金應榮　敖進清　賀毅

摘要：本文結(jié)合大學生科普教學實踐，探討了科普教學的內(nèi)容和方法。以通俗易懂的語言、耳熟能詳?shù)膶嵗谡n堂中講述科學知識、科學方法和蘊含在其中的科學思想和科學精神，是在大學生中開展科普教育、提高大學生科學素養(yǎng)的有效手段。對專業(yè)課程教師而言，面對專業(yè)基礎(chǔ)不同、理解層次各異的學生，在精心選擇科普教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，如何準確地、生動形象地用大眾的語言把專業(yè)知識表述清楚是科普教學中面臨的最大難題。根據(jù)對專業(yè)知識的理解、對生活的觀察，在教學過程中尋找共同的知識基礎(chǔ)并進行適當?shù)难由?、利用生活常識進行適當?shù)谋扔鞫际沁M行科普教學的有效方法。

關(guān)鍵詞：科普；教學內(nèi)容；教學方法

中圖分類號：N4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0194-02

大學科普是我國科普事業(yè)中不可或缺的重要組成部分[1]，大學是學習知識的殿堂，是培養(yǎng)人才的搖籃，在大學開展科普教育，能夠拓寬大學生的知識面，提高大學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大學生的科學精神，激發(fā)大學生的創(chuàng)新精神[2]。西華大學的本科學生培養(yǎng)方案中有一個人文與素養(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，選課對象是全校的本科學生。

材料是人類社會進步的里程碑，石器時代、青銅器時代、鐵器時代以及當今的硅時代，無一不是以材料命名的。材料在人類社會的發(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，可以跨越時間、空間和專業(yè)的限制，從而組織出精彩的講述內(nèi)容，所以當學校征集科普課程時，我們申報了該門課程。

一、大學科普講授內(nèi)容

講什么是我們面臨的第一個問題。盡管以材料為線索有很多內(nèi)容值得講述，但對講述的內(nèi)容進行遴選依然是必要的。為了回答這個問題，我們需要明白科普與教育的關(guān)系?？破帐强茖W技術(shù)普及的簡稱[1]，是把既有的科學知識、科學方法，以及蘊含于其中的科學思想和科學精神，通過適當?shù)姆椒ê屯緩竭M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，促進社會文明。

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

在講述經(jīng)典知識的同時，還適當?shù)亟榻B學科前沿。例如在電學材料中，介紹了薛其坤院士在反常量子霍爾效應方面的研究成果，介紹了石墨烯等新材料；在光學材料中，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，我們引用了郭沫若在《科學的春天》中的那段話——科學也需要創(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——以此來彰顯其中的科學精神，以此來激勵我們的學生。

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用價值。智能材料中有兩個方面的思想，其一是仿生學的思想，即希望材料像生物體一樣，具有感知環(huán)境、適應環(huán)境以及自修復等方面的功能，其二是來自自適應控制的思想，希望材料能夠構(gòu)成一個自適應系統(tǒng)。每當我們機械地介紹了這樣一些設(shè)計思想后，很多學生都茫然地看著我們，覺得這似乎有些太抽象了，當我們講述生活中的應用實例時，他們便逐漸接受了。例如，太陽鏡在陽光照射下會變暗，以保護我們的眼鏡，進入室內(nèi)后，又會變得明亮，太陽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，電阻會增大，當電壓一定時，電阻發(fā)的熱量會減少，引起溫度下降；溫度降低后，電阻也會降低，從而使電阻器的發(fā)熱量增加，如此循環(huán)，電阻器會穩(wěn)定在一個適當?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，不要忘了材料也是有一定智商的。這樣在促進學生學習材料學科知識的同時，激發(fā)他們探究其中蘊含的科學原理，加深他們對材料知識的認識和了解。

