一个雷雨天，富兰克林将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，并在金属线末端拴着一串银钥匙，当雷电发生时，末端钥匙上迸出一串火花，索性实验中传下来的闪电比较微弱，富兰克林并未受伤。由此，他就设想，如果能在建筑物上安装一种高于建筑的尖端装置，并将该装置与大地相连，就有可能将雷电引入地下，为建筑物起到避雷的作用，经过试用后，果然能达到效果，这就是避雷针。这个实验十分危险，但是富兰克林在实验时却仍能不惧危险，勇敢而行。对于学生而言，逐梦的接力棒已经传递到我们手中，道路绝非一番坦途，有无数的“雪山草地”横亘在我们面前，要啃的个个是“硬骨头”，不能避重就轻，避难求易，必须要有“明知山有虎，偏向虎山行”的无畏勇气，盯住重点与难点问题能够集中突击，准确击破。对于建筑物可安装避雷针进行避雷防护，引导学生思考当进行户外运动等情况下学生们在雷雨天如何防雷，比如可躲避在车内，从而引出静电屏蔽知识。在讲解静电屏蔽时可拓展高压工人作业时着高压静电防护服，利用了导电材料制成的“铁布衫”，这类工作也是十分危险的，为了让大家能用上安全电，电力工人往往在输电线上行走，穿梭在悬崖山谷搭建线路，检修线路，默默地奉献着自己的青春。关于静电屏蔽相关内容在教学实践中发现学员通常会提问静电屏蔽校园教室使用的考试信号屏蔽仪原理是否一致，关于这个在课堂也可作适当提及，信号屏蔽仪是通过发射与通信信道相同频段的电磁波，对手机与基站联系的信号进行干扰的原理，当然如果给教室“穿上”一件“金钟罩”也是可以隔绝外界信号的影响的。提醒学生考试中的信号屏蔽仪只是一种辅助手段，真正要做到的是诚信应考。

5.磁感应强度

在春秋战国时期，管子在《地数》数篇中就有关于磁现象的记录。公元前250年，韩非子在《有度》中有“司南”记载。古时候的劳动人民就已经发现并利用了磁现象，“司南”就是古时候人们航海等用以指示方向的器件[3]。而如今用以确定方位的是中国北斗卫星导航系统，也是中国自行研制的全球卫星导航系统，可执行指挥与管制及管理功能。科学技术发展迅猛，我国建立了自己的卫星导航系统，达到了世界先进水平，让学生感受到中国科技成果斐然，体现了我国日益强大的科技实力和综合国力，极大地增强了人民的民族自信心和自豪感，激发学生对科技化、现代化、智能化的未来无限的遐想。磁感应强度的定义比电场强度定义稍复杂些，从实验中发现，运动电荷所受到的最大磁作用力与其电荷量与速度的关系，或者载流小线圈受到的作用力特点，继而定义了磁感应强度。一方面，让学生体会到实验的魅力，注意实验中的关键因素，抓住主要矛盾。另一方面，训练学生对比电场强度与电势的概念类比推理的思维方式。

6.毕奥-萨伐尔定律

毕奥-萨伐尔定律是通过实验总结出来的微段电流产生磁场的基本规律，表达式的形式与库仑定律类似，可提醒学生类比记忆。对于任意复杂形状电流磁场的计算可对电流进行无限分割，选取其中某微段电流，利用毕奥-萨伐尔定律得到对应的磁感应强度，接着进行积分求解。对于学生而言，训练学习中，难免遇到一些看似复杂难以解决的矛盾问题，要仔细分析，逐项剥离，攻克难关。

7.电磁感应定律

电生磁的现象是奥斯特偶然发现的，而磁生电现象是法拉第花了10年才找到，他一直坚持不懈追求真理。楞次定律给出了闭合回路感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化，可引导学生思考科学中的平衡美，世界万物是和谐统一的，因而要用辩证的眼光看待问题。

8.动生电动势和感生电动势

不管什么原因，只要穿过回路中的磁通量发生改变，宏观上回路中都将产生感应电动势，而根据电动势产生的机理不同可分为动生电动势与感生电动势，而动生电动势的本质是洛仑兹力产生，感生电动势的本质是感生电场驱使电子定向运动。引导学员透过现象看本质，虽然表象可能一致，但核心影响因素却完全不同。在此可拓展要从实际出发，用于实践，与时俱进，学会各方面地、发展地看问题，透过现象揭示本质。

9.自感和互感

根据自感与互感的定义，可拓展个人积极向上、敢于担当的精神，会给自身及他人，甚至社会均会带来有益影响，从而共建良好的社会风气。在2020年，突发公共卫生事件肆虐武汉，蔓延全国。已经84岁高龄的钟南山院士第一时间坐上了南下的火车，奔赴一线；73岁的李兰娟院士同样在一线隔离医院每天工作十几个小时；越来越多医疗队挺身而出，不畏艰险，冲锋在前，他们都是最可敬的英雄。

三、德育元素在对教学评价的导向

大学物理课程是一门重要的基础课，从教学质量与教学评价中也应突出德育教育。一方面，对于课程本身的知识内容的考核中，注重对科学研究思维方式，创新能力的考核，如设置需要严密推导计算的题目，设置情境犹如科学家一样需研究探讨的题目，布置一些了解科学家事迹的心得体会等；另一方面，在课堂上与课堂外思想品德、意志品质的评价也是重中之重，可通过记录平时作业、课堂表现、课后探究问题协同合作情况进行考核。总之，不论是课终考试，还是平时的学习过程，教学评价导向都应融合德育元素。

结语

德育教育是高等教育的重要内容。大学物理作为一门通识教育类的基础课程，应同时凸现“育才”与“育人”效果，实现课程教学的内涵式提升。本文基于大学物理电磁学专题模块内容，从课程理念、教学内容、教学方法与手段和课程评价四个维度与时俱进地提出了电磁学专题模块德育教育的方法，通过将德育元素与军事相关融合讲解电磁学的知识内容，将融入教学各个环节，为大学物理德育教育的实施提供了新思路，对提高德育教育教学效果具有一定的参考价值和指导意义。