高校理工科課堂故事教學(xué)法研究與實踐

宋彥坡，彭小奇，2，陳 卓，張建智，張家元

（1.中南大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙410083；2.湖南第一師范學(xué)院 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙410205）

高校課堂是知識傳承、思想教育的前沿陣地，關(guān)乎國家的人才培養(yǎng)和發(fā)展前景。近年來，習(xí)近平總書記非常關(guān)心高校課堂教學(xué)，對課程思政提出了明確要求。課堂氛圍是影響教學(xué)效果的重要因素，就高校的課堂氣氛而言，文科課堂較為活躍，而理工科課堂則相對安靜甚至沉悶[1-2]。顯然，提高課堂教學(xué)的趣味性，調(diào)動和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是提高理工科課堂教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。為此，很多學(xué)者和一線教師都在積極探索，嘗試將一些先進的教學(xué)理念和方法，如對分課堂[3]、導(dǎo)入教學(xué)法[4]、翻轉(zhuǎn)課堂[5]、成果導(dǎo)向理念[6]等，引入理工科課堂，以期活躍課堂氣氛，增強教學(xué)效果。在實際應(yīng)用中，這些嘗試和探索取得了一定的效果。但由于高校理工科課程具有的知識面廣、重點多、難度大等特點，課堂教學(xué)效果仍不盡如人意，課堂教學(xué)改革仍然任重而道遠。

故事教學(xué)法源遠流長。遠在兩千多年前，孔子、柏拉圖等古代的教育家們都曾用這種方法教育弟子。由于故事教學(xué)法在提高學(xué)生興趣、活躍課堂氛圍方面較之其他教學(xué)法更具優(yōu)勢，因而深受現(xiàn)代教育家和教師們喜愛，被廣泛應(yīng)用于中小學(xué)課堂[7-8]，但在高校課堂，尤其是高校理工科課堂上的應(yīng)用尚未見報道。事實上，愛聽故事是人類共同的天性，而非少年兒童獨有的特性，因此，故事教學(xué)法理論上也能激發(fā)大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。若能針對高校課堂自身的特點合理應(yīng)用，則有望改善高校理工科課堂氣氛和教學(xué)質(zhì)量。

一、高校理工科課堂氣氛沉悶原因探析

張源等[2]曾經(jīng)分析過高校理工科與文科課程課堂氣氛差異現(xiàn)象，認為這種差異源于兩類課程在知識的趣味性、知識點深度、學(xué)生思維模式以及性別比例等方面存在的差別。本文認同張源、徐榮進的研究結(jié)論，認為知識點的趣味性等因素與課堂氣氛確有因果關(guān)系。不過，本文認為文理科課程知識點本身特征的不同是導(dǎo)致兩類課堂氣氛存在整體差異的最主要原因。

理工科課程知識與文科課程知識最大的差異在于與人的相關(guān)程度。文科課程，如歷史、文學(xué)等，所承載的知識多與人有密切關(guān)聯(lián)，而理工科課程，如熱力學(xué)、控制論等，則與無生命的“物”關(guān)聯(lián)更大。與人有關(guān)的知識往往更容易引起人們的同理心。例如，當(dāng)教師在課堂上分析某些歷史事件或社會現(xiàn)象時，學(xué)生可能會不自覺地對這些事件、現(xiàn)象涉及到的人物產(chǎn)生代入感，有身處其中的感覺，學(xué)習(xí)、探究的興趣甚至表達欲也就自然而然地產(chǎn)生了，所以文科課堂相對活躍。而理工科知識與“人”的關(guān)系相對較遠，從人類的心理行為模式看，人類不太可能對于無生命的“物”產(chǎn)生同理心。因此，即便是學(xué)習(xí)態(tài)度端正的學(xué)生，在理工科課堂往往也會有身處“局外”的感覺，這種感覺決定了理工科課堂難以像文科課堂那么活躍。

