冷新丽，韩跃军

（1.南昌师范学院 物理与电子信息学院，江西 南昌 330032；2.杭州市萧山第五高级中学 语文组，浙江 杭州 311202）

2017年10月，新文科教育理念由美国希拉姆学院首次提出，2019年4月，我国教育部办公厅印发了《关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》，明确指出要积极推进新工科、新医科、新农科、新文科建设［1-2］。至此，“四新”战略中的新文科建设在我国被正式提及。新文科建设的主要特征体现在学科、专业的交叉、融合上，即以“科技+文科”的模式对文科进行改造升级，以主动适应时代发展与人们生产、生活的需要［3-4］。从这种组合逻辑中不难看出，人们要将传统文科重思想演绎和纵向的知识积累，转向更为强调文、理科的横向交叉，更加注重文科的实践意义和实用价值。物理学是当今科学技术发展的先导，它所体现出来的科学方法，可以说是最全面、最有效的。实践证明，将这套方法应用到自然科学的诸多领域甚至社会科学，都有显著效果，物理学对于培养文科生的科学素质，有着不可替代的重要作用。

“文科物理学”作为高等院校的一门公共选修课，承担着培养大学文科生极度欠缺的物理科学素养的重要任务。国内外各高校已为“文科物理学”课程开发了工作室法、案例教学法、演示实验法等教学方法［5-7］。尽管如此，由于文科生多数在高中阶段就对物理产生了畏难情绪，且受前期“灌输式”教学方法的长期影响，学生主动性、积极性的提高效果非常有限，主要表现在：（1）学生到课率不高；（2）学生抬头率不高；（3）教学互动少；（4）课堂氛围不活跃。这些问题使得学习社区不复存在，教学严重偏离以学生为中心，知识的“搬运”替代了物理科学素养的培养［8-9］。孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”爱因斯坦亦强调：“兴趣是最好的老师。”凡是能激发学生学习兴趣的方式方法都可以归入趣味教学法中，在学习过程中，学生凭借兴趣和需要，主动积极地进行学习，而不是被动地学习或在外部干预下学习。

在对南昌市大学文科生物理科学素养现状进行调查的基础上，结合文科生认知特点和已具备物理知识情况，将课堂教学与生活紧密结合，创设趣味教学情境，将教学重难点转化为趣味点，使学生积极主动融入课堂，参与趣味小组游戏、趣味小实验、趣味小动画、趣味小视频环节，通过亲身体验建构知识、获得技能，逐步形成良好的情感态度和价值观，并逐渐提高自身的物理科学素养。

一、大学文科生物理科学素养现状调查

文科物理学的首要目标是培养大学文科生的物理科学素养，故首先采取问卷调查的方式对南昌市大学文科生的物理科学素养现状进行调查研究。该问卷以国际上公认的物理科学素养定义为基础，参阅了我国2010年中国公众科学素养调查问卷、物理科学素养相关的科普类博士、硕士论文，设计了针对大学文科生的物理科学素养调查表［10-13］。问卷设计内容主要包括：（1）被调查者的基本信息。包括被调查者就读的学校、专业、专业类型、高中分科类型。（2）三个维度的调查信息：对物理科学知识的基本了解程度；对物理科学方法的基本了解程度；对物理科学技术与社会、个人之间关系的了解程度。用于测试学生的物理科学知识水平、科学能力、对物理科学方法的理解及所具备的物理科学精神和科学品质等方面。问卷共有21道题，采用SPSS 13.0软件对调查数据进行处理。本次调查共计发放调查问卷488份，其中有效答卷为465份，有效率为95.29%。调查对象为南昌市高校在读本科生中的文科生，以大一、大二、大三三个年级的学生为主。根据文科专业的分布，调查选取的四所高校分别为南昌师范学院、江西科技师范大学、江西财经大学、华东交通大学。被调查学生所属专业包含思想政治教育、汉语言文学、音乐学、金融学、新闻学、商务英语、旅游管理、秘书学、会展经济与管理、人力资源管理等文科类专业。

