科學(xué)家故事融入物理化學(xué)課堂的新模式探索

邢雙喜

摘? 要：本研究在思政教育的大背景下，嘗試在物理化學(xué)教學(xué)過程中，組織學(xué)生參與錄制與收看科學(xué)家故事視頻，使學(xué)生將教材中的知識(shí)點(diǎn)與相應(yīng)的科學(xué)家立體化地聯(lián)系起來(lái)。首先，促使學(xué)生了解知識(shí)產(chǎn)生的背景與學(xué)科發(fā)展歷程，加深對(duì)知識(shí)的理解；其次，引導(dǎo)學(xué)生從物理化學(xué)家的故事中領(lǐng)悟科學(xué)精神，提高自身的科學(xué)素養(yǎng)；最后，通過錄制視頻的過程，鍛煉學(xué)生的邏輯思維與團(tuán)隊(duì)合作能力。通過活動(dòng)的實(shí)施，努力實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與價(jià)值塑造”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；科學(xué)家；知識(shí)理解；科學(xué)精神；邏輯思維

中圖分類號(hào)：G645? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2023）05-0100-04

通常在物理化學(xué)教學(xué)過程中，科學(xué)家的名字往往只與某一個(gè)公式或者定律簡(jiǎn)單地聯(lián)系在一起，比如吉布斯相律、亥姆霍茲自由能等；還有些定律、概念與公式中都體現(xiàn)不出發(fā)現(xiàn)者的姓名，比如熵、熱力學(xué)第一定律等。在面對(duì)這些定律與公式時(shí)，教師或者學(xué)生也許連相關(guān)的科學(xué)家什么樣子或者是哪國(guó)人都不關(guān)注，更遑論去了解他們發(fā)現(xiàn)定律背后的故事。然而，這些人的奮斗經(jīng)歷與他們的成就卻是一筆巨大的精神財(cái)富。如果能將他們的故事融入物理化學(xué)的課堂中來(lái)，使學(xué)生對(duì)他們產(chǎn)生興趣，注定會(huì)加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)知，促進(jìn)他們價(jià)值觀的重塑。如今越來(lái)越多的教師嘗試在物理化學(xué)的課堂中適當(dāng)?shù)匾胂嚓P(guān)科學(xué)家或化學(xué)史的介紹，以思政教育的方式引起學(xué)生關(guān)注，促使學(xué)生理解學(xué)科發(fā)展［1-３］。但是在系統(tǒng)化教學(xué)中穿插這樣的環(huán)節(jié)，會(huì)因?yàn)闀r(shí)間原因?qū)е陆榻B的內(nèi)容受到很大限制；此外，如果融合的方式不好，則會(huì)導(dǎo)致知識(shí)學(xué)習(xí)與理解的不連續(xù)，甚至容易引起學(xué)生的反感。

從學(xué)生學(xué)習(xí)的方式來(lái)看，目前出版的很多物理化學(xué)教材都很重視介紹相關(guān)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)科學(xué)家的個(gè)人情況［4-5］，但學(xué)生更多的是關(guān)注教材中知識(shí)點(diǎn)的講解，他們甚至只圍繞著教師的PPT進(jìn)行學(xué)習(xí)。在這樣的學(xué)習(xí)模式下，教材只是參考，學(xué)生很少系統(tǒng)閱讀。不難想象，學(xué)生只關(guān)注知識(shí)的學(xué)習(xí)，忽略知識(shí)的由來(lái)，科學(xué)家的精神將很難被傳承下去。因此，教師在物理化學(xué)的教學(xué)過程中增加了“講述科學(xué)家故事”的環(huán)節(jié)，在課前以播放視頻的形式將每節(jié)課與傳授知識(shí)相關(guān)的科學(xué)家的故事分享給每位學(xué)生。希望通過這種形式的活動(dòng)，能夠使學(xué)生走近科學(xué)家，了解他們的成長(zhǎng)經(jīng)歷，知道他們的奮斗歷程，學(xué)習(xí)他們的思考方式，感悟他們的科學(xué)精神；能了解與之相關(guān)的物理化學(xué)知識(shí)的來(lái)龍去脈，加深對(duì)知識(shí)的理解；學(xué)生在參與活動(dòng)的過程中，還能夠充分鍛煉自己各方面的能力，比如PPT的制作與語(yǔ)言表達(dá)，團(tuán)隊(duì)之間的合作以及邏輯思維等。

