王鈺茹

（陸軍步兵學(xué)院基礎(chǔ)部 江西南昌 330000）

引言

大學(xué)物理，是高等教育四年制本科各專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案中的一門(mén)通識(shí)教育類(lèi)的自然科學(xué)必修課程，是自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義的世界觀以及良好的科學(xué)素養(yǎng)方面具有重要作用[1]。因此，大學(xué)物理課程在德育教育中發(fā)揮著重要且不可替代的作用。電磁學(xué)模塊是大學(xué)物理中較為重要且較難理解的一部分內(nèi)容。將德育教育融入這一模塊的教學(xué)中，可在實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度的同時(shí)，體現(xiàn)課程德育的功能。

一、大學(xué)物理教學(xué)德育教育教學(xué)設(shè)計(jì)

德育教育的內(nèi)在目的是“立德樹(shù)人”，如提升學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神，家國(guó)情懷，樹(shù)立正確的價(jià)值觀念，有良好的人生追求等。而在此之前，接受高等教育的學(xué)生往往只能通過(guò)思想政治課程汲取相關(guān)理念。對(duì)于新時(shí)代大學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，單純“育才”是不夠的，“育才”與“育人”的有機(jī)融合才是德育教育以及培育高素質(zhì)人才的基本思路。

1.深挖大學(xué)物理課程中的德育元素

要將德育元素融入大學(xué)物理課程教學(xué)之中，第一步則需要挖掘可以進(jìn)入大學(xué)物理課堂元素。對(duì)于高等院校而言，德育元素包括人文類(lèi)歷史、思想與精神等，對(duì)于課程特色而言，大學(xué)物理發(fā)展史，量變與質(zhì)變、對(duì)立與統(tǒng)一、普遍性與特殊性、現(xiàn)象與本質(zhì)等唯物辯證法思想，科學(xué)探索方式方法就是十分重要的“育人”元素。

2.如鹽入水將德育元素融入課堂

將德育元素融合到課程教學(xué)中是重要環(huán)節(jié)。德育教育不是簡(jiǎn)單地將專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和德育元素進(jìn)行疊加，“硬塞”與“脫節(jié)式聯(lián)接”都是不可取的。對(duì)于教師而言，德育教育是教師個(gè)人師德師風(fēng)，人格魅力與教學(xué)能力的綜合體現(xiàn)，是教師與學(xué)生建立起思想的鏈接，架構(gòu)起知識(shí)的橋梁，激蕩出意志品質(zhì)的交流，在思想的升華中，塑造學(xué)生科學(xué)的“三觀”，引領(lǐng)學(xué)生的價(jià)值取向。

現(xiàn)以電磁學(xué)模塊教學(xué)為例，深度寬泛地挖掘德育元素，通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)將其融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)設(shè)計(jì)理念堅(jiān)持“學(xué)生為主體，教員為主導(dǎo)”的原則，貫徹落實(shí)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育思想，不僅在教學(xué)中要突出大學(xué)物理的院校專(zhuān)業(yè)特色，同時(shí)將德育元素融合到課程教學(xué)中[2]。

按照課程教學(xué)大綱要求，大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容主要包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)五大專(zhuān)題模塊。這種“專(zhuān)題模塊結(jié)構(gòu)”需進(jìn)行深入研究各專(zhuān)題模塊與其他部分之間的潛在聯(lián)系，通過(guò)這種聯(lián)系將教學(xué)內(nèi)容連接成一個(gè)有機(jī)的整體。以電磁學(xué)這部分為例，以電磁學(xué)知識(shí)為載體，通過(guò)馬克思主義世界觀和方法論、先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、科學(xué)家探究歷程，以間接內(nèi)隱的方式培養(yǎng)學(xué)生的人生觀、價(jià)值觀和專(zhuān)業(yè)修養(yǎng)。通過(guò)深挖德育元素融入教學(xué)，以身垂范教育人，幫助學(xué)生樹(shù)立正確人生觀；科學(xué)知識(shí)熏陶人，幫助學(xué)生建立科學(xué)世界觀；楷模偉績(jī)感召人，幫助學(xué)生確立正確的價(jià)值觀。本專(zhuān)題模塊中的課程內(nèi)容要點(diǎn)與德育融合如下。

本模塊課程可增加新概念裝備——電磁炮相關(guān)知識(shí)。電磁炮是電磁學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用的，同時(shí)也是當(dāng)下討論較為廣泛的熱點(diǎn)內(nèi)容，較易吸引學(xué)生注意力。