问卷中的6～18题是关于物理知识的，表1给出了正确率从大到小排列的物理知识题目，不难看出，南昌市大学文科生对于一些肤浅、传统、日常的物理概念理解状况相对较好，回答的正确率较高，然而对于一些专业性较强的知识回答的正确率较低。正确率低于60%的题目考查的知识点为激光的产生、分子原子基本结构、光的电磁波本质、可见光波长的比较。这些知识与新科技革命有密切联系，但在课堂上学不到，需要课后通过查阅资料或阅读相关科普读物才能获取，故文科生在面对这些题目时显现出一种相对比较低的水平。这反映出文科生掌握的物理知识具有知识结构不均衡、知识偏重明显的特征。

表1 按正确率排列的物理知识题目及相应的知识点

问卷中的19～21题是关于物理科学方法和技能的。题目19“科学研究是指以下哪一种”的正确率是72.9%，这部分文科生认为科学研究是观察、推理、实验。有17.2%的文科生认为科学研究就是引进新技术、推广新技术和使用新技术；5.38%的文科生认为科学研究就是观察、推理、结论；4.52%的文科生不清楚。该问题的调查结果表明仍有不少文科生对于科学研究的本质缺乏深入理解。第20题“下列过程中运用了等效替代方法的是哪一项”的正确率是67.74%，这部分文科生在四个备选答案中选择了曹冲称象。而10.11%的文科生选择了测量一张白纸的厚度；17.42%的文科生选择了研究电流与电压、电阻的关系；4.73%的文科生选择了牛顿总结惯性关系。第21题“下列哪个成果是运用理想实验法得出的”的正确率是44.52%，这部分文科生认为伽利略指出的“力不是维持物体运动的原因”是运用理想实验法得出的。16.56%的文科生选择了卢瑟福提出的“原子核式结构模型”；13.33%的文科生选择了麦克斯韦的“电磁场理论”；25.59%的文科生选择了爱因斯坦的“光子假说”。从这两个小问题可以看出，多数文科生对物理科学方法缺乏了解，特别是对于理想实验法的理解和认识有一定的局限性。因为理想实验是现实生活实践和所处水平的实验条件下难以实现的，在文科生之前的学习过程中需要丰富的想象与联想，还需要有基于一定基础理论来达到推理判断的能力。

此外，问卷中的22～26题是关于物理科学情感和态度的。调查结果显示，文科生对物理科学技术具有一定的兴趣和抱有较大的信心，但是对物理科学方法缺乏了解，尤其是对于理想实验法，他们的理解和认识存在一定的局限性。

二、大学文科生认知特点和已具备的物理知识访谈调查

为了有针对性地了解文科生在学习“文科物理学”前的真实情况，通过访谈的形式调查了大学文科生的认知特点和已具备的物理知识情况。此次访谈设计了两个问题，问题1是“和大学理科生相比，你觉得大学文科生的认知特点是什么样的”，问题2是“你初中和高中学过哪些物理知识”。选取访谈对象为南昌师范学院5名来自不同省份的文科生，其中2名学生来自江西省，3名学生分别来自河南省、山西省、贵州省。访谈结果显示，在认知特点、知识储备方面，文科生和理科生存在较大差别。相比理科生，文科生普遍更加感性，情感丰富，且个性很强；喜欢描述自己的心情和感受，表达精神世界和对外界的认知；他们思维活跃，喜欢打破常规和开放性的讨论；在过往的学习中，他们接触的知识点通常比较宽泛，不追求精确，但可能需要加上自己的主观思考来进行解答。此外，文科生绝大多数在高中只学习了半年的物理，只了解力学、电学、热学、光学中部分最基础的知识，物理知识的储备非常有限。

