大學(xué)物理課堂教學(xué)中“3W”原則的應(yīng)用

陳 偉

(暨南大學(xué)理工學(xué)院物理系 廣東 廣州 510632)

我國(guó)正處于產(chǎn)業(yè)升級(jí)、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時(shí)期；要成功實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就必須有大量的創(chuàng)新型的各級(jí)各類人才.從中央到地方再到各高校甚至每位教師和學(xué)生，大家都清醒地意識(shí)到創(chuàng)新已成為一種趨勢(shì)[1].沒有創(chuàng)新，就沒有一個(gè)國(guó)家真正的強(qiáng)大，也沒有一個(gè)民族的持久興旺.每年國(guó)家舉行的“挑戰(zhàn)杯”、“創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”、廣東省舉辦的“大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽”等已不斷為大學(xué)生提供創(chuàng)新的機(jī)會(huì).我系在最近幾年專為本科生搭建了一個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)——思源實(shí)驗(yàn)室，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供了一個(gè)良好的環(huán)境.作為培養(yǎng)人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，課堂教學(xué)在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的過程中也應(yīng)該扮演重要的角色，因?yàn)閷W(xué)生的大部分學(xué)習(xí)時(shí)間是在課堂上度過的.現(xiàn)代的課堂教學(xué)不僅要傳道、授業(yè)、解惑，還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，大學(xué)物理課堂教學(xué)也不例外.

要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，首先要培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)，不僅要提高學(xué)生思維的活躍性，而且要讓他們有創(chuàng)新的沖動(dòng)；其次要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，訓(xùn)練學(xué)生思維的敏感性，使得他們能夠在看似平常的現(xiàn)象中捕捉到不平常的問題；最后訓(xùn)練他們的創(chuàng)新技能，培養(yǎng)他們運(yùn)用已有的知識(shí)解決問題的能力[2].

大學(xué)物理是一門傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課程，學(xué)生接觸到的往往只是抽象的概念、原理及枯燥的符號(hào)、數(shù)字和公式，很容易失去興趣.因此，要利用大學(xué)物理課堂培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，授課教師首先應(yīng)具備以下一些條件：第一，要有充足的知識(shí)儲(chǔ)備；第二，要有責(zé)任心，能認(rèn)真做好教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)；第三，能視學(xué)生為朋友，在課堂上形成民主氣氛；第四，要有駕馭課堂教學(xué)的能力，使課堂氣氛活躍但不混亂.有了這些條件之后，我們才能按“3W”(what，why，how)原則培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.“what”的內(nèi)涵是我們?cè)谡n堂上給學(xué)生展示的是什么：什么樣的人格品性，什么樣的教學(xué)方法及什么樣的教學(xué)內(nèi)容；“why”表示解釋表象背后的原理，給學(xué)生展示物理學(xué)獨(dú)特的思維方法；“how”則是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)問題的能力.

現(xiàn)以講授“質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理”及“動(dòng)量守恒定律”為例闡述如何按“3W”原則培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

創(chuàng)新的源頭是興趣.從課堂教學(xué)相互影響的各要素來看，“what”的目的就是提高學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的興趣，從而激活學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí).第一，憑教師的個(gè)人魅力感染學(xué)生，讓學(xué)生喜歡教師，從而喜歡大學(xué)物理.第二，多種教學(xué)方法結(jié)合使用，盡量發(fā)揮各種教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì).當(dāng)從牛頓第二定律出發(fā)推出質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理時(shí)，可以用黑板板書.因其推導(dǎo)思路很明確，也可以用PPT的方式講授，但速度要慢，每一步要闡述清楚.講例題時(shí)，一定要用板書，這樣學(xué)生才跟得上教師的思路，才有時(shí)間思考.在闡述動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的物理內(nèi)涵時(shí)，我們會(huì)用多媒體、日常生活中的范例或者演示實(shí)驗(yàn)等，這樣更生動(dòng)形象，學(xué)生也很感興趣.第三，發(fā)揮大學(xué)物理的優(yōu)勢(shì).大學(xué)物理的定理、概念看起來很抽象，其實(shí)很多可以直接用來解釋現(xiàn)實(shí)世界中的現(xiàn)象，要盡量將大學(xué)物理的內(nèi)容與實(shí)際生活及科技發(fā)展前沿結(jié)合起來.為了讓學(xué)生對(duì)動(dòng)量定理有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，可以用日常生活中的一些事例：體育方面，跳遠(yuǎn)比賽要有沙坑，跳高比賽要有海綿墊；運(yùn)輸易碎的物體時(shí)，物體與物體之間要塞一些軟的東西；釘釘子時(shí)，用錘子迅速敲擊釘子而不是讓錘子慢慢靠近釘子等等.而為了讓學(xué)生對(duì)動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律有更深的認(rèn)識(shí)，發(fā)射火箭，航天器的太空剎車等則是最好的例證.去年，我們到香港中文大學(xué)物理系實(shí)地觀摩了該校教師的大學(xué)物理課程教學(xué)，聽他們上“力的種類”一節(jié).講到摩擦力時(shí)，教師就詳細(xì)地分析了小汽車啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，前后輪胎和地面之間的摩擦力情況.在附錄中，筆者比較了香港中文大學(xué)和我們內(nèi)地所講的大學(xué)物理的差別，以供大家參考.

