【精彩一课】漫画+物理=? 兰大这堂超高人气课你上过吗?

日期: 2020-07-09 阅读: 来源: 关键词:

开栏语:“大学之道,在明明德,在亲民,在止于至善。”大学课堂,在传授知识的同时,也在潜移默化中培养学生们的道德情操与精神品格。在兰大,线上线下课堂、实验室、野外,处处都有教师精彩绝伦的授业解惑和学生孜孜不倦的求学身影。为此,兰州大学党委宣传部(新闻中心)特别开设“精彩一课”专栏,聚焦挖掘具有高阶性、创新性和挑战度的一流大学课堂,在教与学的相得益彰中展现教师的育人理念、学生的学习成效以及学在兰大的魅力体验。

《文科物理》:给文科生“量身定制”物理课

牛顿第一定律:受到的合外力为零时,物体将保持惯性状态。

单身狗第一定律:受到的“爱情力”为零时,人将保持单身状态。

摩擦力定律:给物体的压力越大,摩擦力越大,动能越小。

恋人相处定律:给恋人的压力越大,吵架越多,爱情越少。

光电效应:只有当光子能量超过阈值时,才能激发电流,与光照时间无关。

魅力定律:只有当自身魅力达到标准时,才能打动对方,死缠烂打无用。

你以为这是某个关于如何正确谈恋爱的讲座?不,这其实是兰州大学物理科学与技术学院副教授张加驰的《文科物理》课堂。

迄今为止,《文科物理》课程已在兰大开设了八个年头,听课全神贯注、时而掌声雷动,是这门课的真实状态。它颠覆了“一块黑板+一根粉笔=枯燥演算”的传统物理课堂印象,更扭转了文科生看到“物理”二字便望而生畏的局面。

用“漫画”“漫话”物理

教室里,张加驰正在给同学们讲“薛定谔的猫”。为了更好地阐释这一思想实验所体现的量子叠加态概念,张加驰采用了类比的方式,他说:被表白后正犹豫的女孩处于既同意又不同意的状态,和与薛定谔猫处于既死又活的状态类似,都是一种量子叠加态,不确定女孩是否会答应表白就像不确定箱子里猫的生死。学生们被这风趣幽默的讲法逗得哈哈大笑,对相关物理学知识点也留下了深刻的印象。

以“恋爱物理学”作为课程开篇,文科物理课总能快速吸引学生的注意力。新闻与传播学院2018级学生刘敏涛回忆起这门“特别”的课时说道:“我印象最深的就是动量和能量守恒定律这一个知识点,老师用恋爱行为来类比解释这个枯燥的理论,让我印象颇深。”

不只有恋爱,从武侠小说到现实生活,《文科物理》都和它们做起了连线题,枯燥的物理概念被赋予了新的形式。

讲到热力学第二定律,张加驰说:“段誉饿得全身发冷,而敌人酒后浑身燥热,当段誉使出北冥神功,由于热量总是从高温物体流向低温物体,所以敌人的内力就被段誉吸取了。”讲到动量与动能在衡量运动状态的重要性时,张加驰说:“动量与动能就好比人的身高和腰围。选模特时,身高当然很重要,但如果腰围超标,恐怕穿上衣服也不好看,所以两者都很重要。”当讲到共振效应时,张加驰更是引经据典:“孟姜女在长城下哭泣,由于哭声频率和长城的固有频率相近,长城因为共振效应而产生振幅极大的振动,最终塌毁。”

“这和我想象中的物理课完全不一样,第一次发现物理课还可以这样上。”

“老师太幽默了,用漫画讲物理,既生动又贴切,让我上物理课不再犯困。”

“跪求这样的课再多一点!”

上完一堂《文科物理》课,同学们感触颇深。

为了让大家对于知识点记忆深刻,不能“课堂上笑笑,课后都忘掉”,张加驰教学团队自行设计,邀请艺术学院专业教师绘制了近600幅简笔物理漫画,出版了《漫话物理》一书。

有别于传统教材的编撰形式,《漫话物理》既是课本,也是科普读物。“考虑到选课学生主要是对物理有恐惧心理的文科生,我们在编写教材时尽量采用通俗易懂的文字,并采用趣味漫画来展现物理场景,特别注重结合物理知识与生活实例,力争写出一本文科生看得懂、又喜闻乐见的好教材。”谈及编写《漫话物理》教材的初衷,张加驰说。

仔细阅读这本书,就会发现它和文科物理这门课程一样,以风趣幽默和生动形象的叙述代替了刻板无聊的概念介绍和公式推导,成为让学生实现“边玩边学”的最好写照。

从“听不懂”到“手慢无”

可曾想到,这样一门颇为有趣的课程,也曾让人学到“崩溃”。

课程开设之初,《文科物理》课仅面向法学、管理、新闻等七个学院授课,老师们站上文科物理的讲台,“大笔一挥”便是一整个黑板的公式与计算。面对台下“一头雾水”的同学们,老师们也险些陷入了“疯掉”的局面,同学们直呼“听不懂”,老师们直呼“讲不通”。到了2015年,只剩下四个文科学院的学生还在坚持上这门课。

