從事大學(xué)生科普教學(xué)的體會(huì)

金應(yīng)榮　敖進(jìn)清　賀毅

摘要：本文結(jié)合大學(xué)生科普教學(xué)實(shí)踐，探討了科普教學(xué)的內(nèi)容和方法。以通俗易懂的語(yǔ)言、耳熟能詳?shù)膶?shí)例在課堂中講述科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和蘊(yùn)含在其中的科學(xué)思想和科學(xué)精神，是在大學(xué)生中開展科普教育、提高大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效手段。對(duì)專業(yè)課程教師而言，面對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)不同、理解層次各異的學(xué)生，在精心選擇科普教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，如何準(zhǔn)確地、生動(dòng)形象地用大眾的語(yǔ)言把專業(yè)知識(shí)表述清楚是科普教學(xué)中面臨的最大難題。根據(jù)對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解、對(duì)生活的觀察，在教學(xué)過程中尋找共同的知識(shí)基礎(chǔ)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由臁⒗蒙畛ＷR(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋扔鞫际沁M(jìn)行科普教學(xué)的有效方法。

關(guān)鍵詞：科普；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：N4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）13-0194-02

大學(xué)科普是我國(guó)科普事業(yè)中不可或缺的重要組成部分[1]，大學(xué)是學(xué)習(xí)知識(shí)的殿堂，是培養(yǎng)人才的搖籃，在大學(xué)開展科普教育，能夠拓寬大學(xué)生的知識(shí)面，提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)精神，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新精神[2]。西華大學(xué)的本科學(xué)生培養(yǎng)方案中有一個(gè)人文與素養(yǎng)課程群，其中含有科普課程，我們講授的是材料方面的一門科普課程，選課對(duì)象是全校的本科學(xué)生。

材料是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑，石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代以及當(dāng)今的硅時(shí)代，無一不是以材料命名的。材料在人類社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮了決定性的作用，以材料為線索講述科普知識(shí)，可以跨越時(shí)間、空間和專業(yè)的限制，從而組織出精彩的講述內(nèi)容，所以當(dāng)學(xué)校征集科普課程時(shí)，我們申報(bào)了該門課程。

一、大學(xué)科普講授內(nèi)容

講什么是我們面臨的第一個(gè)問題。盡管以材料為線索有很多內(nèi)容值得講述，但對(duì)講述的內(nèi)容進(jìn)行遴選依然是必要的。為了回答這個(gè)問題，我們需要明白科普與教育的關(guān)系。科普是科學(xué)技術(shù)普及的簡(jiǎn)稱[1]，是把既有的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法，以及蘊(yùn)含于其中的科學(xué)思想和科學(xué)精神，通過適當(dāng)?shù)姆椒ê屯緩竭M(jìn)行傳播，使之為公眾所理解，用以開發(fā)智力，提高素質(zhì)，培養(yǎng)人才，發(fā)展生產(chǎn)力，促進(jìn)社會(huì)文明。

由此便明確了講授內(nèi)容是：材料科學(xué)方面的知識(shí)、方法和蘊(yùn)含在材料科學(xué)中的思想和精神；講授的對(duì)象與科普的對(duì)象在這里能夠統(tǒng)一起來——以學(xué)生為對(duì)象，講授的目的與科普的目的也能夠統(tǒng)一起來——提高科學(xué)素養(yǎng)，開闊學(xué)生視野。由此可見，在高校課堂進(jìn)行科普教學(xué)，能夠把科普和教育有機(jī)地結(jié)合在一起。

在講述經(jīng)典知識(shí)的同時(shí)，還適當(dāng)?shù)亟榻B學(xué)科前沿。例如在電學(xué)材料中，介紹了薛其坤院士在反常量子霍爾效應(yīng)方面的研究成果，介紹了石墨烯等新材料；在光學(xué)材料中，介紹了陳創(chuàng)天院士在深紫外倍頻晶體方面的研究成果；在聲學(xué)材料中，介紹了馬大猷院士在微穿孔板方面的研究成果；在磁性材料中，介紹了巨磁電阻材料、超磁致伸縮材料等。其中，在講到A.Geim教授憑借極大的耐心終于如大海撈針般首次發(fā)現(xiàn)石墨烯材料時(shí)，我們引用了郭沫若在《科學(xué)的春天》中的那段話——科學(xué)也需要?jiǎng)?chuàng)造，需要幻想，有幻想才能打破傳統(tǒng)的束縛，才能發(fā)展科學(xué)——以此來彰顯其中的科學(xué)精神，以此來激勵(lì)我們的學(xué)生。