學(xué)生思維模式、性別比例以及教師教學(xué)水平等因素雖然對課堂氣氛也有極大影響，但這種影響主要體現(xiàn)在特定的、具體的課堂上，而不是理工科、文科兩類課堂的整體現(xiàn)象。目前，尚沒有任何研究資料能夠證明理工科與文科兩類專業(yè)大學(xué)生的思維模式或者兩類課程授課教師的教學(xué)水平存在顯著差異。而且，在現(xiàn)有的教育體制下，理工科專業(yè)的課程體系也包含了不少文科類課程。事實表明，即使對于同樣的理工專業(yè)學(xué)生，文科類課程的課堂氛圍往往也比理工科課程的課堂更為活躍。無論是文科還是理工科學(xué)生，無論是男生還是女生，一般都能津津有味地聽央視“百家講壇”里諸位老師對歷史、文學(xué)的品讀，并且所聽內(nèi)容越是不為自己熟知，聽的興趣越大。但面對眾多的概念、定義、定理，面對繁瑣、艱深的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，一般都會感到枯燥和無趣，并且聽課內(nèi)容越是不為自己熟知，枯燥感就越強烈。

理工科知識和文科知識在趣味性上的先天差異從當(dāng)前流行的教育類電視、廣播節(jié)目中也能窺得端倪。央視的“百家講壇”是群眾接受度較高的教育欄目，這檔欄目與學(xué)校課堂極為相似?！鞍偌抑v壇”已播出上千期，很多專家、學(xué)者因在這個欄目中的優(yōu)秀表現(xiàn)而成為“明星”，但截止目前，這些“明星”中沒有一位是解讀理工科知識的。這種現(xiàn)象一定程度上可以說明，理工科知識在趣味性上存在“先天不足”。幸運的是，這種“先天不足”后天可補，電視節(jié)目不乏傳播理工科知識的優(yōu)秀欄目，如中國央視的“走進科學(xué)”、美國探索通信公司的“探索頻道”（Discovery Channel）等。只不過這些節(jié)目傳播知識的方式與傳統(tǒng)課堂教學(xué)有很大區(qū)別。值得注意的是，這些節(jié)目在傳播理工科知識時普遍采用了講故事的方式，以引人入勝的故事將觀眾代入所要傳播的知識空間。這啟示我們，若以講故事的方式傳授理工科知識，可能有效彌補理工科知識在趣味性上的“先天不足”。

二、高校理工科課堂教學(xué)故事的發(fā)掘與構(gòu)建

課堂教學(xué)中呈現(xiàn)的故事（通常稱為教學(xué)故事）不僅要生動，能夠吸引甚至感動聽眾（學(xué)生），更要具有承載和傳遞知識的功能。因而，教學(xué)故事的構(gòu)建較之普通日常故事需要考慮更多的問題。對于高校理工科課堂而言，課堂時間有限，所授知識通常與無生命的“物”關(guān)聯(lián)更大，且聽課學(xué)生多已成年，認知能力已相當(dāng)成熟，這些都增加了教學(xué)故事的構(gòu)建難度。從某種意義上講，這也是故事教學(xué)法長期未被高校理工科課堂廣泛采用的重要原因。盡管如此，大多數(shù)一線教師都有在課堂上講故事的經(jīng)歷和經(jīng)驗。本文作者的調(diào)研和教學(xué)實踐表明，高校理工科課堂上的教學(xué)故事可以從科學(xué)史（相關(guān)知識點的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明歷史）、應(yīng)用實例及擬人化表示三個方面進行發(fā)掘和構(gòu)建。

科學(xué)史上不乏有趣或感人的故事，因而科學(xué)史是教師構(gòu)建教學(xué)故事時最容易想到和利用的素材庫。若素材選取和組織不當(dāng)，極有可能消耗大量的課堂時間，在提高課堂趣味性的同時降低課堂的知識性和教學(xué)的知識量，造成事與愿違的結(jié)果。因此，在構(gòu)建課堂教學(xué)故事時，應(yīng)該精選那些能夠體現(xiàn)擬授知識的素材。很多定理、公式在被科學(xué)界普遍接受之前，都遭受過同時代學(xué)者的質(zhì)疑和反對，被質(zhì)疑和反對之處往往也正是理解這些定理、公式的關(guān)鍵。在教學(xué)故事構(gòu)建中，這些定理、公式被質(zhì)疑和反對的歷史故事更應(yīng)該被重點考慮，從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力?？茖W(xué)家的人生際遇往往能激發(fā)學(xué)生的共情，因此，課堂教學(xué)故事中少量、適量融入相關(guān)科學(xué)家的人生際遇是必要的，但不應(yīng)該為提高課堂的趣味性而將其變成教學(xué)故事的主體。

