費曼技巧在材料力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

1、費曼技巧在材料力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用摘 要 材料力學(xué)作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課程，專業(yè)跨度大，知識點多，難點多，這給力學(xué)教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)增加 了難度。費曼學(xué)習(xí)法是以學(xué)習(xí)者的輸出為導(dǎo)向的一種高效的學(xué)習(xí)方法。把費曼學(xué)習(xí)法應(yīng)用到材料力學(xué)的教學(xué) 過程當(dāng)中，可以有效地提高課堂的教學(xué)效果，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，大大提高學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)效率,促進他 們進行類比和反思，以及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力。本文以本科生材料力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀為例，分析材料力學(xué)教學(xué) 中存在的問題，并基于費曼技巧提出改進思路。通過自主設(shè)立課堂小目標(biāo)、創(chuàng)建超星-學(xué)習(xí)通APP科目討論群、 布置互聯(lián)網(wǎng)+”互評作業(yè)、安排學(xué)生主講習(xí)題課等學(xué)習(xí)方式，學(xué)生在教授他人、

2、互評的過程中深思內(nèi)化了知識， 提高了學(xué)習(xí)的積極性。材料力學(xué)的教學(xué)實踐表明，費曼學(xué)習(xí)技巧顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率。通 過這樣的教學(xué)嘗試，可以有效地提高教學(xué)效率，為材料力學(xué)的教學(xué)提供了新思路、新方法。關(guān)鍵詞費曼技巧材料力學(xué)力學(xué)教學(xué)基礎(chǔ)課程The Application of Feynman Technique in the Teaching of Material MechanicsAbstract As a basic subject, Material Mechanics has a large professional span, many knowledge points, a

3、nd many difficulties. This makes the teaching of mechanics and students more difficult. Feynman learning method is an efficient learning method oriented by the learners output. Applying Feynmans learning method to the teaching process of material mechanics can effectively improve the teaching effect

4、 of the classroom, give full play to students subjective initiative, greatly improve students learning efficiency of new knowledge, promote their analogy and reflection, and flexibly apply what they have learned. This paper takes the current situation of undergraduate material mechanics teaching as

5、an example, analyzes the existing problems in material mechanics teaching, and proposes improvement ideas based on Feynmans skills. Through independent setting of small classroom goals, creation of subject discussion groups on the Superstar-Learning Tong APR arrangement of Internet+ mutual evaluatio

6、n homework, and arrangement of students to give lectures and other learning methods, students think deeply and internalize their knowledge in the process of teaching others and mutual evaluation, improve the enthusiasm oflearning. The teaching practice of material mechanics shows that Feynmans learn

7、ing skills have significantly improved students learning enthusiasm and learning efficiency. Through such teaching attempts, teaching efficiency can be effectively improved, and new ideas and methods can be provided for the teaching of material mechanics.Keywords Feynman technique; material mechanic

8、s; mechanics teaching; basic courses0引言習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中指出,建設(shè)教育強 國是中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)工程”1，這對承擔(dān)基礎(chǔ)課程 教學(xué)任務(wù)的教師提出了更高的要求。材料力學(xué)2-4作為一門 學(xué)科基礎(chǔ)課程，具有知識枝節(jié)繁雜如發(fā)絲、知識結(jié)構(gòu)龐大有 內(nèi)涵等特點，現(xiàn)今流行的MOOC以及翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)總是 力不從心，效率低下，究其原因在于沒有找到合適的方法。作為全世界公認的最有效的學(xué)習(xí)方法-費曼學(xué)習(xí)法有 其獨到的原理成費曼技巧是一種主動學(xué)習(xí)的方法,6-8它的 靈感源于諾貝爾物理學(xué)獎獲得者理查德費曼(Richard Phillips Feynman)(圖1)。

9、理查德費曼是美國理論物理 學(xué)家，以對量子力學(xué)的路徑積分表述、量子電動力學(xué)以及粒 子物理的研究聞名于世。1965年與朱利安施溫格及朝永 振一郎共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎;1999年,在英國物理世 界舉辦的世界物理學(xué)家票選活動中,理查德費曼入選十 大有史以來最偉大物理家行列。費曼給大學(xué)生講課時，善 于將枯燥的知識用簡單化,將抽象的概念形象化，例如講到 能量守恒定律時引用卡通人物淘氣阿丹做主角舉例。費 曼物理學(xué)講義是費曼在課堂即興演講集整理成冊非常有 意思的一部物理學(xué)作品，其觀點現(xiàn)代、內(nèi)容循序漸進，利用 統(tǒng)一的思路進行內(nèi)容的梳理。費曼是一位杰出的教育家, 對于教學(xué)方法極有心得，主張教育應(yīng)注重興趣與方法的

10、引 導(dǎo)，而非直接羅列和灌輸實用的知識。他曾是加州理工學(xué) 院最受歡迎的教師之一，于1972年獲得奧爾斯特教育獎?wù)隆D1理查德-費曼本文闡述了運用費曼技巧開展材料力學(xué)教學(xué)，總攬學(xué) 習(xí)內(nèi)容的前提下將知識結(jié)構(gòu)體系去繁化簡，分出不同的結(jié) 構(gòu)或模塊,切成小知識塊，分而化之目的在于構(gòu)件對知識結(jié) 構(gòu)的系統(tǒng)化認知，便于記憶和復(fù)習(xí)進而極大地調(diào)動了大學(xué) 生的學(xué)習(xí)積極性，為推動新時代力學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)課程教學(xué)改 革做了有意義的嘗試。1費曼學(xué)習(xí)技巧實施步驟知是行之始,行是知之成。古時，孔子曰：學(xué)而時習(xí)之。現(xiàn)今，費曼認為：“如果我 不能把一個物理概念講得令一名大學(xué)新生也能聽懂，就說 明我自己也是一知半解的。”這個“習(xí),，字，不