三、“文科物理学”趣味教学法案例

在进行趣味教学法的设计时，需要根据文科生的认知特点，选取合适的教学内容进行设计，既要激发文科生的学习兴趣，又要保证课程目标的实现。

（一）趣味小组游戏案例

趣味小组游戏可以激发文科生的学习兴趣，帮助开发智力，令文科生增长见识，培养技能和高尚情操，适当的教学游戏还能培养他们的创新思维和合作精神。在“文科物理学”讲述分子扩散运动时，由于分子非常小，不借助工具难以用肉眼观察得到，所以文科生只能在脑海里想象分子扩散运动的发生。故设计一个课堂趣味小组游戏，让学生创造并观察分子的扩散运动。每5～6人一组，水盆里装半盆清水，用毛笔蘸浓墨汁滴于水面上，用竹签推开墨滴使其散乱成不规则花纹形状，再取一张白纸平放在水面上，随后轻轻提出纸张，不规则花纹就会翻印到纸张上。最后，将印好的纸张晾干，精心剪裁后获得类似云雾、山川的“抽象”画作。

该小组游戏操作简单，教师在小组游戏过程中讲述知识，不会占用太多课堂时间。利用扩散运动绘制花纹可以使得学生的个性得到发挥，创造属于自己团队独一无二的作品，加深他们对扩散运动的理解。此外，在小组活动中，不同专业的文科生可以相互熟悉，凝聚团队意识，形成氛围良好的学习社区。

（二）趣味小实验案例

作为一门以实验为基础的自然学科，物理学中各种概念的建立和规律的发现，都有赖于大量的实验探索和验证。物理教育家朱正光曾指出：“千言万语说不清，一看实验就分明。”在引入新课时，教师可使用课前、课中、课后小实验让文科生产生疑问，利用他们丰富的好奇心和求知欲，激发他们强烈的学习欲望。

1.棉花糖制作实验。离心运动是文科生比较熟悉的知识点，难以再激发他们的探知欲，所以设计一个课堂小实验，让学生品尝来自离心运动的“甜蜜果实”。将酒精灯放入透明桶中，糖从上方大孔倒入易拉罐中，点燃酒精灯并用其外焰加热易拉罐的底部，等闻到糖香味时打开电池盒开关，和马达联动的易拉罐开始转动，受离心力作用的液态糖从易拉罐侧壁小孔甩出，在罐外遇冷空气凝结成丝状物，像蜘蛛网一般于桶内结网，用棒搅取出来即为棉花糖。

在进行棉花糖实验的过程中，文科生对整个过程抱有极大的好奇心，教师可以引导学生接龙分析过程中的各个物理原理，使学生加深对课程学习的信心。同时，棉花糖的制作过程也是一次别开生面的饮食教育活动，教师可以邀请文科生参与实验过程，以制作趣味食品的方式增强文科生对劳动精神的理解，提升其劳动意识和技能。

2.蜡烛吸水实验。气压的知识点也是文科生较为熟悉的，但是文科生往往只知道单一的某个物理原理，不擅长综合分析。故设计一个简单的课堂小实验，准备玻璃罩、盘子各一个，用打火机加热彩色蜡烛底部，将蜡烛黏在盘中央，往盘子里注水至近满后点燃蜡烛，用玻璃罩小心罩住蜡烛，随着蜡烛熄灭，玻璃罩外的水快速被吸到玻璃罩里面去。

教师通过实验设疑：盘子里面的水，一转眼就被吸到杯子里去了，是不是很神奇呢？蜡烛怎么就吸水了呢？将收集到的零碎想法写在黑板上，再请学生将这些想法筛选并“串联”成对整个过程的分析。在对学生给予肯定之后，教师再补充完整。对蜡烛吸水的近距离观察，让学生忍不住去思考所看到的神奇景象，个性的差异使得学生的想法会有所差异，这些想法的提出是训练他们分析问题能力的第一步；将这些想法汇聚在一起，再让学生理出头绪，对于培养文科生理性逻辑思维能力至关重要，可以帮助他们提升分析问题的能力。

