摘
要
文章先簡(jiǎn)單說(shuō)明什么是黃金分割教學(xué)模式、提出這個(gè)教學(xué)模式的背景。第二部分介紹實(shí)施這一教學(xué)模式的難點(diǎn)和對(duì)策，包括如何騰出互動(dòng)時(shí)間、如何設(shè)置互動(dòng)任務(wù)。第三部分介紹教師在課堂上應(yīng)該做什么，包括為什么要易化物理、如何易化物理。第四部分介紹如何讓學(xué)生在課堂上積極互動(dòng)。最后一部分討論黃金分割教學(xué)模式的教學(xué)效果評(píng)價(jià)，包括學(xué)生的認(rèn)可度評(píng)價(jià)、參與度評(píng)價(jià)和學(xué)生能力自評(píng)三個(gè)方面。
上篇：一、黃金分割教學(xué)模式的提出；二、黃金分割教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)；三、教學(xué)策略之易化課程學(xué)習(xí)
下篇：四、教學(xué)策略之促進(jìn)學(xué)生有效互動(dòng)；五、黃金分割教學(xué)模式教學(xué)效果
一、黃金分割教學(xué)模式的提出
上海交通大學(xué)所開設(shè)的大學(xué)物理課修課學(xué)生數(shù)量達(dá)3000多人,歷年來(lái)采用常規(guī)講授教學(xué)模式，為了更好地活躍課堂，同時(shí)提高教學(xué)質(zhì)量,研究者在個(gè)人所擔(dān)任的大學(xué)物理課程教學(xué)中實(shí)施了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。并在2014年進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和常規(guī)教學(xué)的教學(xué)效果對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式更受學(xué)生的歡迎[1]。
然而，在進(jìn)一步的教學(xué)實(shí)踐中，我們又發(fā)現(xiàn)一個(gè)似乎是自相矛盾的現(xiàn)象：學(xué)生一方面非常喜歡翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，另一方面又強(qiáng)烈要求教師在課堂中多講授。這種現(xiàn)象反映出，學(xué)生希望能夠深度參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，這部分可能是由翻轉(zhuǎn)的課堂教學(xué)形式所提供的，同時(shí)他們又希望課程能夠保證含金量，而這部分可能是由教師的講授部分所保證的。
為了確定最佳的課堂翻轉(zhuǎn)程度，我們開展了工科大學(xué)物理課堂翻轉(zhuǎn)度的準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，研究通過問卷調(diào)查了解了學(xué)生的期望，將學(xué)生期望的課堂教學(xué)模式：教師占用三分之二的時(shí)間講授，三分之一時(shí)間供學(xué)生互動(dòng)稱為“黃金分割A(yù)”教學(xué)模式，同時(shí)研究設(shè)定將教師占用三分之一時(shí)間，學(xué)生互動(dòng)時(shí)間占三分之二的教學(xué)模式，稱為“黃金分割B”教學(xué)模式。針對(duì)“黃金分割A(yù)”、“黃金分割B”和傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行準(zhǔn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式雖然可使學(xué)習(xí)知識(shí)易化，但因?qū)W生參與度太低，學(xué)生知識(shí)內(nèi)化程度低，教學(xué)效果不是最好。而“黃金分割B”模式翻轉(zhuǎn)度太大，因大學(xué)物理中有很多內(nèi)容比較抽象，缺少教師對(duì)知識(shí)進(jìn)行易化的環(huán)節(jié)，教學(xué)效果也不是最好。比較好的教學(xué)模式是學(xué)生所期望的黃金分割模式，即教師占用2 /3 的課堂時(shí)間講授，留出1 /3 的時(shí)間供學(xué)生使用[2,3]。
黃金分割教學(xué)模式提出教師占用2 /3 的課堂時(shí)間講授，留出1 /3 的時(shí)間供學(xué)生使用，但這并不是簡(jiǎn)單地分配課堂時(shí)間，而是在新的時(shí)間框架下，對(duì)課程學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行梳理、整合和重構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)這一黃金分配。
二、黃金分割教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)