例如，熱力學(xué)第一定律就曾被19 世紀的科學(xué)界普遍質(zhì)疑和批判，其嚴厲程度甚至讓早期發(fā)現(xiàn)者之一麥耶一度精神失常，試圖自殺。若直接把這段令人動容的歷史完全搬進課堂，顯然會占用大量課堂時間，而且也難以凸顯教師希望傳授的知識。因此，在構(gòu)建教學(xué)故事時，應(yīng)該保留少量最能打動人心的情節(jié)（如麥耶試圖自殺），并從當(dāng)時科學(xué)家們之間的爭執(zhí)與交鋒中精選一二，重點復(fù)述他們之間的一些具體對話（例如，物理學(xué)家若利曾向麥耶怒吼“難道把瓶子搖晃幾下，就能加熱里面的水？”，麥耶沉默后大聲回應(yīng)“情況就是這樣！”），從而說明當(dāng)時學(xué)者們爭論的焦點主要在于“功—熱”轉(zhuǎn)換（事實上，這也正是理解熱力學(xué)第二定律的關(guān)鍵）。這樣的故事耗時不長（5 分鐘以內(nèi)），卻能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，“悄悄地”將知識傳遞給學(xué)生，達成課堂教學(xué)目標。

應(yīng)用實例教學(xué)法在理工科課堂教學(xué)中被廣泛使用，但理工科知識的應(yīng)用實例仍然多與“物”關(guān)聯(lián)密切，而與“人”的切身體驗存在較大距離，平鋪直敘這些實例缺乏共情效應(yīng)，很難引起學(xué)生太多的興趣。為了改變這一狀況，應(yīng)該以應(yīng)用實例為素材構(gòu)建教學(xué)故事，而非在課堂上單純介紹應(yīng)用實例本身，故事的構(gòu)建思路可以借鑒前文提及的那些優(yōu)秀的科學(xué)類電視節(jié)目。不難發(fā)現(xiàn)，廣受歡迎的優(yōu)秀的科學(xué)類電視節(jié)目的主角通常都是“人”而不是“物”，即使節(jié)目是要揭示某種科學(xué)現(xiàn)象，節(jié)目設(shè)計人員也會“安排”人作為“主角”去探索和體驗所要揭示的科學(xué)現(xiàn)象。電視節(jié)目設(shè)計人員知道，人們對同類更能產(chǎn)生同理心，而同理心是人類興趣的主要來源之一。教師在構(gòu)建教學(xué)故事時也應(yīng)該充分考慮到這一因素，并盡量為應(yīng)用實例“安排”一個或多個“故事主角”，這些“主角”可以是設(shè)計者、操作者甚至參觀者。

仍以“工程熱力學(xué)”課程為例，在講授熱力循環(huán)理論時，往往以汽車發(fā)動機系統(tǒng)、火電廠發(fā)電機組等作為這些理論知識的具體應(yīng)用實例。顯然，這些應(yīng)用實例并不比它們對應(yīng)的理論知識更有趣味，僅僅介紹這些實例通常不能引起學(xué)生太大興趣。但是，若任課教師基于親身參與過或有過較深入了解的相關(guān)科研項目構(gòu)造課堂故事，將科研人員在開展這些項目研究時遇到的一些技術(shù)難題、親身經(jīng)歷的一些趣事融入教學(xué)過程，往往能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)理論、探索未知的興趣。

擬人化教學(xué)法在以兒童為受眾的童話故事構(gòu)建中廣為使用，但對于心智成熟的大學(xué)生，“會說話的桌子”不僅不會引發(fā)他們的共情，反而可能被他們“嫌棄”。但若應(yīng)用得當(dāng)，擬人化方法仍可作為發(fā)掘和構(gòu)建高校課堂教學(xué)故事的重要手段，只是要盡量避免過于機械的、牽強的擬人化。很多理工科的一線教師都有過將一些知識擬人化的成功經(jīng)驗和經(jīng)歷。恰當(dāng)?shù)臄M人化不僅會讓知識聽起來更為有趣，教師還可以借此將正確的世界觀、人生觀、價值觀融入其中，潛移默化、潤物無聲地傳授給學(xué)生，這也是實踐“課程思政”教育理念的重要途徑之一。