“why”的目的是訓(xùn)練學(xué)生思維敏感性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維.緊接前面的案例，我們要給學(xué)生講清楚為什么要學(xué)動(dòng)量定理，它與牛頓第二定律的區(qū)別是什么；質(zhì)點(diǎn)系的內(nèi)力與外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量有什么不一樣的影響；動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒成立的條件是什么.在講解的過程中，我們應(yīng)首先交給他們思考的方法和批判的精神.鼓勵(lì)學(xué)生大膽說“why”，敢于懷疑，善于利用發(fā)散性思維和逆向思維思考問題.為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教師和學(xué)生要互動(dòng).互動(dòng)是課堂教學(xué)的靈魂，也是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的一個(gè)關(guān)鍵手段.只有互動(dòng)，學(xué)生才能舉一反三，加深對(duì)知識(shí)及各種方法的理解；只有互動(dòng)，教師才能知道學(xué)生掌握的程度；只有互動(dòng)，智慧的火花才能時(shí)時(shí)迸發(fā)，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新性思維的最佳效果.互動(dòng)的方式多種多樣.教師從學(xué)生的眼神和表情中讀出他們是否理解所講內(nèi)容的信息，這是常有的一種互動(dòng)方式.我們也可以通過提問的方式實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間的互動(dòng)，這樣能促進(jìn)學(xué)生思考.最后，通過討論甚至對(duì)某一問題的爭(zhēng)論實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，這種互動(dòng)是兩種不同思維方法的角力，也可能是兩門學(xué)科的融合，最容易擦出智慧的火花，因而也是課堂教學(xué)中最能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.另外，為了讓學(xué)生有較充分的思考余地，授課內(nèi)容不宜太難，要讓學(xué)生跳一跳摸得著.如果太難了，課堂教學(xué)就只能停留于“what”，而無法實(shí)現(xiàn)“why”的目標(biāo)，更不用說“how”了.

“how”的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技能，即將所學(xué)知識(shí)用于解決實(shí)際問題的技能.為了達(dá)到這一目標(biāo)，我們用了文獻(xiàn)[3]一道思考題：假使你處在摩擦可略去不計(jì)的覆蓋著冰的湖面上，周圍又無其他可以利用的東西，你怎樣依靠自身的努力返回湖邊呢？從回答的情況來看，答案多種多樣，我們?cè)僦鹨环治瞿男┓椒尚?，哪些方法最有?

當(dāng)然，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力絕不是一蹴而就的，需要長(zhǎng)期的積累.在課堂教學(xué)中，如果學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題而又解決不了時(shí)，我們要幫助他們分析、解決問題以使他們獲得成就感，為下一次發(fā)現(xiàn)新的問題提供動(dòng)力.這樣周而復(fù)始，形成良性循環(huán)，從而使學(xué)生最終獲得穩(wěn)定的創(chuàng)新能力.

附錄：香港中文大學(xué)與我們講授大學(xué)物理的區(qū)別

(1)教材.香港中文大學(xué)沒有固定教材，由教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定授課內(nèi)容，并指定相關(guān)參考書目；我們有固定教材.

(2)學(xué)時(shí).香港中文大學(xué)分大學(xué)物理I和II， 每周各3個(gè)學(xué)時(shí)；我們4或5個(gè)學(xué)時(shí).

(3)大學(xué)物理涵蓋內(nèi)容.香港中文大學(xué)大學(xué)物理I講力學(xué)，最后講光子、電子和原子，其他內(nèi)容學(xué)生自己另外再選；我們包括力、熱、電、光、相對(duì)論及量子物理.

(4)授課內(nèi)容特點(diǎn).香港中文大學(xué)淺而泛，和實(shí)際結(jié)合較緊；我們深而精，更注重公式的推導(dǎo)和原理的闡述.

參考文獻(xiàn)

1 張晚云，陸彥文，曾交龍.淺談大學(xué)物理教學(xué)中創(chuàng)新思維與能力的培養(yǎng).高等教育研究學(xué)報(bào)，2011，34(1)：70

2 楊曉靜，尹忠東，艾欣.本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的若干思考.中國(guó)電力教育， 2010(s2)：148

3 馬文蔚.物理學(xué)(第四版上冊(cè)).北京：高等教育出版社，1999.100