3.飞舞的纸屑实验。在压强这一知识单元，还会讲到“如果流体流速越大，则压强越小”这个基本原理。为了进一步锻炼文科生的理性思维能力，教师随即布置文科生课后完成一个实验设计作业。作业内容为：请学生分小组进行实验设计，要求展示该流体压强原理，实验材料为1根可拉伸的塑料水管和4张彩色卡纸。教师告知学生，课后会根据学生的实验设计方案进行实验操作，并拍摄成小视频，下节课课前会将小视频在班级微信群发布，课上将进行班级投票，评选出三个最佳实验设计。在接下来的课堂教学中，教师先分享自己设计的第一个实验：将塑料水管拉长至50～60厘米，将提前准备好的彩色纸屑倒在桌上并盘拢形成纸屑堆，教师用嘴通过水管吸纸屑，或者邀请学生上台参与。之后老师再进一步设疑：不用嘴吸，能不能让纸屑自己跑出来呢？接着教师分享改进版的实验：将塑料水管接口端靠近纸屑堆，用手握住水管距另一端约15～30厘米的地方，以打圈的方式快速甩动另一端，让彩色纸屑从另一端甩出。

实验结束后，教师用雨课堂发布评选，请学生评选出三个最佳小组设计，下次课为评选出的设计颁发“最佳实验设计”证书，其他没有入选的设计根据各自特点颁发相应证书。飞舞的纸屑实验的系统设计，既锻炼了文科生的实验设计能力，又让文科生学会了对实验设计进行评估与反思，更肯定了文科生们对于物理实验设计的初步涉猎。

4.“叛变”的针实验。相比用感官容易观察到的力学和热学，电磁学起步较晚。磁性因为看不见摸不着，所以难以向学生解释清楚。以磁铁为例，它是一种可以相互吸引或相互排斥的物质，其内部原子排列方式是有序的。本来磁铁里的原子的排列方向是一致的，针内铁原子的排列方向也是一致的，两者之间存在相互吸引的引力。当用火灼烧针尖时，针内的铁原子会快速移动，打乱原本针内铁原子的排列顺序。这就使得针的磁性消失，该现象也被称为热消磁。

实验过程中，教师将线穿入针中，并将针尖朝向磁铁放置，点燃蜡烛燃烧针尖，磁铁对针尖将不再有吸引力。在进行实验时，可针对“消磁”这一现象对学生进行提问。例如：在如今的科技中“消磁”的好处与坏处、应该如何避免证件消磁等问题。此实验操作简单，可以让学生动手操作，近距离亲历磁性消失的过程，从而加深对热消磁的印象。

（三）趣味小动画案例

随着国家对美育教学越来越重视，各学科都尝试在学科教育中渗透美育。“文科物理学”的授课对象是文科生，他们比理科生更加感性，因此选择在开学第一课中对学生进行物理学科教育，引导学生发现探索物理学之美。如此既可以对文科生进行科学美教育，又能够激发学生对于物理学科的热爱，让后续的学习更加高效。为了引导文科生发现物理学之美，可利用多媒体插入展现物理学之美的精美图片和炫酷视频，还可以用动画功能制作出生动活泼的小动画，使那些原本抽象又枯燥的知识变得形象直观又富有趣味性，激发了他们的学习兴趣和探索物理的欲望。

1.书写“物”理。物理学所蕴含的简洁美包括物理规律描述其表达形式的简洁美、理论体系结构的简洁美、过程分析的简洁美等方面。例如，牛顿第二定律表达出运动和力的关系，“F=ma”无比简单，却又重要到难以估量，它昭示着经典物理学大厦的拔地而起，划开了人类与自然关系的新纪元；爱因斯坦质能方程“E=mc2”，用最少的符号和最精练的语言，书写了自原子尺度到宇宙范围的自然规律，将物质、运动和谐统一了起来。爱因斯坦曾笑言：“当结论看起来很简单时，一定是上帝在回答。”物理学的大厦，正是由一个个无比简洁却涵盖了多样物理现象及深刻物理规律的公式擎起！