一、活動(dòng)的實(shí)施

首先，在新學(xué)期伊始，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容擬定科學(xué)家名字，選擇科學(xué)家的原則主要包括：1. 科學(xué)家與物理化學(xué)知識(shí)點(diǎn)密切相關(guān)，比如是某個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)者，某個(gè)函數(shù)的提出者或者某個(gè)公式的構(gòu)建者等；2. 科學(xué)家的可查資料比較豐富，至少涵蓋其生平、發(fā)現(xiàn)定律與公式的過程以及產(chǎn)生的影響等；3. 科學(xué)家的故事能給人以啟迪，能激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索欲望、努力奮斗的動(dòng)力以及愛國(guó)主義情操等。以《物理化學(xué)》（傅獻(xiàn)彩等主編，第五版上冊(cè)）為例［6］，主講教師根據(jù)課程內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，分別為熱力學(xué)第一定律（邁耶、焦耳與亥姆霍茲）、熱力學(xué)第二定律（卡諾、開爾文、克勞修斯、玻爾茲曼、奧斯特瓦爾德、吉布斯、麥克斯韋、基爾霍夫）、多組分系統(tǒng)熱力學(xué)及其在溶液中的應(yīng)用（拉烏爾、路易斯）、相平衡（克拉珀龍、黃子卿）以及化學(xué)平衡（范特霍夫、勒夏特列），挑選出17位科學(xué)家。

其次，教師發(fā)布通知，介紹活動(dòng)的意義與模式，主要包含以下內(nèi)容：1. 活動(dòng)名稱“人人來(lái)講科學(xué)家的故事”；2. 活動(dòng)背景為物理化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中會(huì)認(rèn)識(shí)許多的科學(xué)家，他們每個(gè)人都會(huì)有許多有意思的經(jīng)歷，這些經(jīng)歷也許會(huì)讓同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中與科學(xué)家產(chǎn)生共鳴；3. 參與方式為個(gè)人或者組隊(duì)參與；4. 活動(dòng)方式為學(xué)生搜集科學(xué)家資料，選擇出鏡直接講解或者制作PPT錄屏講解，或推薦學(xué)生選擇更加創(chuàng)新的表現(xiàn)形式。

再次，教師組織活動(dòng)開展。1. 根據(jù)報(bào)名情況，分配任務(wù)，并重點(diǎn)提醒涉及前階段課程相關(guān)科學(xué)家的同學(xué)，盡快完成任務(wù)。教師可以提前錄制前期內(nèi)容視頻，一方面給學(xué)生作參考，另一方面避免學(xué)生因?yàn)闀r(shí)間緊張來(lái)不及完成視頻制作；2. 活動(dòng)前期，教師預(yù)先收集部分相關(guān)資料，學(xué)生則在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充或刪減，完成錄制視頻的初稿；3. 學(xué)生提交視頻初稿，教師從選材、PPT制作、語(yǔ)句表達(dá)、整體邏輯性等方面提出修改意見。從提交的初稿來(lái)看，學(xué)生存在的問題主要包括以下幾點(diǎn)：1. 內(nèi)容主次不分，沒有突出科學(xué)家與相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系；2. 畫面粗糙，很難引起聽者的興趣；或者文字過多，錄制者通篇以“讀”的方式進(jìn)行，達(dá)不到“講”故事的效果；3. 語(yǔ)速過快、聲音過小或者背景音樂干擾較大等，影響了收聽效果。

最后，根據(jù)教師的意見，學(xué)生修改視頻，確認(rèn)版本之后，教師上傳于BB平臺(tái)，并于課前5分鐘為全體學(xué)生呈現(xiàn)。以吉布斯為例，視頻首先展示吉布斯的生平以及獲得的榮譽(yù)，并配上經(jīng)典人像；其次，介紹吉布斯在學(xué)術(shù)界的貢獻(xiàn)，包括發(fā)表論文的情況，尤其是與物理化學(xué)課程密切相關(guān)的熱力學(xué)問題，同時(shí)強(qiáng)調(diào)研究工作的影響力，比如在“關(guān)于多相物質(zhì)平衡”的兩冊(cè)專著中總結(jié)標(biāo)志著化學(xué)平衡理論的誕生。除此之外，視頻進(jìn)一步拓展介紹了吉布斯在向量分析以及統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的貢獻(xiàn)；最后，視頻總結(jié)吉布斯的人格魅力，包括他自己的心態(tài)與作為以及他人的評(píng)價(jià)。