更重要的是，我們講述了材料的智能化思想，這在工程和生活中有重要的應(yīng)用價(jià)值。智能材料中有兩個(gè)方面的思想，其一是仿生學(xué)的思想，即希望材料像生物體一樣，具有感知環(huán)境、適應(yīng)環(huán)境以及自修復(fù)等方面的功能，其二是來自自適應(yīng)控制的思想，希望材料能夠構(gòu)成一個(gè)自適應(yīng)系統(tǒng)。每當(dāng)我們機(jī)械地介紹了這樣一些設(shè)計(jì)思想后，很多學(xué)生都茫然地看著我們，覺得這似乎有些太抽象了，當(dāng)我們講述生活中的應(yīng)用實(shí)例時(shí)，他們便逐漸接受了。例如，太陽(yáng)鏡在陽(yáng)光照射下會(huì)變暗，以保護(hù)我們的眼鏡，進(jìn)入室內(nèi)后，又會(huì)變得明亮，太陽(yáng)鏡材料就是一種智能材料。再如，正電阻溫度系數(shù)材料，用這種材料制作的電阻器在溫度升高時(shí)，電阻會(huì)增大，當(dāng)電壓一定時(shí)，電阻發(fā)的熱量會(huì)減少，引起溫度下降；溫度降低后，電阻也會(huì)降低，從而使電阻器的發(fā)熱量增加，如此循環(huán)，電阻器會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟取缥闷髦械陌l(fā)熱電阻就是用這樣一些材料制作的。在這樣講述的基礎(chǔ)上，我們還介紹了評(píng)定材料智商的一些方法，最后提醒大家，在選擇和使用材料時(shí)，不要忘了材料也是有一定智商的。這樣在促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)材料學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，激發(fā)他們探究其中蘊(yùn)含的科學(xué)原理，加深他們對(duì)材料知識(shí)的認(rèn)識(shí)和了解。

二、大學(xué)科普講授方法

如何講是我們面臨的第二個(gè)問題。我們一直從事專業(yè)課程教學(xué)，面對(duì)的是有一定專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)生，習(xí)慣了用專業(yè)術(shù)語(yǔ)表達(dá)課程內(nèi)容。當(dāng)我面對(duì)多個(gè)專業(yè)、多個(gè)年級(jí)、沒有專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生時(shí)，當(dāng)我們用專業(yè)術(shù)語(yǔ)無法溝通時(shí)，我們真的感到了壓力。

講述過程中最難處理的是如何將專業(yè)知識(shí)及其蘊(yùn)含的科學(xué)思想用通俗易懂的語(yǔ)言表述清楚。例如，在講述電學(xué)材料時(shí)，需要講述金屬、半導(dǎo)體、絕緣體。金屬和絕緣體很容易被接受，半導(dǎo)體也能理解，因?yàn)槎际巧钪谐Ｒ姷牟牧稀５v清楚三者的區(qū)別就困難了，這涉及能帶理論方面的基礎(chǔ)知識(shí)。我們只能從原子的核外電子分布、離子鍵、共價(jià)鍵等中學(xué)生熟悉的知識(shí)開始講述，同時(shí)也為后續(xù)介紹半導(dǎo)體激光器奠定基礎(chǔ)。

熱學(xué)材料中，需要講述的是貯熱材料和隔熱保溫材料。貯熱材料很容易講述，尤其是相變貯熱材料，只要講清楚冰水混合物能恒定在攝氏零度就行了，這非常接近生活，學(xué)生很容易接受，講述其應(yīng)用時(shí)，暖手袋、太陽(yáng)能熱水器便成了很好的事例。在講述絕熱保溫材料時(shí)，棉襖、羽絨服、熱水瓶都是很好的事例。

如此等等，在講述過程中需要不斷地列舉出生活中的實(shí)例。

講述中遇到的專業(yè)詞匯也是很難處理的，例如在講述形狀記憶合金時(shí)，會(huì)用到馬氏體相變和熱彈性馬氏體兩個(gè)專業(yè)詞匯。我們只能從生活中常見的事例開始介紹，例如生活中會(huì)遇到紅磷和白磷、金剛石和石墨等，同樣形狀記憶合金在高溫時(shí)具有一種晶體結(jié)構(gòu)，稱之為母相，在冷卻過程中會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)，稱之為馬氏體。熱彈性馬氏體的特點(diǎn)在于，隨著溫度的降低，馬氏體的數(shù)量不斷增多；反之，隨著溫度的升高，馬氏體的數(shù)量會(huì)減少。就像橡皮筋一樣，用力拉會(huì)伸長(zhǎng)，減小拉力后會(huì)縮短，熱彈性馬氏體的彈性就體現(xiàn)在溫度升高馬氏體數(shù)量減少，反之亦然。普通鋼鐵材料中的馬氏體在溫度升高時(shí)會(huì)分解，而熱彈性馬氏體在溫度升高時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶唷＿@便是形狀記憶合金與普通鋼鐵材料的區(qū)別。endprint

處理專業(yè)詞匯最成功的事例是講述量子隧穿效應(yīng)時(shí)，我們形象地舉出了在沙灘上挖坑的事例，雖然沙灘上沒有水，在旁邊也筑起了沙埂，但河中的水會(huì)穿過沙埂浸入到沙坑中，這就是隧穿效應(yīng)。從物理意義上講，這是錯(cuò)誤的，但當(dāng)時(shí)的確有部分同學(xué)笑了。

