大学物理课堂教学中“3W”原则的应用

陈 伟

(暨南大学理工学院物理系 广东 广州 510632)

我国正处于产业升级、经济转型时期；要成功实现这一目标，就必须有大量的创新型的各级各类人才.从中央到地方再到各高校甚至每位教师和学生，大家都清醒地意识到创新已成为一种趋势[1].没有创新，就没有一个国家真正的强大，也没有一个民族的持久兴旺.每年国家举行的“挑战杯”、“创新设计大赛”、广东省举办的“大学生物理实验竞赛”等已不断为大学生提供创新的机会.我系在最近几年专为本科生搭建了一个创新平台——思源实验室，为培养创新型人才提供了一个良好的环境.作为培养人才的一个重要环节，课堂教学在培养创新型人才的过程中也应该扮演重要的角色，因为学生的大部分学习时间是在课堂上度过的.现代的课堂教学不仅要传道、授业、解惑，还要培养学生的创新能力，大学物理课堂教学也不例外.

要培养学生的创新能力，首先要培养他们的创新意识，不仅要提高学生思维的活跃性，而且要让他们有创新的冲动；其次要培养学生的创新思维，训练学生思维的敏感性，使得他们能够在看似平常的现象中捕捉到不平常的问题；最后训练他们的创新技能，培养他们运用已有的知识解决问题的能力[2].

大学物理是一门传统的基础课程，学生接触到的往往只是抽象的概念、原理及枯燥的符号、数字和公式，很容易失去兴趣.因此，要利用大学物理课堂培养学生的创新能力，授课教师首先应具备以下一些条件：第一，要有充足的知识储备；第二，要有责任心，能认真做好教学的每一个环节；第三，能视学生为朋友，在课堂上形成民主气氛；第四，要有驾驭课堂教学的能力，使课堂气氛活跃但不混乱.有了这些条件之后，我们才能按“3W”(what，why，how)原则培养学生的创新能力.“what”的内涵是我们在课堂上给学生展示的是什么：什么样的人格品性，什么样的教学方法及什么样的教学内容；“why”表示解释表象背后的原理，给学生展示物理学独特的思维方法；“how”则是培养学生运用所学知识解决相关问题的能力.

现以讲授“质点和质点系的动量定理”及“动量守恒定律”为例阐述如何按“3W”原则培养学生的创新能力.

创新的源头是兴趣.从课堂教学相互影响的各要素来看，“what”的目的就是提高学生对大学物理的兴趣，从而激活学生的创新意识.第一，凭教师的个人魅力感染学生，让学生喜欢教师，从而喜欢大学物理.第二，多种教学方法结合使用，尽量发挥各种教学方法的优势.当从牛顿第二定律出发推出质点和质点系的动量定理时，可以用黑板板书.因其推导思路很明确，也可以用PPT的方式讲授，但速度要慢，每一步要阐述清楚.讲例题时，一定要用板书，这样学生才跟得上教师的思路，才有时间思考.在阐述动量定理和动量守恒定律的物理内涵时，我们会用多媒体、日常生活中的范例或者演示实验等，这样更生动形象，学生也很感兴趣.第三，发挥大学物理的优势.大学物理的定理、概念看起来很抽象，其实很多可以直接用来解释现实世界中的现象，要尽量将大学物理的内容与实际生活及科技发展前沿结合起来.为了让学生对动量定理有进一步的认识，可以用日常生活中的一些事例：体育方面，跳远比赛要有沙坑，跳高比赛要有海绵垫；运输易碎的物体时，物体与物体之间要塞一些软的东西；钉钉子时，用锤子迅速敲击钉子而不是让锤子慢慢靠近钉子等等.而为了让学生对动量定理和动量守恒定律有更深的认识，发射火箭，航天器的太空刹车等则是最好的例证.去年，我们到香港中文大学物理系实地观摩了该校教师的大学物理课程教学，听他们上“力的种类”一节.讲到摩擦力时，教师就详细地分析了小汽车启动和制动时，前后轮胎和地面之间的摩擦力情况.在附录中，笔者比较了香港中文大学和我们内地所讲的大学物理的差别，以供大家参考.

“why”的目的是训练学生思维敏感性，培养学生的创新性思维.紧接前面的案例，我们要给学生讲清楚为什么要学动量定理，它与牛顿第二定律的区别是什么；质点系的内力与外力对质点系动量有什么不一样的影响；动量定理和动量守恒成立的条件是什么.在讲解的过程中，我们应首先交给他们思考的方法和批判的精神.鼓励学生大胆说“why”，敢于怀疑，善于利用发散性思维和逆向思维思考问题.为了实现这一目标，教师和学生要互动.互动是课堂教学的灵魂，也是培养创新能力的一个关键手段.只有互动，学生才能举一反三，加深对知识及各种方法的理解；只有互动，教师才能知道学生掌握的程度；只有互动，智慧的火花才能时时迸发，达到培养创新性思维的最佳效果.互动的方式多种多样.教师从学生的眼神和表情中读出他们是否理解所讲内容的信息，这是常有的一种互动方式.我们也可以通过提问的方式实现教师和学生之间的互动，这样能促进学生思考.最后，通过讨论甚至对某一问题的争论实现互动，这种互动是两种不同思维方法的角力，也可能是两门学科的融合，最容易擦出智慧的火花，因而也是课堂教学中最能培养学生的创新能力.另外，为了让学生有较充分的思考余地，授课内容不宜太难，要让学生跳一跳摸得着.如果太难了，课堂教学就只能停留于“what”，而无法实现“why”的目标，更不用说“how”了.

“how”的目标是培养学生的创新技能，即将所学知识用于解决实际问题的技能.为了达到这一目标，我们用了文献[3]一道思考题：假使你处在摩擦可略去不计的覆盖着冰的湖面上，周围又无其他可以利用的东西，你怎样依靠自身的努力返回湖边呢？从回答的情况来看，答案多种多样，我们再逐一分析哪些方法可行，哪些方法最有效.

当然，培养学生的创新能力绝不是一蹴而就的，需要长期的积累.在课堂教学中，如果学生发现问题而又解决不了时，我们要帮助他们分析、解决问题以使他们获得成就感，为下一次发现新的问题提供动力.这样周而复始，形成良性循环，从而使学生最终获得稳定的创新能力.

附录：香港中文大学与我们讲授大学物理的区别

(1)教材.香港中文大学没有固定教材，由教师根据教学目标设定授课内容，并指定相关参考书目；我们有固定教材.

(2)学时.香港中文大学分大学物理I和II， 每周各3个学时；我们4或5个学时.

(3)大学物理涵盖内容.香港中文大学大学物理I讲力学，最后讲光子、电子和原子，其他内容学生自己另外再选；我们包括力、热、电、光、相对论及量子物理.

(4)授课内容特点.香港中文大学浅而泛，和实际结合较紧；我们深而精，更注重公式的推导和原理的阐述.

参考文献

1 张晚云，陆彦文，曾交龙.浅谈大学物理教学中创新思维与能力的培养.高等教育研究学报，2011，34(1)：70

2 杨晓静，尹忠东，艾欣.本科生创新能力培养的若干思考.中国电力教育， 2010(s2)：148

3 马文蔚.物理学(第四版上册).北京：高等教育出版社，1999.100