二、活動(dòng)的效果與反饋

（一）錄制視頻反饋

本次活動(dòng)共有16組（教師錄制一份），共計(jì)25人參加（占全班人數(shù)的42%）?；顒?dòng)結(jié)束后，首先對(duì)參與錄制活動(dòng)的同學(xué)進(jìn)行調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容包括報(bào)名目的、花費(fèi)時(shí)間、對(duì)學(xué)科發(fā)展的理解、三觀的影響以及能力培養(yǎng)等方面，總結(jié)得到如下結(jié)論：

1. 從報(bào)名參與活動(dòng)的目的來(lái)看，有60%的學(xué)生是對(duì)活動(dòng)感興趣，而其余的學(xué)生則是從鍛煉自己能力的角度選擇報(bào)名的。沒有學(xué)生是本著給老師留好印象或者完成教師任務(wù)的功利思想?yún)⑴c活動(dòng)?？梢钥闯?，此活動(dòng)的初衷得到了學(xué)生的認(rèn)可，在學(xué)期結(jié)束全班調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)，有近2/3的學(xué)生表示非常喜歡并希望活動(dòng)繼續(xù)開展下去。

2. 從錄制視頻花費(fèi)的時(shí)間來(lái)看，68%的學(xué)生認(rèn)為錄制過程所用的時(shí)間與預(yù)期的差不多，12%的學(xué)生認(rèn)為只要費(fèi)些心思加以完善，可以較為輕松地完成視頻的制作。剩余20%的學(xué)生覺得比預(yù)期要花出更多的時(shí)間才能達(dá)到較好的錄制效果。以此分析，錄制視頻并不會(huì)對(duì)學(xué)生日常的學(xué)習(xí)產(chǎn)生太大影響，只要合理安排課余時(shí)間，可以順利地完成任務(wù)。

3. 從理解物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展的角度來(lái)看，60%的學(xué)生認(rèn)為錄制科學(xué)家故事的視頻對(duì)此有較大的幫助，其余學(xué)生認(rèn)為有一點(diǎn)幫助。這應(yīng)該與學(xué)生搜集科學(xué)家故事的過程密切相關(guān)，搜集到的資料越充分，學(xué)生對(duì)科學(xué)家的認(rèn)識(shí)越立體，對(duì)于科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)歷程越清楚，從而能更深入地理解物理化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。有學(xué)生在反饋信息中寫道：“錄制視頻過程中，選取了科學(xué)家學(xué)術(shù)生涯中比較有代表性的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)的過程、結(jié)果和實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的影響；還結(jié)合目前所學(xué)的知識(shí)，用通俗易懂的語(yǔ)言解釋清楚每個(gè)實(shí)驗(yàn)。在這一過程中，選取實(shí)驗(yàn)相關(guān)的圖片和視頻，從而對(duì)物理化學(xué)課程的一些知識(shí)點(diǎn)有了更深刻的印象。有時(shí)看到相關(guān)題目，就能很自然地聯(lián)想到自己錄制的視頻，從而想起某個(gè)知識(shí)點(diǎn)?！?/p>

4. 從世界觀、人生觀及價(jià)值觀的角度來(lái)看，48%的學(xué)生認(rèn)為錄制視頻的活動(dòng)對(duì)其三觀產(chǎn)生了很大的觸動(dòng)，其余的學(xué)生覺得有一些影響。例如有學(xué)生反饋意見如下：“通過錄制科學(xué)家視頻，在查閱文獻(xiàn)和資料時(shí)對(duì)于科學(xué)家的生平和杰出貢獻(xiàn)有了進(jìn)一步的了解，拓寬了自己的視野，提升了自己的素質(zhì)。對(duì)于科學(xué)家的認(rèn)識(shí)不應(yīng)該僅僅停留于他做出的科學(xué)成就，更應(yīng)該學(xué)習(xí)他們身上可貴的科學(xué)精神——上下求索、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、堅(jiān)持不懈。通過了解科學(xué)家的成長(zhǎng)背景，體會(huì)到了環(huán)境的重要性——物以類聚，人以群分，不少的科學(xué)成就都是科學(xué)家們合作得出的，因此合作精神也是很重要的一個(gè)因素。”還有學(xué)生在錄制麥克斯韋的視頻過程中體會(huì)到：“想要學(xué)有所成，不可以故步自封，不可夜郎自大，應(yīng)當(dāng)勇于面對(duì)問題，積極解決。被他的堅(jiān)忍不拔所吸引，被他的才華所驚艷，但更多的是學(xué)習(xí)的興趣。希望學(xué)會(huì)前人的經(jīng)驗(yàn)，將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用與傳播。”

