何以格物，怎样致知
——第二届上海高校青年教师教学竞赛三等奖获得者、理学院吴华老师
个人简介:
吴华，理学院物理系教师，主讲《大学物理》《数学物理方法》，获2008年东华大学青年教师教学竞赛一等奖、2014年首届上海高校青年教师教学竞赛三等奖、2016年第二届全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛（上海市赛区）特等奖（第一名）、2016年第二届全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛（华东赛区）二等奖（第四名）以及2016年第二届上海高校青年教师教学竞赛三等奖。
2006年上海交通大学博士毕业，满怀对教师职业的憧憬和热爱，我走上了东华大学理学院的讲台。十年的一线教学工作经历使我有幸从前辈和同事身上学到了很多，也感受了很多。十年间，我坚持反思每一次教学过程，利用每一次机会与兄弟院校的同行交流探讨。十年来我精心准备每一节课，努力上好每一门课。十年，我收获了很多，也付出了很多，在失去与所得之间，我感受到爱是教师的职业动力，兴趣是学生学习的动力，我的自我评价是：不负学生，不负梦想。
（《数学物理方法》的课堂）
课堂教学绝不是将课本上的内容简单地搬到黑板上或ppt上，而是必须融入教师对该课程的思考和教学设计。现代教学理论告诉我们，对课程的理解包含两个过程，一是教师对课程的理解，二是学生的理解，而作为最终受众的学生，他们对课程的理解与掌握，在很大程度上取决于教师的理解——既有教师对教材的理解，也有教师对学生的了解，还有教师对教学方法的把握。我讲授的两门课中，《大学物理》是面向理工科学生的基础课程，而《数学物理方法》是为物理系的学生开启理论物理学习之路的专业课。对不同的对象，有不同的教学目的，因而教学必须具有不同的教学思想和设计。教师应明确每一堂课的教学目的，而所有的教学活动的展开都应围绕这一目的的达成展开，让学生听完这堂课后，能清晰地掌握知识要点，完成教学任务，达到教学目的。课堂教学的成功与否取决于教师的教学设计是否科学合理以及课堂上的教学互动是否能够调动学生的主观能动性。随着教学经验的日益丰富，我越来越意识到课前教学设计的重要性，它关系到教学全过程的有效性。
结合个人经验与学习理论以及物理学本身的课程性质，我主要从以下几方面做好教学设计。
第一、巧妙地引入主题，使学生不感到突兀。物理是理论和实践并重的学科，如果在课堂教学中，学生能够通过一些实验现象，产生一些直观认识，并通过一些逻辑推理和归纳总结的方法，主动得出物理定理、定律和公式，那么这种体验对学生来说无疑是印象深刻的。例如，在讲解带电粒子在磁场中所受的洛仑兹力时，如果教师直接给出洛仑兹力的公式，学生必定觉得抽象难懂、知其然而不知其所以然。因而，在引入洛仑兹力的概念时，我通过带电粒子在磁场中运动的实验现象引入了该物理概念。学生通过对实验现象的归纳总结，自主得到了洛仑兹力的表达式，也使学生们深刻地领悟到学习物理应透过纷繁复杂的物理现象探寻美妙的物理本质，而不必机械地记忆抽象的数学公式。
第二、注重课堂提问环节的设计。课堂提问和师生互动是课堂教学中必不可少的环节。平铺直叙的讲解容易使学生走神，而且只会形成支离破碎的物理概念，提问环节可以使学生积极主动地参与到课堂教学活动中来，一旦学生主动参与问题的思考，必然可以提高学生兴趣并且对知识点印象深刻。问题的设计也有技巧。通常，对于许多大学物理的问题，学生不会一下子得出结论，教师在备课过程中应预测学生在解决问题的过程中会遇到哪些困难，从而围绕问题设计几个小的问题，一方面帮助学生理清思路，澄清物理概念，逐渐形成分析物理问题的思想方法；另一方面，鼓励学生积极思考问题，活跃了课堂气氛，提高学生学习的积极性。有时也可以根据课堂上学生的反馈，让学生自己设计问题，解答问题，这样对学生系统掌握知识而非知识碎片大有裨益。
第三、结合演示实验，帮助抽象概念的讲解，从而使抽象的概念变得形象直观。在讲解刚体转动的角动量定理时，力矩、角动量这些物理量对学生来说极其抽象，我运用了MIT的演示实验教学视频，向学生清晰地展现了定点陀螺的进动，并引导学生运用角动量定理对实验现象进行解释，这样学生的物理概念就变得清晰了。我也将一个陀螺带进了课堂，让有兴趣的学生可以轮流操作并体会原理，使他们更好地理解上述定理。有些学生说终于明白了小时候玩陀螺的过程中始终未能解答的一些问题。
（备课笔记）
第四、在实际教学过程中，应结合实际情况，重塑教学体系。课堂教学应基于教材，但是应避免生搬硬套。实际课堂教学中对知识点的组织和展开不一定按照教材的编写体系来进行，教师应根据实际情况，作相应调整。例如，在讲授狭义相对论的时间延缓效应时，对于非经典的高速运动的体系，其运动的复杂性，加上极其复杂的数学推导都令学生忘而生畏，觉得物理现象不可思议的同时，并未对此产生兴趣而是产生了畏难的心理。我毅然放弃了课本上先引入复杂的数学变换——洛仑兹变换，再通过数学方法引入狭义相对论的时间延缓效应的讲解顺序，对知识点的讲授顺序略作调整：先用一个基于光速不变原理的flash动画（接近光速的高速运动无法用演示实验来实现）重现了一个思想实验，一边让学生看动画，一边引导学生通过简单的中学数学知识和日常生活经验很自然地得出了时间膨胀效应的结果。这样学生真正从物理图象上理解了上述效应，将抽象难懂的物理概念变得形象、易懂、接地气。
第五、课堂知识点讲授与科研进展有机结合。当今世界许多科研进展与学术前沿都离不开物理基础，教学和科研的有机结合才能使课堂更有活力，才能适应人才培养的需要，教学与科研相互促进，缺一不可。我们知道扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）是探索微观世界的两大利器。授课过程中讲到微观粒子的波粒二象性时，我告诉学生，无论这些精密仪器的内部构造如何复杂，其基本的物理原理是电子的波动性，电子可以进入物质内部产生衍射效应。在讲述光的偏振性时，我给学生展示了我科研工作中用的偏光显微镜，该仪器正是利用了偏振片的起偏和检偏功能，获得了铁电、压电等材料的微观晶体结构和对称性的信息。学生可以根据课堂上列出的科学文献，找到相关的论文和研究结果。可见，学习物理是进行许多科学创新的基础，作为教师，一方面应在课堂上充分展现这一学科的优势，提高学生的学习兴趣，拓宽学生的视野，培养学生的科学素养和探索精神，而另一方面，这也对教师提出了更高的要求：教师应保持对当今各种科学进展的敏感，将其与教学密切有机地结合。
（给学生展示晶体钙钛矿结构）
有一位名师曾说：“要想课堂精彩深沉，课前必须精心预测”。 备课无非三点：备教材、备学生、备教法。一堂课应是师生共同建构的过程，只有充分了解学生、吃透学生，才能顺利实现一节课的教学目标。所以，教师应尊重学生原有的知识基础和经验系统，依据学生的基础合理设计教学方法与教学策略，积极鼓励学生提出问题、主动探究；结合前沿、启发创新。这就要求我们只有精心备课才会实现高效课堂，我们应该不断完善备课，使课堂精彩纷呈。