二、本模塊中主要知識(shí)點(diǎn)與德育元素的融合

1.庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度

電荷的量子化和電荷守恒定律：密立根通過(guò)著名的密立根油滴實(shí)驗(yàn)，證明了電荷量子化，獲得了1923年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。該實(shí)驗(yàn)是利用了宏觀易測(cè)量不易測(cè)量的物理量，結(jié)合經(jīng)典牛頓力學(xué)和電場(chǎng)中的靜電力得到的結(jié)論，既讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的巧妙性，同時(shí)告訴學(xué)生有機(jī)會(huì)實(shí)際動(dòng)手操作此實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的好奇心與期待感。電荷守恒定律是物理學(xué)的基本定律之一，在此可拓展其他守恒定律，幫助學(xué)生聯(lián)系記憶，同時(shí)正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過(guò)程中都會(huì)保持不變的知識(shí)點(diǎn)可聯(lián)系哲學(xué)中的對(duì)立與統(tǒng)一的思想。

真空中庫(kù)侖定律：結(jié)合真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力特點(diǎn)，提醒學(xué)生在計(jì)算大小的同時(shí)，注意靜電力的方向性，可引導(dǎo)學(xué)生思考個(gè)人與集體的關(guān)系。

電場(chǎng)強(qiáng)度：對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解的時(shí)候，可以拓展前人對(duì)電荷間作用力傳遞機(jī)制的討論。真理往往掌握在少數(shù)人手里。麥克斯韋通過(guò)數(shù)學(xué)方程描述了場(chǎng)，預(yù)言了電磁波的存在，赫茲在實(shí)驗(yàn)室捕捉到了電磁波，這些物理學(xué)家通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)都完全證實(shí)了場(chǎng)的觀點(diǎn)的正確性。這些內(nèi)容啟發(fā)學(xué)生，要敢于創(chuàng)新，勇于創(chuàng)新，具備創(chuàng)新的能力。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的物理量，是通過(guò)引入試驗(yàn)電荷實(shí)驗(yàn)進(jìn)而進(jìn)行定義的，這提醒學(xué)生們?cè)谔幚韱?wèn)題時(shí)，要抓住主要矛盾，撇去次要因素，認(rèn)識(shí)到事物的本質(zhì)。電場(chǎng)疊加原理中也可類(lèi)似對(duì)庫(kù)侖定律進(jìn)行拓展，電場(chǎng)力和電場(chǎng)強(qiáng)度疊加具有矢量性，告訴學(xué)生們只有人人苦練本領(lǐng)，凝聚力量才能獲得成功。

2.靜電場(chǎng)的高斯定理和環(huán)路定理

在講解這些定理時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)定理的具體含義以及適用條件。比如，高斯定理中，表達(dá)式中的電場(chǎng)強(qiáng)度指的某處所有電荷在該位置處產(chǎn)生的總場(chǎng)強(qiáng)，表達(dá)式中的電荷則指的是高斯面內(nèi)所有電荷的代數(shù)和，強(qiáng)調(diào)已有規(guī)定或紀(jì)律的條件性和具體性，提醒學(xué)生在學(xué)習(xí)訓(xùn)練中不要出現(xiàn)墨守成規(guī)、不善變通的現(xiàn)象，要善于學(xué)習(xí)思考才能增長(zhǎng)才干。在講解恒定磁場(chǎng)中的高斯定理和環(huán)路定理時(shí)，與這部分知識(shí)進(jìn)行對(duì)比，同樣可強(qiáng)調(diào)條件的適用性，讓學(xué)生注意學(xué)習(xí)與思考，避免出現(xiàn)照搬主義與將知識(shí)點(diǎn)的混淆。

3.電勢(shì)能、電勢(shì)與電勢(shì)差

電場(chǎng)力和重力以及彈性力都是保守力，在講解電勢(shì)能的概念時(shí)，可對(duì)比復(fù)習(xí)牛頓力學(xué)中的重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能，引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出電勢(shì)能的概念。在引出另一描述電場(chǎng)的物理量電勢(shì)時(shí)，可對(duì)比電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，電場(chǎng)強(qiáng)度是利用電場(chǎng)力與電荷量的比值進(jìn)行定義的，同樣，由于電勢(shì)能也是與試驗(yàn)電荷帶電量有關(guān)的量，而電勢(shì)能與試驗(yàn)電荷電量的比值在選定參考點(diǎn)時(shí)，電勢(shì)為一定值。因此，用類(lèi)似的思維方式可得到電勢(shì)的定義，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與已有知識(shí)的相似之處，注重知識(shí)遷移，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)思維習(xí)慣，理性分析問(wèn)題。雖然學(xué)生在平時(shí)生活訓(xùn)練中模擬過(guò)多種場(chǎng)景，但實(shí)際環(huán)境千變?nèi)f化，提醒學(xué)生在可用類(lèi)比的方式科學(xué)推理出解決方案。

