高校理工科课堂故事教学法研究与实践

宋彦坡，彭小奇，2，陈 卓，张建智，张家元

（1.中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙410083；2.湖南第一师范学院 信息科学与工程学院，湖南 长沙410205）

高校课堂是知识传承、思想教育的前沿阵地，关乎国家的人才培养和发展前景。近年来，习近平总书记非常关心高校课堂教学，对课程思政提出了明确要求。课堂氛围是影响教学效果的重要因素，就高校的课堂气氛而言，文科课堂较为活跃，而理工科课堂则相对安静甚至沉闷[1-2]。显然，提高课堂教学的趣味性，调动和激发学生的学习兴趣，是提高理工科课堂教学质量的重要途径。为此，很多学者和一线教师都在积极探索，尝试将一些先进的教学理念和方法，如对分课堂[3]、导入教学法[4]、翻转课堂[5]、成果导向理念[6]等，引入理工科课堂，以期活跃课堂气氛，增强教学效果。在实际应用中，这些尝试和探索取得了一定的效果。但由于高校理工科课程具有的知识面广、重点多、难度大等特点，课堂教学效果仍不尽如人意，课堂教学改革仍然任重而道远。

故事教学法源远流长。远在两千多年前，孔子、柏拉图等古代的教育家们都曾用这种方法教育弟子。由于故事教学法在提高学生兴趣、活跃课堂氛围方面较之其他教学法更具优势，因而深受现代教育家和教师们喜爱，被广泛应用于中小学课堂[7-8]，但在高校课堂，尤其是高校理工科课堂上的应用尚未见报道。事实上，爱听故事是人类共同的天性，而非少年儿童独有的特性，因此，故事教学法理论上也能激发大学生的学习兴趣。若能针对高校课堂自身的特点合理应用，则有望改善高校理工科课堂气氛和教学质量。

一、高校理工科课堂气氛沉闷原因探析

张源等[2]曾经分析过高校理工科与文科课程课堂气氛差异现象，认为这种差异源于两类课程在知识的趣味性、知识点深度、学生思维模式以及性别比例等方面存在的差别。本文认同张源、徐荣进的研究结论，认为知识点的趣味性等因素与课堂气氛确有因果关系。不过，本文认为文理科课程知识点本身特征的不同是导致两类课堂气氛存在整体差异的最主要原因。

理工科课程知识与文科课程知识最大的差异在于与人的相关程度。文科课程，如历史、文学等，所承载的知识多与人有密切关联，而理工科课程，如热力学、控制论等，则与无生命的“物”关联更大。与人有关的知识往往更容易引起人们的同理心。例如，当教师在课堂上分析某些历史事件或社会现象时，学生可能会不自觉地对这些事件、现象涉及到的人物产生代入感，有身处其中的感觉，学习、探究的兴趣甚至表达欲也就自然而然地产生了，所以文科课堂相对活跃。而理工科知识与“人”的关系相对较远，从人类的心理行为模式看，人类不太可能对于无生命的“物”产生同理心。因此，即便是学习态度端正的学生，在理工科课堂往往也会有身处“局外”的感觉，这种感觉决定了理工科课堂难以像文科课堂那么活跃。

学生思维模式、性别比例以及教师教学水平等因素虽然对课堂气氛也有极大影响，但这种影响主要体现在特定的、具体的课堂上，而不是理工科、文科两类课堂的整体现象。目前，尚没有任何研究资料能够证明理工科与文科两类专业大学生的思维模式或者两类课程授课教师的教学水平存在显著差异。而且，在现有的教育体制下，理工科专业的课程体系也包含了不少文科类课程。事实表明，即使对于同样的理工专业学生，文科类课程的课堂氛围往往也比理工科课程的课堂更为活跃。无论是文科还是理工科学生，无论是男生还是女生，一般都能津津有味地听央视“百家讲坛”里诸位老师对历史、文学的品读，并且所听内容越是不为自己熟知，听的兴趣越大。但面对众多的概念、定义、定理，面对繁琐、艰深的数学公式的推导，一般都会感到枯燥和无趣，并且听课内容越是不为自己熟知，枯燥感就越强烈。