如何處理專業(yè)知識(shí)和專業(yè)詞匯，幾乎沒有萬(wàn)能的方法，只能根據(jù)對(duì)專業(yè)的理解和對(duì)生活的觀察，進(jìn)行一些時(shí)事處理，其關(guān)鍵是多學(xué)習(xí)。例如在講解量子反常霍爾效應(yīng)前，我們也不懂得這種效應(yīng)，但我們仔細(xì)搜索和閱讀了許多材料，在薛其坤院士的PPT中，我們看到了菜市場(chǎng)和高速公路的兩張照片，恍然明白普通導(dǎo)體中的電子猶如菜市場(chǎng)中的汽車，有能力而跑不動(dòng)，拓?fù)浣^緣體中的電子就像行駛在高速公路上的汽車，左右分道，同側(cè)的汽車同向行駛，唯恐動(dòng)力不足。從學(xué)生的反映中能夠看到，我們講解的這些自己不甚了解的知識(shí)，學(xué)生似乎更容易地接受了。也許，這才是科普的真諦。

如果真要從上述這些事例中總結(jié)出一點(diǎn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，那么我們認(rèn)為尋找共同的知識(shí)基礎(chǔ)是關(guān)鍵，在找到共性知識(shí)基礎(chǔ)后，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由毂憧蛇_(dá)到教學(xué)目的。例如，在講述能帶理論的基本知識(shí)時(shí)，我們利用的共性基礎(chǔ)知識(shí)是原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵方面的知識(shí)，無論是工科學(xué)生還是文科學(xué)生，他們?cè)诔踔泻透咧械膶W(xué)習(xí)過程中，都積累了這方面的基礎(chǔ)知識(shí)。以此為基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)延伸，便可將能帶理論的主要思想介紹清楚。通過延伸很難做到的，就只有用生活常識(shí)進(jìn)行比喻了，例如上文中用菜市場(chǎng)和高速公路上的汽車來比喻導(dǎo)體和拓?fù)浣^緣體中的電子等等。

在講述過程中，我們還注重緊密聯(lián)系時(shí)事，兼顧美學(xué)欣賞。例如在日本311地震之后，出現(xiàn)了搶購(gòu)碘鹽、戴口罩的現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)我們正在講述核能材料方面的知識(shí)，便及時(shí)地給學(xué)生講授了核污染與防護(hù)方面的知識(shí)，收到了良好的效果。在講述光纖在通訊、醫(yī)學(xué)、國(guó)防等方面的應(yīng)用之后，我們特地講述了光纖在舞臺(tái)藝術(shù)中的應(yīng)用，讓學(xué)生真正覺得學(xué)有所用。

三、課堂管理采取的措施

在課堂管理方面，采取了以下三方面的措施：

1.課前調(diào)整學(xué)生的座位。有些學(xué)生一進(jìn)教室，就坐在偏遠(yuǎn)的角落里，我們常常把這些學(xué)生調(diào)整到前面來，讓他們專心聽課。

2.不斷提醒低頭族。信息時(shí)代到來后，課堂里的低頭族越來越多，有些同學(xué)可能在核實(shí)或拓展教學(xué)內(nèi)容，但我們相信，也有些同學(xué)在做與課堂無關(guān)的事情，甚至有人在玩游戲。不斷地提醒他們便可迫使他們停止玩游戲。

3.布置課外作業(yè)，促進(jìn)學(xué)生拓展課堂知識(shí)。雖然只有16學(xué)時(shí)，通常我們會(huì)布置3～4次課外作業(yè)，即寫讀書報(bào)告，限定在課堂講授的范圍內(nèi)。學(xué)生課后必須查閱相關(guān)資料，才能寫出讀書報(bào)告，即使是抄襲，也得通過閱讀，抄襲一篇內(nèi)容合適的文章。這樣不僅促進(jìn)了學(xué)生在課后去學(xué)習(xí)材料方面的知識(shí)，還提高了學(xué)生的出勤率（因?yàn)橐蛔鳂I(yè)）。

整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生會(huì)撰寫多篇讀書報(bào)告，作業(yè)量較大，認(rèn)真的學(xué)生確實(shí)能夠?qū)懗龊脠?bào)告，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，幾乎每個(gè)學(xué)生都能寫出1～2篇優(yōu)良的讀書報(bào)告，有些學(xué)生在報(bào)告中介紹的知識(shí)是我們沒有注意到的，因此，批閱讀書報(bào)告也是一個(gè)學(xué)習(xí)過程。

四、結(jié)語(yǔ)

通過幾輪的教學(xué)實(shí)踐，我們覺得要講好一門科普課程非常困難，首先我們自己必須具有寬廣的知識(shí)面，材料用到哪里，就要講到哪里；其次，要細(xì)致觀察生活，以便在課堂上列舉出生活中的具體事例；再次，必須對(duì)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)詞匯進(jìn)行技術(shù)處理，以便把深?yuàn)W的、很難理解的專業(yè)知識(shí)用大眾能夠接受的方法講述出來，在這方面我們還需要下功夫。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李成芳.關(guān)于加強(qiáng)大學(xué)生科普教育的幾點(diǎn)思考[J].理論觀察，2013，（2）.endprint