張加馳 王得印 慈志鵬 李穎弢 徐遠(yuǎn)麗

(蘭州大學(xué)物理學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

1 引出問(wèn)題

物理，取自“格物致理”，是一門(mén)研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及其基本規(guī)律的科學(xué)，其在高等教育中具有非常重要的基礎(chǔ)性地位。同時(shí)，物理還是一門(mén)與人類(lèi)日常生活聯(lián)系最為緊密的學(xué)科，非常適用于培養(yǎng)文科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基本科學(xué)素質(zhì)和理性思維習(xí)慣，而通識(shí)物理教育也成為了很多高校培養(yǎng)文理兼修、素質(zhì)全面的新型文科專(zhuān)業(yè)人才的重要途徑[1]。

通常，國(guó)內(nèi)高校面向文科生開(kāi)設(shè)的通識(shí)物理教育課程被稱(chēng)為“文科物理”。目前，國(guó)內(nèi)的“文科物理”課程大多在現(xiàn)有大學(xué)物理的知識(shí)框架下，降低了定律公式的理解難度，尤其簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算，以更好地適應(yīng)文科生的理科基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)習(xí)慣。不過(guò)，大多數(shù)文科生對(duì)物理缺乏學(xué)習(xí)興趣，且對(duì)中學(xué)的物理應(yīng)試教學(xué)有著嚴(yán)重的心理陰影；同時(shí)，對(duì)于授課教師而言，要給理科基礎(chǔ)很差的文科生講解抽象的物理定律，這也是一個(gè)非常有難度的挑戰(zhàn)。因此，目前大多數(shù)高校的“文科物理”課程，都處于一種“學(xué)生厭學(xué)、老師難教”的尷尬窘境[2]。

圖1 典型的教學(xué)漫畫(huà)范例

為了擺脫“文科物理”的教學(xué)困境，很多高校都積極推進(jìn)教學(xué)改革，也取得了不錯(cuò)的改革成效[3]。比如，哈爾濱工業(yè)大學(xué)就引入了起源于美國(guó)倫塞勒工學(xué)院的“工作室物理”教學(xué)模式，以學(xué)習(xí)小組為單元組織課堂教學(xué)，提高了學(xué)生在課堂上的參與度[4,5]。不過(guò)，由于在教學(xué)內(nèi)容上沒(méi)有變化，仍然難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。北京工業(yè)大學(xué)則采用了“以物理演示實(shí)驗(yàn)為依托”的教學(xué)方法，通過(guò)在課堂上引入大量的物理演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考并理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[6]。不過(guò)，演示實(shí)驗(yàn)畢竟只涉及部分知識(shí)點(diǎn)；同時(shí)，在上百人的大課堂上，演示實(shí)驗(yàn)的群體學(xué)習(xí)效果也并不理想。因此，我們急需找到一種能夠充分調(diào)動(dòng)文科生學(xué)習(xí)興趣，并體現(xiàn)出群體學(xué)習(xí)效益的“文科物理”新教學(xué)方式。

在本文中，我們根據(jù)文科生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，引入了一種新穎的“漫畫(huà)教學(xué)法”，即將“文科物理”的所有知識(shí)點(diǎn)都繪制為趣味漫畫(huà)，用講漫畫(huà)的方式講物理知識(shí)[7]。2016年，我們?cè)谔m州大學(xué)首次引入漫畫(huà)教學(xué)法，取得極佳的教學(xué)效果，不僅成為校內(nèi)網(wǎng)紅課程，還被《中國(guó)教育報(bào)》專(zhuān)題報(bào)道，采用“漫畫(huà)教學(xué)法”的“文科物理”慕課也登上了超星“學(xué)銀在線(xiàn)”的熱課榜首，受到了學(xué)生追捧，單期外校選課人數(shù)超過(guò)3000人，單期點(diǎn)擊量超過(guò)300萬(wàn)。

2 教學(xué)范例

圖1給出了一些典型的教學(xué)漫畫(huà)范例。圖1(a)是薛定諤貓的范例漫畫(huà)，薛定諤的貓就好比你心懷忐忑向女神表白前，總是不知道女神的心思，這種不確定性就是薛定諤貓量子態(tài)的最重要特征。圖1(b)是共振現(xiàn)象的范例漫畫(huà)，當(dāng)孟姜女的哭聲頻率和長(zhǎng)城的固有頻率相近時(shí)，長(zhǎng)城的振動(dòng)振幅就會(huì)增加到極大值，從而導(dǎo)致長(zhǎng)城坍塌，這或許就是孟姜女哭長(zhǎng)城的科學(xué)解釋。圖1(c)是熱力學(xué)第二定律的范例漫畫(huà)，熱力學(xué)過(guò)程有確定的方向，比如熱量總是從抱著暖寶寶的魔教身上，流向抱著冰塊的段譽(yù)，這就是《天龍八部》中段譽(yù)的北冥神功的秘密。圖1(d)是孿生子詳謬的范例漫畫(huà)，哥哥告別弟弟，乘坐宇宙飛船做星際旅游，回來(lái)時(shí)，哥哥由于相對(duì)論效應(yīng)仍然年輕，而弟弟卻已經(jīng)是耄耋老人了，這就是孿生子詳謬。