5. 從能力鍛煉方面來(lái)看，有80%的學(xué)生認(rèn)為經(jīng)過錄制視頻的過程，其語(yǔ)言表達(dá)能力有了明顯的提高，72%的學(xué)生覺得自己PPT制作水平有了提高，60%的學(xué)生認(rèn)為其團(tuán)隊(duì)合作能力得到了鍛煉，48%的學(xué)生在材料組織與編寫能力方面有了進(jìn)步。比如有的學(xué)生提到信息搜集方面，她說：“在資料查找過程中，發(fā)現(xiàn)某些平臺(tái)對(duì)于科學(xué)家的介紹較為簡(jiǎn)單，某些則完全沒有。某些有差別的信息要結(jié)合已知資料和網(wǎng)站資料來(lái)源，篩選出正確的信息，這是對(duì)信息搜集整理能力的一種訓(xùn)練。”有的學(xué)生寫道：“錄制科學(xué)家的視頻，提高了錄制微課的能力，能清楚地感覺到自身在對(duì)微課節(jié)奏、講述語(yǔ)氣的把握上有了一些提高。”

（二） 觀看視頻反饋

組織活動(dòng)所在學(xué)期為3學(xué)分的課時(shí)，超過2/3的時(shí)間以播放科學(xué)家故事視頻為課前預(yù)熱。學(xué)期末，對(duì)班級(jí)同學(xué)進(jìn)行調(diào)研，全班共計(jì)60人，回收有效問卷52份。調(diào)研的內(nèi)容主要涉及觀看頻率、學(xué)科理解、思想啟迪、物理化學(xué)知識(shí)理解以及思政教育等方面。

1. 從觀看視頻的頻率來(lái)看，31%的學(xué)生每節(jié)課都能準(zhǔn)時(shí)收看，56%的學(xué)生能做到大部分時(shí)間觀看。此外，11%的同學(xué)偶爾能提前進(jìn)入課堂收看視頻，只有1人從來(lái)沒有看過。對(duì)于視頻的觀看，教師并沒有強(qiáng)制進(jìn)行要求，因此該結(jié)果是學(xué)生主動(dòng)收看的有力憑證。

2. 從是否有助于物理化學(xué)學(xué)科理解的角度來(lái)看，40%的學(xué)生認(rèn)為有很大幫助，54%的學(xué)生覺得有一點(diǎn)幫助，有3名學(xué)生認(rèn)為沒有幫助或者認(rèn)為收看視頻與理解學(xué)科發(fā)展沒有關(guān)系。這個(gè)比例相對(duì)于錄制視頻參與者而言偏低，主要原因在于錄制者會(huì)更全面地搜集相關(guān)科學(xué)家的素材并進(jìn)行系統(tǒng)整理，而呈現(xiàn)在觀眾面前的只是精華的部分，整理素材本身就是一種認(rèn)識(shí)與理解的過程。此外，收看者相比于制作者來(lái)說，可能只是關(guān)注過程或者流于表面，很難深入地去關(guān)注知識(shí)發(fā)展的脈絡(luò)。

3. 從是否產(chǎn)生思想啟迪的方面來(lái)看，29%的學(xué)生認(rèn)為觀看視頻會(huì)受到較大的啟發(fā)，例如有學(xué)生在反饋中寫道：“科學(xué)家告訴人們，好奇心是人的天性中最重要的方面之一，也是激發(fā)探索科學(xué)奧秘的主要?jiǎng)訖C(jī)，而最能滿足這種強(qiáng)烈欲望的方法是要勇于問為什么，勇于嘗試、創(chuàng)新，勇于合理推翻前人的結(jié)論，而最終得到的就是自己的成果。”46%的學(xué)生覺得觀看科學(xué)家視頻有一點(diǎn)思想啟發(fā)，少部分學(xué)生沒有體會(huì)到變化或者只是當(dāng)作故事來(lái)看?？梢?，只有親自參與到活動(dòng)當(dāng)中，才能更好地體驗(yàn)科學(xué)精神，觸碰自己的思想。