理工科知识和文科知识在趣味性上的先天差异从当前流行的教育类电视、广播节目中也能窥得端倪。央视的“百家讲坛”是群众接受度较高的教育栏目，这档栏目与学校课堂极为相似。“百家讲坛”已播出上千期，很多专家、学者因在这个栏目中的优秀表现而成为“明星”，但截止目前，这些“明星”中没有一位是解读理工科知识的。这种现象一定程度上可以说明，理工科知识在趣味性上存在“先天不足”。幸运的是，这种“先天不足”后天可补，电视节目不乏传播理工科知识的优秀栏目，如中国央视的“走进科学”、美国探索通信公司的“探索频道”（Discovery Channel）等。只不过这些节目传播知识的方式与传统课堂教学有很大区别。值得注意的是，这些节目在传播理工科知识时普遍采用了讲故事的方式，以引人入胜的故事将观众代入所要传播的知识空间。这启示我们，若以讲故事的方式传授理工科知识，可能有效弥补理工科知识在趣味性上的“先天不足”。

二、高校理工科课堂教学故事的发掘与构建

课堂教学中呈现的故事（通常称为教学故事）不仅要生动，能够吸引甚至感动听众（学生），更要具有承载和传递知识的功能。因而，教学故事的构建较之普通日常故事需要考虑更多的问题。对于高校理工科课堂而言，课堂时间有限，所授知识通常与无生命的“物”关联更大，且听课学生多已成年，认知能力已相当成熟，这些都增加了教学故事的构建难度。从某种意义上讲，这也是故事教学法长期未被高校理工科课堂广泛采用的重要原因。尽管如此，大多数一线教师都有在课堂上讲故事的经历和经验。本文作者的调研和教学实践表明，高校理工科课堂上的教学故事可以从科学史（相关知识点的发现、发明历史）、应用实例及拟人化表示三个方面进行发掘和构建。

科学史上不乏有趣或感人的故事，因而科学史是教师构建教学故事时最容易想到和利用的素材库。若素材选取和组织不当，极有可能消耗大量的课堂时间，在提高课堂趣味性的同时降低课堂的知识性和教学的知识量，造成事与愿违的结果。因此，在构建课堂教学故事时，应该精选那些能够体现拟授知识的素材。很多定理、公式在被科学界普遍接受之前，都遭受过同时代学者的质疑和反对，被质疑和反对之处往往也正是理解这些定理、公式的关键。在教学故事构建中，这些定理、公式被质疑和反对的历史故事更应该被重点考虑，从而培养学生的批判性思维能力。科学家的人生际遇往往能激发学生的共情，因此，课堂教学故事中少量、适量融入相关科学家的人生际遇是必要的，但不应该为提高课堂的趣味性而将其变成教学故事的主体。

例如，热力学第一定律就曾被19 世纪的科学界普遍质疑和批判，其严厉程度甚至让早期发现者之一麦耶一度精神失常，试图自杀。若直接把这段令人动容的历史完全搬进课堂，显然会占用大量课堂时间，而且也难以凸显教师希望传授的知识。因此，在构建教学故事时，应该保留少量最能打动人心的情节（如麦耶试图自杀），并从当时科学家们之间的争执与交锋中精选一二，重点复述他们之间的一些具体对话（例如，物理学家若利曾向麦耶怒吼“难道把瓶子摇晃几下，就能加热里面的水？”，麦耶沉默后大声回应“情况就是这样！”），从而说明当时学者们争论的焦点主要在于“功—热”转换（事实上，这也正是理解热力学第二定律的关键）。这样的故事耗时不长（5 分钟以内），却能有效激发学生的学习兴趣，“悄悄地”将知识传递给学生，达成课堂教学目标。

应用实例教学法在理工科课堂教学中被广泛使用，但理工科知识的应用实例仍然多与“物”关联密切，而与“人”的切身体验存在较大距离，平铺直叙这些实例缺乏共情效应，很难引起学生太多的兴趣。为了改变这一状况，应该以应用实例为素材构建教学故事，而非在课堂上单纯介绍应用实例本身，故事的构建思路可以借鉴前文提及的那些优秀的科学类电视节目。不难发现，广受欢迎的优秀的科学类电视节目的主角通常都是“人”而不是“物”，即使节目是要揭示某种科学现象，节目设计人员也会“安排”人作为“主角”去探索和体验所要揭示的科学现象。电视节目设计人员知道，人们对同类更能产生同理心，而同理心是人类兴趣的主要来源之一。教师在构建教学故事时也应该充分考虑到这一因素，并尽量为应用实例“安排”一个或多个“故事主角”，这些“主角”可以是设计者、操作者甚至参观者。