圖2 教學(xué)實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證漫畫(huà)教學(xué)法在“文科物理”課程教學(xué)中的實(shí)際效果，我們實(shí)施了一組教學(xué)實(shí)驗(yàn)。首先，我們將蘭州大學(xué)“文科物理”的部分選課學(xué)生分為4個(gè)教學(xué)班，標(biāo)定為A、B、C、D班，人數(shù)分別為A班98人，B班100人，C班102人， D班101人。其中A、B班為實(shí)驗(yàn)班，采用漫畫(huà)教學(xué)法予以干預(yù)；而C、D班為對(duì)照班，采用傳統(tǒng)教學(xué)法，4個(gè)班的授課教師采用隨機(jī)抽簽確定，以一個(gè)學(xué)期(20周)為采樣周期。

實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)學(xué)習(xí)主動(dòng)性、課堂參與度、課后互動(dòng)、考試成績(jī)和學(xué)生滿(mǎn)意度等方面進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)，分析指標(biāo)包括：遲到數(shù)、到課數(shù)、課堂抬頭數(shù)、課堂提問(wèn)的舉手?jǐn)?shù)、課后提問(wèn)數(shù)、論壇發(fā)帖量、考試成績(jī)、學(xué)生滿(mǎn)意度等。其中遲到數(shù)和到課數(shù)采用“刷二維碼”方式統(tǒng)計(jì)，課堂抬頭數(shù)、課堂提問(wèn)舉手?jǐn)?shù)采用現(xiàn)場(chǎng)拍照方式統(tǒng)計(jì)，課后提問(wèn)數(shù)和論壇發(fā)帖量采用網(wǎng)絡(luò)論壇系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，考試成績(jī)由網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生滿(mǎn)意度采用學(xué)生問(wèn)卷形式統(tǒng)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為超星“學(xué)銀在線(xiàn)”和“學(xué)習(xí)通”，數(shù)據(jù)分析軟件為Origin 8.0。

4 結(jié)果與討論

圖2給出了實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以看出：采用漫畫(huà)教學(xué)法的A、B實(shí)驗(yàn)班的遲到人數(shù)較低平均只有5人，而C、D對(duì)照班有25人遲到(圖2(a))；同時(shí)A、B實(shí)驗(yàn)班平均只有1人缺課，而C、D對(duì)照班的平均到課率僅為67.9%(圖2(b))，這反映出A、B實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性較好。在課堂學(xué)習(xí)中，A、B實(shí)驗(yàn)班平均有48.9%的學(xué)生會(huì)抬頭看教師(圖2(c))，而C、D對(duì)照班僅有前排占總?cè)藬?shù)9.8%的學(xué)生會(huì)抬頭看老師。在課堂舉手回答問(wèn)題方面，A、B實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生每個(gè)問(wèn)題平均有27個(gè)學(xué)生舉手，而C、D對(duì)照班僅有1人舉手回答問(wèn)題(圖2(d))，這反映出A、B實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的課堂參與度較高。在課后互動(dòng)方面，A、B實(shí)驗(yàn)班的課后提問(wèn)數(shù)(圖2(e))和論壇發(fā)帖量(圖2(f))都顯著高于C、D對(duì)照班，尤其C、D對(duì)照班的論壇發(fā)帖量?jī)H為A、B實(shí)驗(yàn)班的1.6%，這反映出傳統(tǒng)教學(xué)模式非常不利于課后互動(dòng)。而在平均考試成績(jī)(圖2(g))和學(xué)生滿(mǎn)意度(圖2(h))方面，A、B實(shí)驗(yàn)班的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C、D對(duì)照班，說(shuō)明漫畫(huà)教學(xué)法體現(xiàn)出了明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)法的教學(xué)效果。

5 總結(jié)與展望

從教學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看，相比傳統(tǒng)教學(xué)法，漫畫(huà)教學(xué)法確實(shí)能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增加學(xué)生的課堂參與度，還有利于課后互動(dòng)學(xué)習(xí)，并幫助學(xué)生取得更好的成績(jī)，學(xué)生的學(xué)習(xí)滿(mǎn)意度也更高。因此，對(duì)于“文科物理”課程，漫畫(huà)教學(xué)法確實(shí)是一種值得推薦的新教學(xué)模式。

借助漫畫(huà)教學(xué)法，蘭州大學(xué)的“文科物理”課程已經(jīng)取得了較好的教學(xué)改革成效，但針對(duì)課程改革中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，我們認(rèn)為還應(yīng)該從以下幾個(gè)方面繼續(xù)做好“文科物理”課程的教學(xué)工作。首先，目前“文科物理”課程面臨的最大問(wèn)題仍然是沒(méi)有合適的教材，現(xiàn)有部分教材移植了專(zhuān)業(yè)物理的教學(xué)模式，這不太符合文科生的學(xué)習(xí)方式和思維習(xí)慣。因此，我們有必要編撰一本確實(shí)合適文科生學(xué)習(xí)的新教材。其次，目前大多數(shù)“文科物理”課程仍然采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)，然而作為一門(mén)通識(shí)教育課程，“文科物理”非常適合也很有必要做成一門(mén)“翻轉(zhuǎn)課堂”的網(wǎng)絡(luò)慕課，以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，并有效增加師生互動(dòng)。第三，目前“文科物理”課程的大局觀(guān)不足。除了針對(duì)文科專(zhuān)業(yè)學(xué)生，“文科物理”課程應(yīng)有更寬廣的大局觀(guān)和更自由的開(kāi)放性，還應(yīng)肩負(fù)對(duì)普通社會(huì)公眾進(jìn)行基本科學(xué)素養(yǎng)普及的責(zé)任，因此適當(dāng)開(kāi)展一些社會(huì)科普活動(dòng)也很有意義和必要。