庄子有云：“判天地之美，析万物之理。”（《庄子·天下》）从各物理学科中抽取简洁的公式和概念拼成一个物理的“物”字，并用PPT制作“物”字书写的动画过程，让学生在一笔一画间领悟物理学科范围的广博和形式的简洁。右边的“理”字不设置动画，左边的“物”字则按笔画顺序设置动画。为了模拟正常的汉字书写方式，将“物”字各个笔画的动画方式均设置为擦除，擦除的方向则按照汉字书写习惯选取。如笔画撇和竖的方向均设置为自顶部，笔画横和提的方向则设置为自左侧，横折钩这个笔画拆分成自左侧的横、自顶部的折、自底部的勾。

物理是研究万物之理，万物如此复杂，其自然规律的形式却如此简洁。通过对“物”的简洁书写，让文科生不惧怕公式和概念，简洁的形式和万物的复杂形成鲜明对比，启发学生感悟物理学的简洁美。

2.正负电子。物理学中不乏各种对称现象，教师首先介绍平面镜成像、磁感线的对称美，再邀请文科生列举其他生活中的物理对称美现象，文科生不同的回答会使整个学习社区里的成员受到启发，激发他们更主动关注身边的物理对称美。在互动环节之后，教师再补充一个文科生相对较陌生的对称美现象——正负电子的存在。在导入环节，教师可以利用雨课堂设置互动提问，题目是“电子带正电还是负电？”，选项有：正电、负电、两种都有。文科生作答后，教师将作答结果投影到屏幕上，同时询问为什么做出这样的选择，学生不同的说法会使大家产生好奇，到底谁说得对呢？此时，教师用PPT播放事先制作好的正负电子自我介绍的小动画，让学生对正负电子的存在形成深刻的印象。

第一步是正负电子形象设计：正负电子用简洁的球形表示，在球上画上眼睛和嘴巴，球下方再用简单的线段代表手和脚，使其拟人化。为了区分这两种电子的电性，将负电和女孩关联，正电和男孩关联，所以给带负电的电子头上配以蝴蝶结，嘴巴填充粉色，给带正电的电子头上配以三根竖起来的头发，嘴巴填充蓝色。此外，为了在视觉上明确对比，两个小球手里分别牵着负号和正号的气球。第二步是动画设计：带负电的小球从左边走折线登场，同时配以小女孩的声音介绍自己：我带负电。带正电的小球从右边直线探出头来，继而退回去再直线进场，用小男孩的声音介绍自己：我带正电。

两种电子生动可爱的形象结合小朋友的配音介绍，让文科生建立强烈的对比，即电子不仅有带负电的，还有带正电的，体现了物理学的对称美。

（四）文科物理学趣味小视频案例

在开学第一课进行物理学科教育时，需要让文科生思考“为什么要学习物理”，为了启发学生，在本节课结束之前给学生播放一个趣味小视频，该视频的名字是“Why do I study physics”。短片从一个小女孩的个人旅途开始，延展到用多种平面艺术探讨宇宙中最伟大的那些科学问题上，如万有引力、量子力学、对称性等。作者在视频中描述了自己对物理学问题的心情和感受，这种极具个性又感性的方式，更加契合文科生的认知特点，给文科生留下了深刻的印象。

结语

将趣味教学法融入“文科物理学”教学中，不仅可以使教学形式多样化、教学过程趣味化，从而活跃教学气氛，促进教学互动，还能激发文科生学习兴趣，唤起他们的求知欲，发挥其学习潜能和主观能动性，提高教学效果。此外，文科生亲身参与教学情景，有助于提高他们对科学问题的分析及探索能力，成为新文科倡导下的新型文科人才。