眼见让“文科生学好物理”这一想法陷入危机,在教务处、物理院和授课教师们的共同努力下,《文科物理》迎来了课程改革。

2016年,物理院文科物理教学团队的张加驰、慈志鹏、王得印、李颖弢、徐远丽五位老师,在精心准备后启动了“文科物理”的慕课制作。2017年春季学期,文科物理的教学方式由单一的线下授课转为“线下+线上”的混合授课方式。

《文科物理》实验演示

去年,文科物理从个别学院的必修课改为全校公共通识课,但选课人数不降反增,其中文科生约占九成。“选课前早就听学长学姐推荐过这门课程,于是毫不犹豫就选择了它。我还记得选这门课的时候非常‘火爆’,可以说是‘手慢无’!”刘敏涛回忆起选课初衷这样说道。

经过教学改革,《文科物理》课逐渐“脱胎换骨”,成为了如今炙手可热的“网红课”。

今年年初,受新冠肺炎疫情影响,很多课程不得不在线进行。在线学习时,文科物理课程团队又利用“学习通”平台,找到了新的课堂互动方法:传统的课后答疑以主题讨论贴的形式转战在线论坛,扫码签到、手势签到、位置签到等多种方式代替了传统的课堂点名,摇手机竞速抢答、平台随机抽取学生回答问题……学生们纷纷举起手机“摇一摇”,争上答题速度Top3排行榜。

由于形式新颖的教学内容,加之慕课建设的成功,从2019年开始,《文科物理》先后获评兰州大学教学改革示范课、兰州大学教学成果一等奖、甘肃省精品资源共享课程等。2020年春季学期,《文科物理》课程的校内选课人数达到500人,全国其他高校的慕课选课人数超过4000人。

一门课程的使命

讲好一堂适用于不同学科背景的公共课,并非易事。

刘敏涛想起自己同物理的上次“交锋”还是高一时期。上了大学,听说文科生还要学物理时,他坦言:“十分不解,同时更怕自己听不明白。”同样的顾虑也存在于刘敏涛的同学陈萌身上。“很多年不学物理了,如果修了这门课,最后过不了怎么办?”

学生们的顾虑,张加驰也很清楚。但他觉得,《文科物理》不是一个普通的物理课,而是给所有学生普及科学知识、引领文科生走进理科世界的最好契机。培养文理兼修的人才十分必要。

诚然,用漫画的方式深入浅出地讲物理,也曾遇到过质疑:这样“讨巧”的方法,能将一个知识点讲清讲透吗?于是,把握课程难度、带领文科生达到什么样的“文理兼修”的程度,是文科物理课程的内涵与意义所在。

“我想,对于一门通识课来说,重要的是教会不同学科背景的学生掌握物理的理性思维方式。把学生引进物理学的大门,让他们掌握基本的物理学知识,通过物理学的视角看世界,分析社会现象和人生道理,未来在工作和生活中,他们一定会受益无穷。”张加驰这样认识《文科物理》课的含义。

文学院2017级学生毛亚君两年前上过《文科物理》,这门课对她影响至今:“虽然我是文科生,但掌握一定的自然科学知识是建立一个完整知识框架的前提,也是培养个人综合素质的需要。学了《文科物理》后,最大的收获就是看待和分析问题时,多了一重理性思考,也会更加讲究实证,这对于像我一样比较感性的文科生来说,正好是一种中和。”

守着育人初心,学校在跨学科课程方面进行了更多探索,让文科生学高等数学、学物理,让理科生学历史、学时事政治,实现“文理之间的思想碰撞”。

如今,随着国家对于高等学校课程思政建设的要求与期待,《文科物理》又注入了新的活力。

“机遇只钟爱有准备的头脑,小居里夫妇和波特由于对发现中子没有充分的思想准备而让这一重大成果从自己手中滑过,这让他们十分懊恼……”在兰州大学首届课程思政讲课比赛上,张加驰绘声绘色地讲着中子的发现过程、核裂变等知识,并将我国“两弹一星”元勋等在核物理方面做出巨大贡献的科学家事迹融入课堂,同学们听了故事,学了知识,对科研的浓厚兴趣,对科学精神的理解,正在潜移默化中形成。

目前,文科物理教学团队正在研究和提炼物理课程思政教育的基本要素框架,他们通过对照试验、绘制实时学习状态曲线后还发现,在引入课程思政案例时,学生们的学习状态明显更好,更有利于提高学生的课堂注意力和学习效果。

“作为一门公共课,如何让文科生学懂物理知识,实现文理兼修,我们探索了好几年。而未来,怎样在这门课上,既保持生动有趣的漫画讲课形式,又能在讲授物理学知识的过程中融入课程思政案例,将是这门课新的探索方向。”张加驰说。

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文:肖坤,闻晓奥
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编辑:韩晶晶
责任编辑:许文艳

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