4.靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體

靜電感應(yīng)現(xiàn)象在學(xué)生的生活中十分常見(jiàn)，靜電平衡時(shí)電荷分布也是該部分重點(diǎn)內(nèi)容?？赏ㄟ^(guò)雷電引起火災(zāi)的例子進(jìn)行引入，介紹雷電的產(chǎn)生原理，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么雷雨天氣高聳建筑物容易遭受雷擊，繼而講解靜電平衡時(shí)電荷的分布與尖端放電現(xiàn)象。尖端放電有效利用比如電火花點(diǎn)火裝置等，同時(shí)利用尖端放電進(jìn)行有效防護(hù)的比如避雷針，工程上采用表面為球面形光滑的零部件等等。在介紹避雷針時(shí)可拓展發(fā)明該裝置的科學(xué)家富蘭克林。在1752年，富蘭克林曾做了一個(gè)十分危險(xiǎn)的“風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)”，在一個(gè)雷雨天，富蘭克林將一個(gè)系著長(zhǎng)長(zhǎng)金屬導(dǎo)線的風(fēng)箏放飛進(jìn)雷雨云中，并在金屬線末端拴著一串銀鑰匙，當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，末端鑰匙上迸出一串火花，索性實(shí)驗(yàn)中傳下來(lái)的閃電比較微弱，富蘭克林并未受傷。由此，他就設(shè)想，如果能在建筑物上安裝一種高于建筑的尖端裝置，并將該裝置與大地相連，就有可能將雷電引入地下，為建筑物起到避雷的作用，經(jīng)過(guò)試用后，果然能達(dá)到效果，這就是避雷針。這個(gè)實(shí)驗(yàn)十分危險(xiǎn)，但是富蘭克林在實(shí)驗(yàn)時(shí)卻仍能不懼危險(xiǎn)，勇敢而行。對(duì)于學(xué)生而言，逐夢(mèng)的接力棒已經(jīng)傳遞到我們手中，道路絕非一番坦途，有無(wú)數(shù)的“雪山草地”橫亙?cè)谖覀兠媲?，要啃的個(gè)個(gè)是“硬骨頭”，不能避重就輕，避難求易，必須要有“明知山有虎，偏向虎山行”的無(wú)畏勇氣，盯住重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題能夠集中突擊，準(zhǔn)確擊破。對(duì)于建筑物可安裝避雷針進(jìn)行避雷防護(hù)，引導(dǎo)學(xué)生思考當(dāng)進(jìn)行戶外運(yùn)動(dòng)等情況下學(xué)生們?cè)诶子晏烊绾畏览?，比如可躲避在?chē)內(nèi)，從而引出靜電屏蔽知識(shí)。在講解靜電屏蔽時(shí)可拓展高壓工人作業(yè)時(shí)著高壓靜電防護(hù)服，利用了導(dǎo)電材料制成的“鐵布衫”，這類(lèi)工作也是十分危險(xiǎn)的，為了讓大家能用上安全電，電力工人往往在輸電線上行走，穿梭在懸崖山谷搭建線路，檢修線路，默默地奉獻(xiàn)著自己的青春。關(guān)于靜電屏蔽相關(guān)內(nèi)容在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)學(xué)員通常會(huì)提問(wèn)靜電屏蔽校園教室使用的考試信號(hào)屏蔽儀原理是否一致，關(guān)于這個(gè)在課堂也可作適當(dāng)提及，信號(hào)屏蔽儀是通過(guò)發(fā)射與通信信道相同頻段的電磁波，對(duì)手機(jī)與基站聯(lián)系的信號(hào)進(jìn)行干擾的原理，當(dāng)然如果給教室“穿上”一件“金鐘罩”也是可以隔絕外界信號(hào)的影響的。提醒學(xué)生考試中的信號(hào)屏蔽儀只是一種輔助手段，真正要做到的是誠(chéng)信應(yīng)考。

5.磁感應(yīng)強(qiáng)度

在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，管子在《地?cái)?shù)》數(shù)篇中就有關(guān)于磁現(xiàn)象的記錄。公元前250年，韓非子在《有度》中有“司南”記載。古時(shí)候的勞動(dòng)人民就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并利用了磁現(xiàn)象，“司南”就是古時(shí)候人們航海等用以指示方向的器件[3]。而如今用以確定方位的是中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可執(zhí)行指揮與管制及管理功能?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，我國(guó)建立了自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，達(dá)到了世界先進(jìn)水平，讓學(xué)生感受到中國(guó)科技成果斐然，體現(xiàn)了我國(guó)日益強(qiáng)大的科技實(shí)力和綜合國(guó)力，極大地增強(qiáng)了人民的民族自信心和自豪感，激發(fā)學(xué)生對(duì)科技化、現(xiàn)代化、智能化的未來(lái)無(wú)限的遐想。磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義比電場(chǎng)強(qiáng)度定義稍復(fù)雜些，從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)電荷所受到的最大磁作用力與其電荷量與速度的關(guān)系，或者載流小線圈受到的作用力特點(diǎn)，繼而定義了磁感應(yīng)強(qiáng)度。一方面，讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)的魅力，注意實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵因素，抓住主要矛盾。另一方面，訓(xùn)練學(xué)生對(duì)比電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的概念類(lèi)比推理的思維方式。