在課程教學(xué)內(nèi)容不變的前提下，采用黃金分割教學(xué)模式 意味著課堂教學(xué)任務(wù)需要壓縮在原來(lái)的三分之二的時(shí)間內(nèi)完成，為課堂留出三分之一的互動(dòng)時(shí)間，同時(shí)要新增占據(jù)三分之一課時(shí)的互動(dòng)教學(xué)內(nèi)容。因此，需要對(duì)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行梳理、整合和重構(gòu)。只有既突出以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和感受，又保留傳統(tǒng)教學(xué)覆蓋核心和重點(diǎn)知識(shí)的優(yōu)勢(shì)，才能真正體現(xiàn)黃金分割教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)。
1.優(yōu)化知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)，提升教學(xué)效率
知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)是指?jìng)魇谥R(shí)點(diǎn)的具體教學(xué)思路。做一個(gè)類比：若讓知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一枚煮雞蛋、讓知識(shí)傳授對(duì)應(yīng)剝雞蛋殼?？梢詮碾u蛋的某處一小塊一小塊剝殼是一種“邏輯設(shè)計(jì)”。若從雞蛋的腰部滾壓出一條蛋殼裂縫、再對(duì)分蛋殼是另一種“邏輯設(shè)計(jì)”。顯然后一個(gè)設(shè)計(jì)更節(jié)省時(shí)間。
大學(xué)物理中有很多知識(shí)點(diǎn)也有不同的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)，根據(jù)課程需要選擇合適的邏輯設(shè)計(jì)，可以達(dá)到事半功倍的效果，為課堂騰出互動(dòng)時(shí)間。
例如大學(xué)物理中磁約束內(nèi)容的講法傳統(tǒng)有兩種：受力分析法、能量磁矩守恒法。通過多年教學(xué)實(shí)踐探索，筆者還提出了第三種講法：等效小磁針方法。三個(gè)方法的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)及其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：
表1 磁約束教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)對(duì)比
對(duì)于工科大學(xué)物理，需要物理圖像清晰的定性的方法即可。第一個(gè)方法過于瑣碎且不省時(shí)，第二個(gè)方法過于公式化又浪費(fèi)時(shí)間。而第三個(gè)方法簡(jiǎn)單、圖像清晰、節(jié)省時(shí)間，起到了事半功倍的效果。
再比如電磁學(xué)中的抗磁性，若用進(jìn)動(dòng)模型來(lái)介紹，會(huì)涉及五個(gè)知識(shí)點(diǎn)，分兩種情況。但若采用電磁感應(yīng)模型介紹，只涉及兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)、一種情況，比“進(jìn)動(dòng)模型”簡(jiǎn)單明了。
優(yōu)化知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)需要教師作廣泛的調(diào)查研究，尋找、探索和鉆研重點(diǎn)難點(diǎn)的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)方法。
2.整合梳理教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)置互動(dòng)任務(wù)
在黃金分割教學(xué)模式中，教學(xué)互動(dòng)活動(dòng)的設(shè)計(jì)非常重要，高質(zhì)量的互動(dòng)活動(dòng)能夠激發(fā)學(xué)生，提升學(xué)習(xí)效果。為此要整合梳理整門課程的教學(xué)計(jì)劃、進(jìn)度和教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)置互動(dòng)任務(wù)。總結(jié)多年教學(xué)實(shí)踐，課堂互動(dòng)任務(wù)可以主要基于如下三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1）將部分教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為課堂互動(dòng)任務(wù)
一個(gè)簡(jiǎn)單的做法是將原來(lái)教師講授的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為課堂互動(dòng)任務(wù)。具體做法是，將教學(xué)內(nèi)容拆解為一系列臺(tái)階型問題或任務(wù)，通過教師講授和互動(dòng)教學(xué)來(lái)交替完成。