二、大學科普講授方法

如何講是我們面臨的第二個問題。我們一直從事專業(yè)課程教學，面對的是有一定專業(yè)基礎(chǔ)知識的學生，習慣了用專業(yè)術(shù)語表達課程內(nèi)容。當我面對多個專業(yè)、多個年級、沒有專業(yè)基礎(chǔ)的學生時，當我們用專業(yè)術(shù)語無法溝通時，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)知識及其蘊含的科學思想用通俗易懂的語言表述清楚。例如，在講述電學材料時，需要講述金屬、半導體、絕緣體。金屬和絕緣體很容易被接受，半導體也能理解，因為都是生活中常見的材料。但要講清楚三者的區(qū)別就困難了，這涉及能帶理論方面的基礎(chǔ)知識。我們只能從原子的核外電子分布、離子鍵、共價鍵等中學生熟悉的知識開始講述，同時也為后續(xù)介紹半導體激光器奠定基礎(chǔ)。

熱學材料中，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，學生很容易接受，講述其應用時，暖手袋、太陽能熱水器便成了很好的事例。在講述絕熱保溫材料時，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，會用到馬氏體相變和熱彈性馬氏體兩個專業(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具有一種晶體結(jié)構(gòu)，稱之為母相，在冷卻過程中會轉(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)量會減少。就像橡皮筋一樣，用力拉會伸長，減小拉力后會縮短，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會分解，而熱彈性馬氏體在溫度升高時會轉(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時，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，但河中的水會穿過沙埂浸入到沙坑中，這就是隧穿效應。從物理意義上講，這是錯誤的，但當時的確有部分同學笑了。

如何處理專業(yè)知識和專業(yè)詞匯，幾乎沒有萬能的方法，只能根據(jù)對專業(yè)的理解和對生活的觀察，進行一些時事處理，其關(guān)鍵是多學習。例如在講解量子反?；魻栃?，我們也不懂得這種效應，但我們仔細搜索和閱讀了許多材料，在薛其坤院士的PPT中，我們看到了菜市場和高速公路的兩張照片，恍然明白普通導體中的電子猶如菜市場中的汽車，有能力而跑不動，拓撲絕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，唯恐動力不足。從學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，學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)出一點教學經(jīng)驗，那么我們認為尋找共同的知識基礎(chǔ)是關(guān)鍵，在找到共性知識基礎(chǔ)后，進行適當?shù)难由毂憧蛇_到教學目的。例如，在講述能帶理論的基本知識時，我們利用的共性基礎(chǔ)知識是原子結(jié)構(gòu)和化學鍵方面的知識，無論是工科學生還是文科學生，他們在初中和高中的學習過程中，都積累了這方面的基礎(chǔ)知識。以此為基礎(chǔ)進行適當延伸，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，就只有用生活常識進行比喻了，例如上文中用菜市場和高速公路上的汽車來比喻導體和拓撲絕緣體中的電子等等。

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

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)整學生的座位。有些學生一進教室，就坐在偏遠的角落里，我們常常把這些學生調(diào)整到前面來，讓他們專心聽課。

2.不斷提醒低頭族。信息時代到來后，課堂里的低頭族越來越多，有些同學可能在核實或拓展教學內(nèi)容，但我們相信，也有些同學在做與課堂無關(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)，促進學生拓展課堂知識。雖然只有16學時，通常我們會布置3～4次課外作業(yè)，即寫讀書報告，限定在課堂講授的范圍內(nèi)。學生課后必須查閱相關(guān)資料，才能寫出讀書報告，即使是抄襲，也得通過閱讀，抄襲一篇內(nèi)容合適的文章。這樣不僅促進了學生在課后去學習材料方面的知識，還提高了學生的出勤率（因為要交作業(yè)）。

整個教學過程中，學生會撰寫多篇讀書報告，作業(yè)量較大，認真的學生確實能夠?qū)懗龊脠蟾?，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，幾乎每個學生都能寫出1～2篇優(yōu)良的讀書報告，有些學生在報告中介紹的知識是我們沒有注意到的，因此，批閱讀書報告也是一個學習過程。

四、結(jié)語

通過幾輪的教學實踐，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面，材料用到哪里，就要講到哪里；其次，要細致觀察生活，以便在課堂上列舉出生活中的具體事例；再次，必須對專業(yè)知識和專業(yè)詞匯進行技術(shù)處理，以便把深奧的、很難理解的專業(yè)知識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：

[1]靳萍.當代大學科普發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].科普研究，2009，4（020）.

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