在以擬人化教學(xué)法實踐“課程思政”理念方面，作者進行了一些有益的嘗試，獲得了一些成功的經(jīng)驗。例如，在講授《過程控制》中的PID（比例積分微分）控制律時，教師們常把P（比例）、I（積分）、D（微分）三種控制律比擬為人在決策時對于當(dāng)下、過去及未來的考慮，這個“擬人化”容易想到但也略顯“機械”，學(xué)生們聽課興趣通常不會因此有很大提升。但是，當(dāng)把這種“擬人”進一步深化，與學(xué)生們探討“活在當(dāng)下”的人生哲學(xué)和“P 可以單獨使用，而I 和D 不可以”這一知識之間的關(guān)聯(lián)時，我們明顯感受到學(xué)生們迅速高漲的學(xué)習(xí)和思考興趣。

三、高校理工科故事型課堂的實施框架

為方便表述，本文將運用了故事教學(xué)法的課堂簡稱為“故事型課堂”，此類課堂的實施過程可分為備課、授課及效果分析三個階段，如圖1 所示。

圖1 故事型課堂實施框架

在故事型課堂實施過程中，備課階段最為重要。較之其他類型課堂，故事型課堂在備課階段需要耗費更多的時間進行素材選擇、故事構(gòu)建和課堂設(shè)計。任課教師應(yīng)在平時通過文獻閱讀及同行交流，有意識地盡可能多搜集能用于課堂教學(xué)的故事素材，如科技史料、應(yīng)用案例等，日積月累，形成教學(xué)故事素材庫。備課時，應(yīng)精心梳理、分析需要講解的知識點，從教學(xué)故事素材庫中選取恰當(dāng)?shù)乃夭模蝗缓?，可根?jù)本文第二節(jié)的思路構(gòu)建教學(xué)故事；最后，進行具體的課堂教學(xué)規(guī)劃設(shè)計，根據(jù)授課內(nèi)容、課堂時長及聽課學(xué)生狀態(tài)等多方面因素，制定具體的教學(xué)計劃（包括授課方式、時間分配、與學(xué)生的互動方式等）。故事型課堂在具體的教學(xué)規(guī)劃階段與傳統(tǒng)課堂并無本質(zhì)不同，不過需要注意的是教學(xué)故事時間的控制，一般而言，教學(xué)故事時間不宜超過課堂時長的20%。

為反思提高故事型課堂的授課效果，任課教師在課后應(yīng)基于對授課過程的回憶，必要時附以問卷調(diào)查等方式，對課堂效果（尤其是課堂氣氛）進行分析和評價，并根據(jù)分析和評價的結(jié)果適當(dāng)調(diào)整后續(xù)的備課及授課方法。

需要說明的是，將故事教學(xué)法引入高校理工科課堂的目的是為了激發(fā)聽課學(xué)生的興趣，營造激發(fā)學(xué)生活躍思考的課堂氛圍，而不是為講故事而講故事?？紤]到理工科知識本身的特點，并不是所有的知識點都能夠采用故事教學(xué)法。因此，任課教師沒有必要，事實上也沒有可能為每一個知識點構(gòu)建教學(xué)故事。另一方面，故事教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法并不矛盾，在課堂教學(xué)中可與這些先進的教學(xué)方法融合使用，使教學(xué)效果更加突出。

結(jié)語

本文分析和討論了高校理工科課堂氣氛相對安靜甚至沉悶的現(xiàn)象及其原因，認為理工科知識本身趣味性的不足是導(dǎo)致該問題的主要原因，從而提出將故事教學(xué)法引入高校理工科課堂教學(xué)以活躍課堂氛圍的課堂教學(xué)改革思路。結(jié)合作者自身的課堂教學(xué)經(jīng)歷和故事教學(xué)法實踐，總結(jié)提煉了基于理工科知識點發(fā)掘和構(gòu)建教學(xué)故事的科學(xué)史、應(yīng)用實例及擬人化表示三類具體方法，在此基礎(chǔ)上，提出了可用于指導(dǎo)教學(xué)實踐的高校理工科故事型課堂的實施框架。