大部分大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容都可做均勻的拆解，但有些內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)關(guān)系密切、整體性強(qiáng)，拆解后會(huì)丟失系統(tǒng)屬性，關(guān)聯(lián)度高的大知識(shí)塊不再分割，因此，臺(tái)階型任務(wù)會(huì)由大小不同的知識(shí)塊串聯(lián)而成。對(duì)于均勻拆解的教學(xué)任務(wù)，可以按照二比一的比例教師和學(xué)生交替完成。對(duì)于非均勻拆解的教學(xué)內(nèi)容，教師可選擇大知識(shí)塊完成，小知識(shí)塊可作為學(xué)生互動(dòng)任務(wù)。例如，教師用十分鐘左右的時(shí)間完成一個(gè)任務(wù)，緊接著拋出一個(gè)問題或任務(wù)與學(xué)生互動(dòng)、讓學(xué)生完成，互動(dòng)時(shí)間最好控制在五分鐘左右，這樣一個(gè)交替完成任務(wù)的教學(xué)片段大致持續(xù)十五分鐘。在實(shí)際教學(xué)過程中，最好不要讓這樣的教學(xué)片段持續(xù)時(shí)間超過十五分鐘，以保證學(xué)生的持續(xù)注意力[4,5]。
下面舉一個(gè)關(guān)于熵的教學(xué)例子：
圖1
熵是大學(xué)物理中的一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，臺(tái)階型問題設(shè)計(jì)如圖1所示，教師首先告訴學(xué)生熵的重要性，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；再給出一個(gè)拋硬幣的示范性問題，解釋什么是Y-N問題；然后設(shè)置一個(gè)猜?lián)淇伺频膶W(xué)生互動(dòng)的任務(wù)，讓學(xué)生充分理解系統(tǒng)的不確定性與Y-N問題數(shù)量的關(guān)系；接著教師通過物理問題引入玻爾茲曼熵公式S=kBlnW；然后再次拋出學(xué)生互動(dòng)任務(wù)，讓全班學(xué)生同步進(jìn)行，學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師充分討論，檢驗(yàn)知識(shí)掌握情況；教師與學(xué)生共同分析完熵的基本意義后，再設(shè)置一個(gè)演示熵的實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)教學(xué)效果；最后教師將熵與環(huán)境保護(hù)聯(lián)系起來(lái)，融入課程思政，總結(jié)后完成了熵知識(shí)的一個(gè)教學(xué)片段。
2）為學(xué)習(xí)難點(diǎn)設(shè)計(jì)互動(dòng)任務(wù)
若學(xué)生已有的認(rèn)知能力與教學(xué)內(nèi)容之間存在較大的高差，這樣的教學(xué)內(nèi)容可能會(huì)成為教學(xué)難點(diǎn)。如果教師能搭建適合學(xué)生認(rèn)知水平的知識(shí)臺(tái)階，用過渡型互動(dòng)任務(wù)做鋪墊，幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)認(rèn)知的熱身，實(shí)現(xiàn)學(xué)生不知道提什么問題、怎么提問題，到催生新問題、甚至解決問題轉(zhuǎn)變，最后達(dá)到深入淺出化解學(xué)習(xí)難點(diǎn)的目的。
例如，運(yùn)動(dòng)學(xué)中轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中的科里奧利加速度是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，如果直接通過速度求導(dǎo)解析的方法推導(dǎo)，呈現(xiàn)給學(xué)生的是一堆數(shù)學(xué)公式，這顯然不是教學(xué)的目標(biāo)。如果在這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)之前再設(shè)置幾個(gè)過渡型的熱身問題，效果會(huì)大不一樣，熱身問題如下：
①在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)上作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，在地面參考系看物體的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？并定量計(jì)算加速度。
②在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)上沿半徑方向作往返直線運(yùn)動(dòng)的物體，在地面參考系看物體的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？