仍以“工程热力学”课程为例，在讲授热力循环理论时，往往以汽车发动机系统、火电厂发电机组等作为这些理论知识的具体应用实例。显然，这些应用实例并不比它们对应的理论知识更有趣味，仅仅介绍这些实例通常不能引起学生太大兴趣。但是，若任课教师基于亲身参与过或有过较深入了解的相关科研项目构造课堂故事，将科研人员在开展这些项目研究时遇到的一些技术难题、亲身经历的一些趣事融入教学过程，往往能有效激发学生学习理论、探索未知的兴趣。

拟人化教学法在以儿童为受众的童话故事构建中广为使用，但对于心智成熟的大学生，“会说话的桌子”不仅不会引发他们的共情，反而可能被他们“嫌弃”。但若应用得当，拟人化方法仍可作为发掘和构建高校课堂教学故事的重要手段，只是要尽量避免过于机械的、牵强的拟人化。很多理工科的一线教师都有过将一些知识拟人化的成功经验和经历。恰当的拟人化不仅会让知识听起来更为有趣，教师还可以借此将正确的世界观、人生观、价值观融入其中，潜移默化、润物无声地传授给学生，这也是实践“课程思政”教育理念的重要途径之一。

在以拟人化教学法实践“课程思政”理念方面，作者进行了一些有益的尝试，获得了一些成功的经验。例如，在讲授《过程控制》中的PID（比例积分微分）控制律时，教师们常把P（比例）、I（积分）、D（微分）三种控制律比拟为人在决策时对于当下、过去及未来的考虑，这个“拟人化”容易想到但也略显“机械”，学生们听课兴趣通常不会因此有很大提升。但是，当把这种“拟人”进一步深化，与学生们探讨“活在当下”的人生哲学和“P 可以单独使用，而I 和D 不可以”这一知识之间的关联时，我们明显感受到学生们迅速高涨的学习和思考兴趣。

三、高校理工科故事型课堂的实施框架

为方便表述，本文将运用了故事教学法的课堂简称为“故事型课堂”，此类课堂的实施过程可分为备课、授课及效果分析三个阶段，如图1 所示。

图1 故事型课堂实施框架

在故事型课堂实施过程中，备课阶段最为重要。较之其他类型课堂，故事型课堂在备课阶段需要耗费更多的时间进行素材选择、故事构建和课堂设计。任课教师应在平时通过文献阅读及同行交流，有意识地尽可能多搜集能用于课堂教学的故事素材，如科技史料、应用案例等，日积月累，形成教学故事素材库。备课时，应精心梳理、分析需要讲解的知识点，从教学故事素材库中选取恰当的素材；然后，可根据本文第二节的思路构建教学故事；最后，进行具体的课堂教学规划设计，根据授课内容、课堂时长及听课学生状态等多方面因素，制定具体的教学计划（包括授课方式、时间分配、与学生的互动方式等）。故事型课堂在具体的教学规划阶段与传统课堂并无本质不同，不过需要注意的是教学故事时间的控制，一般而言，教学故事时间不宜超过课堂时长的20%。

为反思提高故事型课堂的授课效果，任课教师在课后应基于对授课过程的回忆，必要时附以问卷调查等方式，对课堂效果（尤其是课堂气氛）进行分析和评价，并根据分析和评价的结果适当调整后续的备课及授课方法。

需要说明的是，将故事教学法引入高校理工科课堂的目的是为了激发听课学生的兴趣，营造激发学生活跃思考的课堂氛围，而不是为讲故事而讲故事。考虑到理工科知识本身的特点，并不是所有的知识点都能够采用故事教学法。因此，任课教师没有必要，事实上也没有可能为每一个知识点构建教学故事。另一方面，故事教学法与翻转课堂等教学方法并不矛盾，在课堂教学中可与这些先进的教学方法融合使用，使教学效果更加突出。

结语

本文分析和讨论了高校理工科课堂气氛相对安静甚至沉闷的现象及其原因，认为理工科知识本身趣味性的不足是导致该问题的主要原因，从而提出将故事教学法引入高校理工科课堂教学以活跃课堂氛围的课堂教学改革思路。结合作者自身的课堂教学经历和故事教学法实践，总结提炼了基于理工科知识点发掘和构建教学故事的科学史、应用实例及拟人化表示三类具体方法，在此基础上，提出了可用于指导教学实践的高校理工科故事型课堂的实施框架。