4. 從理解相關(guān)物理化學(xué)知識(shí)的角度來(lái)看，71%的學(xué)生認(rèn)為從視頻觀看的過程中，對(duì)知識(shí)的來(lái)源有了一定的認(rèn)知，19%的學(xué)生能較好地理解知識(shí)的來(lái)龍去脈。這說明觀看視頻可以幫助學(xué)生在發(fā)展中學(xué)習(xí)知識(shí)，從而加深知識(shí)的理解。在學(xué)生的反饋中，有這樣的文字：“在學(xué)習(xí)物理化學(xué)的過程中，初學(xué)者往往會(huì)遇到很多困難尤其是涉及一些定理的推導(dǎo)、公式的推演等。通常無(wú)法像科學(xué)家一樣以犀利的眼光去剖析問題的本質(zhì)，那么就難以對(duì)該問題有實(shí)質(zhì)性的突破。而通過了解每個(gè)知識(shí)體系背后的科學(xué)家后，跟隨著科學(xué)家的思路去看待這些問題，就不會(huì)對(duì)書本上的一些推演過程感到不可思議，這對(duì)于學(xué)習(xí)物理化學(xué)有很重要的指導(dǎo)意義。再者，要做重要且實(shí)用的化學(xué)。書本上的知識(shí)固然重要，但是學(xué)習(xí)理論知識(shí)的最終目的就是指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用，通過對(duì)科學(xué)家的科研成果的了解，不僅能深入理解理論知識(shí)，還能拓寬思路，利用研究的理論知識(shí)去解決實(shí)際問題，這也是觀看有關(guān)科學(xué)家視頻能帶來(lái)的益處。”

5. 教師調(diào)研了從學(xué)生角度看待化學(xué)史教育融入課堂的必要性。60%的學(xué)生認(rèn)為很有必要，可以幫助學(xué)生深入理解物理化學(xué)的課程體系。40%的學(xué)生則是從迎合思政教育的角度認(rèn)為有必要開展此類活動(dòng)。學(xué)生在感想中提道：“觀看這些視頻，不僅有助于更好地理解課本中的知識(shí)，而且也幫助大家學(xué)習(xí)到這些偉人身上的精神，包括勇于實(shí)踐的科研精神、敢為人先的創(chuàng)新精神、不言放棄的堅(jiān)持精神等，對(duì)今后的學(xué)習(xí)科研都有著重要的意義?！痹俦热纭巴ㄟ^這次活動(dòng)，大多數(shù)同學(xué)認(rèn)識(shí)到了解化學(xué)史、科學(xué)史對(duì)課堂幫助很大，可以讓同學(xué)們更感興趣、記憶更深刻，也能感受到科學(xué)家刻苦鉆研等寶貴精神，并且通過對(duì)科學(xué)史的學(xué)習(xí)，可以對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更深入的理解，促進(jìn)對(duì)學(xué)科的認(rèn)識(shí)。通過親身感受活動(dòng)的影響，以后也將類似的活動(dòng)引入自己的課堂教學(xué)中?！?/p>

三、總結(jié)與反思

《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》針對(duì)理學(xué)、工學(xué)類專業(yè)課程的建議中提到，“要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場(chǎng)觀點(diǎn)方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生正確認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的能力”。在實(shí)施錄制與觀看科學(xué)家視頻的活動(dòng)中，學(xué)生確實(shí)從中體會(huì)到了科學(xué)家們敢于質(zhì)疑、博學(xué)求真、勇于創(chuàng)新和務(wù)于人文的科學(xué)精神。這樣的教育固然有其形式化的不利因素，但是學(xué)生普遍能夠接受，并將其內(nèi)化于心，從而使思政教育有效滲入物理化學(xué)的課堂中來(lái)，起到了良好的教學(xué)效果。同時(shí)，了解科學(xué)家故事，學(xué)習(xí)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的方式，可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、概括、綜合等邏輯思維能力，有助于其人格魅力的養(yǎng)成與綜合素質(zhì)的提高。

從活動(dòng)的整體性與系統(tǒng)性來(lái)講，由于是不同的學(xué)生分組進(jìn)行視頻錄制，其素材搜集的容量、重點(diǎn)關(guān)注度、PPT的設(shè)計(jì)與錄制風(fēng)格等都存在不同程度的差異，可能導(dǎo)致學(xué)生在觀看視頻的過程不具備可持續(xù)性；觀看視頻可以周期性組織，但錄制視頻是一次性還是周期性開展就需要教師結(jié)合實(shí)際情況考慮；在教學(xué)過程中，如何巧妙地將視頻中的信息與講授和討論的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融合，是教師要著重解決的一個(gè)關(guān)鍵問題；如何引導(dǎo)學(xué)生從錄制與觀看視頻中最大限度地汲取能量，完成自身的能力進(jìn)化，也是值得教師深思的問題。

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（責(zé)任編輯：向志莉）