③物體在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)上作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，定量計(jì)算加速度。
通過以上三個(gè)特殊情況下物體運(yùn)動(dòng)的分析，再過渡到一般情況，不但化解了教學(xué)難點(diǎn)，還讓學(xué)生理解了科里奧利加速度的本質(zhì)，讓學(xué)生真正學(xué)到了“物理”。
3）增設(shè)課堂評(píng)估互動(dòng)任務(wù)，及時(shí)檢查學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果
為了及時(shí)獲得學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果(Learning outcoming)，對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容增設(shè)比較簡(jiǎn)單、短小的互動(dòng)任務(wù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，為教師提供是否調(diào)整、怎樣調(diào)整教學(xué)策略的依據(jù)。任務(wù)的類型一般是提問、判斷、選擇、填空或一句話小結(jié)，使用的頻率每節(jié)課至少一次。對(duì)于評(píng)估不達(dá)標(biāo)的內(nèi)容要調(diào)整教學(xué)策略后重新教學(xué)。
例如，在學(xué)完角動(dòng)量守恒定律之后，會(huì)設(shè)置一系列判斷題，讓學(xué)生判斷以下運(yùn)動(dòng)角動(dòng)量是否守恒：直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、橢圓軌道運(yùn)動(dòng)、拋物線運(yùn)動(dòng)、彈簧擺的曲線運(yùn)動(dòng)，圓錐擺的曲線運(yùn)動(dòng)等，判斷題的嚴(yán)謹(jǐn)表述此處忽略。
三、教學(xué)策略之易化課程學(xué)習(xí)
大學(xué)物理難學(xué)是影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最主要因素之一，我們?cè)?013年對(duì)樣本為201人進(jìn)行調(diào)查研究，研究首先做了三次影響學(xué)習(xí)興趣的要素收集工作。第一次“要素收集”題目為“我喜歡物理是因?yàn)開____”，收集的學(xué)生答案有：“物理很有用”，“邏輯嚴(yán)謹(jǐn)”，“老師講得好”…；第二次“要素收集”題目為“我不喜歡物理是因?yàn)開_____”，收集的學(xué)生答案有：“我的基礎(chǔ)差”，“太深?yuàn)W”，“公式多”…；第三次“要素收集”題目為“我認(rèn)為一個(gè)好物理老師應(yīng)該是______”，收集的學(xué)生答案有：“講得清楚”，“有耐心”，“有激情”…。
在這一階段，學(xué)生反饋回來(lái)了二十多個(gè)影響學(xué)習(xí)興趣的“要素”，研究者進(jìn)一步將這些“要素”劃分為兩類問題：A）喜歡大學(xué)物理的要素，B)不喜歡大學(xué)物理的要素。仿照Feldman和Lemos等人的研究方法[6，7]，將兩類再劃分為三個(gè)維度：學(xué)生維度、課程維度和教師維度，進(jìn)行了第二階段的研究。將第一階段收集的各要素形成調(diào)查問卷進(jìn)行調(diào)查，得到了兩類問題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)應(yīng)表2和表3：
表2 學(xué)生喜歡大學(xué)物理的主要原因
表3 學(xué)生不喜歡大學(xué)物理主要原因
表2表明，在喜歡大學(xué)物理的要素中，教師維度中有九個(gè)要素，所占比例最大。將九個(gè)因素按降序排列，有82%的學(xué)生希望教師講授要清晰，有54.5%的學(xué)生希望教師多用圖片視頻，這說(shuō)明教師的教學(xué)水平對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理興趣的影響很大。
在課程維度和學(xué)生維度（表3），有67%的同學(xué)認(rèn)為大學(xué)物理公式太多、61%的同學(xué)認(rèn)為題目太難、42.5%的同學(xué)認(rèn)為大學(xué)物理太深?yuàn)W、46.5%的同學(xué)沒時(shí)間學(xué)習(xí)大學(xué)物理。這充分說(shuō)明，大學(xué)物理的學(xué)習(xí)感受太難是導(dǎo)致學(xué)生不喜歡大學(xué)物理的最主要因素。