6.畢奧-薩伐爾定律

畢奧-薩伐爾定律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的微段電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的基本規(guī)律，表達(dá)式的形式與庫(kù)侖定律類(lèi)似，可提醒學(xué)生類(lèi)比記憶。對(duì)于任意復(fù)雜形狀電流磁場(chǎng)的計(jì)算可對(duì)電流進(jìn)行無(wú)限分割，選取其中某微段電流，利用畢奧-薩伐爾定律得到對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，接著進(jìn)行積分求解。對(duì)于學(xué)生而言，訓(xùn)練學(xué)習(xí)中，難免遇到一些看似復(fù)雜難以解決的矛盾問(wèn)題，要仔細(xì)分析，逐項(xiàng)剝離，攻克難關(guān)。

7.電磁感應(yīng)定律

電生磁的現(xiàn)象是奧斯特偶然發(fā)現(xiàn)的，而磁生電現(xiàn)象是法拉第花了10年才找到，他一直堅(jiān)持不懈追求真理。楞次定律給出了閉合回路感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止或補(bǔ)償引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，可引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)中的平衡美，世界萬(wàn)物是和諧統(tǒng)一的，因而要用辯證的眼光看待問(wèn)題。

8.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)

不管什么原因，只要穿過(guò)回路中的磁通量發(fā)生改變，宏觀上回路中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而根據(jù)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理不同可分為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)，而動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)是洛侖茲力產(chǎn)生，感生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)是感生電場(chǎng)驅(qū)使電子定向運(yùn)動(dòng)。引導(dǎo)學(xué)員透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，雖然表象可能一致，但核心影響因素卻完全不同。在此可拓展要從實(shí)際出發(fā)，用于實(shí)踐，與時(shí)俱進(jìn)，學(xué)會(huì)各方面地、發(fā)展地看問(wèn)題，透過(guò)現(xiàn)象揭示本質(zhì)。

9.自感和互感

根據(jù)自感與互感的定義，可拓展個(gè)人積極向上、敢于擔(dān)當(dāng)?shù)木瘢瑫?huì)給自身及他人，甚至社會(huì)均會(huì)帶來(lái)有益影響，從而共建良好的社會(huì)風(fēng)氣。在2020年，突發(fā)公共衛(wèi)生事件肆虐武漢，蔓延全國(guó)。已經(jīng)84歲高齡的鐘南山院士第一時(shí)間坐上了南下的火車(chē)，奔赴一線；73歲的李蘭娟院士同樣在一線隔離醫(yī)院每天工作十幾個(gè)小時(shí)；越來(lái)越多醫(yī)療隊(duì)挺身而出，不畏艱險(xiǎn)，沖鋒在前，他們都是最可敬的英雄。

三、德育元素在對(duì)教學(xué)評(píng)價(jià)的導(dǎo)向

大學(xué)物理課程是一門(mén)重要的基礎(chǔ)課，從教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)評(píng)價(jià)中也應(yīng)突出德育教育。一方面，對(duì)于課程本身的知識(shí)內(nèi)容的考核中，注重對(duì)科學(xué)研究思維方式，創(chuàng)新能力的考核，如設(shè)置需要嚴(yán)密推導(dǎo)計(jì)算的題目，設(shè)置情境猶如科學(xué)家一樣需研究探討的題目，布置一些了解科學(xué)家事跡的心得體會(huì)等；另一方面，在課堂上與課堂外思想品德、意志品質(zhì)的評(píng)價(jià)也是重中之重，可通過(guò)記錄平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、課后探究問(wèn)題協(xié)同合作情況進(jìn)行考核?？傊?，不論是課終考試，還是平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，教學(xué)評(píng)價(jià)導(dǎo)向都應(yīng)融合德育元素。

結(jié)語(yǔ)

德育教育是高等教育的重要內(nèi)容。大學(xué)物理作為一門(mén)通識(shí)教育類(lèi)的基礎(chǔ)課程，應(yīng)同時(shí)凸現(xiàn)“育才”與“育人”效果，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的內(nèi)涵式提升。本文基于大學(xué)物理電磁學(xué)專(zhuān)題模塊內(nèi)容，從課程理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段和課程評(píng)價(jià)四個(gè)維度與時(shí)俱進(jìn)地提出了電磁學(xué)專(zhuān)題模塊德育教育的方法，通過(guò)將德育元素與軍事相關(guān)融合講解電磁學(xué)的知識(shí)內(nèi)容，將融入教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，為大學(xué)物理德育教育的實(shí)施提供了新思路，對(duì)提高德育教育教學(xué)效果具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。