總之，通過影響學(xué)習(xí)大學(xué)物理興趣的各個(gè)要素的綜合分析，不管從教師維度看，還是從學(xué)生和課程維度看，大學(xué)物理難學(xué)是影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最主要原因之一。所以在教師主宰的三分之二的課堂時(shí)間里，重要任務(wù)之一是易化物理。而且易化物理并不是降低課程內(nèi)容的難度，而是通過精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的講授，使得學(xué)生感知到難度下降，更多體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣、收獲感和成就感。
1、揭開物理的神秘外衣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)
《費(fèi)曼物理學(xué)講義》之所以成為經(jīng)典[8]，是因?yàn)橘M(fèi)曼不僅對(duì)基本概念、定理和定律的講解生動(dòng)清晰，通俗易懂，而且特別注重從物理上作出深刻的敘述。物理學(xué)大師的偉大之處是能把復(fù)雜的理論通俗化[9]。易化物理就是要揭開物理的神秘外衣、使物理變得晶瑩剔透，深入淺出地揭示物理的本質(zhì)。
例如，在相對(duì)論理論中有一個(gè)長(zhǎng)度悖論：地面和火車上有兩把長(zhǎng)度相同的尺子，當(dāng)火車運(yùn)動(dòng)時(shí)，地面觀測(cè)者測(cè)量向前運(yùn)動(dòng)火車上的尺子會(huì)縮短，反過來(lái)火車上的觀測(cè)者觀測(cè)后退站臺(tái)上的尺子也要縮短。在相對(duì)論的理論框架內(nèi)可以自洽地解釋這個(gè)悖論，但大部分學(xué)生內(nèi)心仍然很糾結(jié)究竟是誰(shuí)測(cè)量的更短呢？這時(shí)提出一個(gè)日常生活中熟悉的問題：身高相同的甲乙兩個(gè)同學(xué)相距一千米看對(duì)方的身高，他們“看”對(duì)方誰(shuí)更低？這一問題一拋出，好多學(xué)生豁然開朗，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對(duì)時(shí)空本質(zhì)的進(jìn)一步思考。
再如，用等效小磁針的方法介紹磁約束現(xiàn)象，將整個(gè)磁約束過程變得透明；用筷子穿面包圈的方法來(lái)介紹磁化電流與磁化強(qiáng)度的關(guān)系，使一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)變得容易了；用圓弧長(zhǎng)度計(jì)算的方法推導(dǎo)單縫衍射光強(qiáng)分布公式，將一個(gè)復(fù)雜的內(nèi)容簡(jiǎn)單化了。把高斯定理與麻袋中的刺猬聯(lián)系起來(lái)，把隧道效應(yīng)與“哈里波特”中的“九又四分之三站臺(tái)”聯(lián)系起來(lái)，把波粒二象性與希臘神話中的客邁拉聯(lián)系起來(lái)，把孫悟空的分身術(shù)與態(tài)疊加原理聯(lián)系起來(lái)，可撕破物理的神秘外衣、促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象本質(zhì)的思考。
2、使用直觀教學(xué)法，聯(lián)系實(shí)際生活，使學(xué)習(xí)對(duì)象具象化
造成大學(xué)物理“難”的原因除了學(xué)習(xí)者認(rèn)知能力和知識(shí)積累不夠，另一方面是學(xué)習(xí)內(nèi)容本身太抽象。這時(shí)“易化物理”就是要充分使用直觀具象教學(xué)手段，使抽象內(nèi)容直觀具象化。
在直觀具象化教學(xué)手段中，有演示實(shí)驗(yàn)的使用，有圖片、視頻等多媒體等的使用。在各種具象教學(xué)手段中演示實(shí)驗(yàn)尤為重要，一方面物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)方法是物理學(xué)的主要特征。另一方面物理演示實(shí)驗(yàn)形象、直觀，在理論教學(xué)中輔之以演示實(shí)驗(yàn)，不但可以化解難點(diǎn)，還可以大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，深受學(xué)生歡迎。
例如對(duì)熵的演示：通過多方調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)用橡皮筋可以演示熵的變化與吸放熱的關(guān)系，在課堂上給每位學(xué)生發(fā)一根橡皮筋，拉長(zhǎng)后緊貼額頭一陣后，感覺與體溫一樣時(shí)突然放松，讓學(xué)生感覺橡皮筋會(huì)變熱還是變涼？在松弛狀態(tài)下將橡皮筋緊貼額頭一陣，感覺與體溫一樣時(shí)稍微離開額頭突然拉長(zhǎng)，讓學(xué)生感覺橡皮筋會(huì)變熱還是變涼？通過這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)，不但使抽象概念更接近實(shí)際，由于有學(xué)生的參與，使得學(xué)習(xí)過程輕松愉快，使學(xué)習(xí)效果更好[5]。
還可以將教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際聯(lián)系、與生活聯(lián)系，拉近學(xué)生與物理的距離。如可以講小提琴中的聲波、電吉他中的電磁感應(yīng)、立體電影中的光偏振、臺(tái)球和乒乓球中的剛體運(yùn)動(dòng)。講導(dǎo)彈發(fā)射中的物理，講閃電、潮汐、極光等自然現(xiàn)象中的物理，用撲克牌玩熵，用偏振片與學(xué)生做迷藏，用漫畫笑料寓示知識(shí)點(diǎn)，均可消除物理的抽象感。
3、講好物理故事，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神
創(chuàng)設(shè)生動(dòng)形象的情境敘事或講好物理故事，符合建構(gòu)主義教學(xué)觀[10]，可以將難點(diǎn)化解于無(wú)形。如果故事不是虛設(shè)的，而是在歷史上真正發(fā)生的，講好物理故事不但可以易化物理，還可以讓學(xué)生聆悉大師偉人的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神。
例如，在介紹牛頓萬(wàn)有引力定律時(shí)，要先介紹亞里士多德和托勒密的地心說(shuō)、哥白尼的日心說(shuō)、伽利略望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明和開普勒的三定律，再介紹牛頓的萬(wàn)有引力定律，最后還要介紹卡文迪什的稱量地球?qū)嶒?yàn)。整個(gè)故事發(fā)展跌宕起伏，遵循從“否定”、“肯定”、“再否定”、“再肯定”的科學(xué)發(fā)展規(guī)律。
再比如，在講能量守恒時(shí)，從鳥類學(xué)家邁爾談起，要談釀酒師焦耳，要談不可能動(dòng)的“永動(dòng)機(jī)”，要談中國(guó)古代的飲水鳥，要談暗能量的發(fā)現(xiàn)；在講熵的概念時(shí)，從克勞休斯談起，要談玻爾茲曼，要談香農(nóng)；在講電源時(shí)，從青蛙腿談起，要談伏特，要談核電池等。使得學(xué)生在聆悉大師的偉大發(fā)現(xiàn)中學(xué)到科學(xué)的研究方法，在縱觀科學(xué)的曲折發(fā)展中得到體會(huì)到科學(xué)精神的精髓。
4、展現(xiàn)物理學(xué)的神奇美，豐富學(xué)習(xí)感受
不同學(xué)生有不同的知識(shí)感知特點(diǎn)，比如有的學(xué)生視覺感知能力強(qiáng)，而有的學(xué)生聽覺感知能力強(qiáng)?；趯W(xué)生在知識(shí)感知的差異性，應(yīng)該盡可能地增加學(xué)生對(duì)知識(shí)信息的多感官感知，使平面知識(shí)立體化。展現(xiàn)物理學(xué)的神奇美就是全方位、立體化刺激學(xué)生感官，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的感知，為學(xué)生進(jìn)一步從“知識(shí)的理解（易化物理）”到“知識(shí)的鞏固和應(yīng)用”打好基礎(chǔ)。
例如，進(jìn)動(dòng)是剛體力學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，用街邊小攤上買的小陀螺演示進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象，不如用自行車車輪這個(gè)大陀螺演示效果好，后者可以讓學(xué)生親自參與演示操作，體驗(yàn)陀螺運(yùn)動(dòng)的奇妙特性。進(jìn)一步選一個(gè)更大的陀螺地球，分析地球進(jìn)動(dòng)的原因并將地球的進(jìn)動(dòng)與歲差聯(lián)系起來(lái)，除了讓學(xué)生感到物理的神奇之處，還能將進(jìn)動(dòng)與歷法聯(lián)系起來(lái)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理之外的體驗(yàn)。
再比如，當(dāng)分析逆風(fēng)行可舟時(shí)，當(dāng)介紹麥克斯韋妖，薛定諤貓時(shí)，學(xué)生會(huì)受到“神奇”的“刺激”。當(dāng)展示極光的夢(mèng)幻、彩虹的動(dòng)人、蝴蝶的美麗時(shí)，學(xué)生會(huì)受到“美”的“刺激”。講熵也講綠色能源、講開普勒定律也講科學(xué)精神，學(xué)生的情操會(huì)受到“刺激”。把麥克斯韋速率分布與和諧社會(huì)的收入分布聯(lián)系起來(lái)學(xué)生會(huì)感到物理是立體化的。
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作者信息
董占海，1960年5月，男，籍貫山西，上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院教授，上海交通大學(xué)理學(xué)博士，研究方向?yàn)槟蹜B(tài)物理、物理教學(xué)研究。
本文已發(fā)表在《高等工程教育研究》2020年第3期（151）。
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