11、僅僅是要復(fù)習(xí),更重要的是要去實習(xí), 去見習(xí)，就是要我們?nèi)嵺`，去行動。費曼技巧的核心:用 輸出倒逼輸入，其實也是在使用自己學(xué)到的知識，就是在學(xué) 以致用。光知道知識是沒有用的,關(guān)鍵是自己能用到。實施費曼技巧,主要包括以下四個方面：第一步，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。明確想要學(xué)習(xí)的物理概念、知 識內(nèi)容、學(xué)習(xí)主題是什么。務(wù)必要問這樣一個問題:為什么 要學(xué)習(xí)這個？我是主動學(xué)習(xí)這個還是被動學(xué)習(xí)這個？在學(xué) 習(xí)時必須主動，必須有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。第二步，以模擬教學(xué)促學(xué)。針對既定目標(biāo)，準備好和篩 選相關(guān)資料，選擇可靠和多個角度的信息來源，用系統(tǒng)化的 思維把知識內(nèi)容系統(tǒng)化歸納整理好，構(gòu)建一個屬于自己的 知識框架,形成自己的知識

12、體系。學(xué)習(xí)不能背原話,要活學(xué) 活用，觸類旁通，聯(lián)系生活具體情境，給出自己對內(nèi)容的理 解。模擬一個傳授的場景，用自己的語言把這些知識講給 別人聽，用以檢查自己是否已經(jīng)掌握了這些知識。一次成 功的輸出也會同時增強輸入的能力，從而使得下一次輸出 的成功可能性更大，下一次取得的成果又會促進下一次的 學(xué)習(xí)和思考，壯大自己的知識體系和應(yīng)用能力，加快思考的 成熟。第三步，回顧并化整為零。反思上一步遇到的困難，哪 些地方卡殼，哪些地方?jīng)]有真正明白,找出問題的要害，把 握關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一篇文章讀下來，可能有十個知識點，其中五 個你真懂，還有三個半懂不懂，最后兩個完全不懂。此時就 需要化整為零，將這些基礎(chǔ)知識一個一個

13、逐個擊破,通過針 對性的知識體系的簡化和零散知識點的整合，實現(xiàn)這些知 識的內(nèi)化和有效的應(yīng)用。有必要時，可進行二次輸出。第四步，總結(jié)并簡化提煉。當(dāng)關(guān)鍵點逐個擊破后，再整 合并重新梳理，總結(jié)提煉，再用盡可能簡化的方式重新表 達。設(shè)法看穿本質(zhì)，把多變少，實現(xiàn)用自己的話，用最簡單 的話說出來,不帶行話術(shù)語，給80歲老太太講，給八歲小孩 講。當(dāng)這兩類人能聽懂的時候，就說明自己真正掌握了費 曼技巧。當(dāng)然，也可以采取書面的方式,用一條朋友圈，一 次用200個字以內(nèi)，說清楚一個概念，一個知識點，一個想 法，一節(jié)課的精華內(nèi)容，通過與朋友的互動檢驗自己是不是 真知道，同時也增進了朋友間的了解、互動。另外，也可以

14、采取語音或者視頻的方式，清晰明了、生動、有趣地講解出 來，然后發(fā)給自己或同學(xué)。圖2學(xué)習(xí)金字塔與學(xué)習(xí)內(nèi)容平均留存率熟練掌握費曼技巧之后，只需要花上20分鐘就能深入 理解知識點，而且記憶牢固，難以遺忘。見圖2,費曼技巧 就是最下層的教授給他人，這樣學(xué)習(xí)內(nèi)容的平均留存率達 到 90%。1材料力學(xué)A岫*首頁漩統(tǒng)計圖gj畋作業(yè)考試分討論神體58EIA EBE土 晶 互O -0* 圖3材料力學(xué)課堂-我的費曼材料力學(xué)Aesn戶2費曼技巧在材料力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用費曼學(xué)習(xí)技巧的核心在于模擬教學(xué),9 針對具體操作而 言，在材料力學(xué)教學(xué)課堂上可做如下應(yīng)用。2.1確定一個課堂學(xué)習(xí)小目標(biāo)在課堂講解到一半時，提醒或幫助學(xué)生

15、確立一個學(xué)習(xí) 目標(biāo)并做好記錄，可以是一個知識點，可以是一個概念，然 后以文字的形式記錄在一張紙上上交給老師。接下來，盡 管還是教師主導(dǎo)剩下一半時間的課堂學(xué)習(xí)，但學(xué)生會有意 識地對目標(biāo)相關(guān)知識內(nèi)容進行強化吸收，對學(xué)生來說相當(dāng) 于“備課”。經(jīng)過學(xué)習(xí)和備課準備，教師通過抽點方式或語 音作業(yè)的方式在下次課上安排學(xué)生把自己定的小目標(biāo)講給 全班同學(xué)。案例1：理解超靜定概念。案例2：理解慣性矩概念（見圖3）。2.2復(fù)述知識點完成小目標(biāo)以作者所講授的材料力學(xué)課堂為例，課程安排為一周 兩次，相隔2天。利用2天的時間差,學(xué)生可對課堂學(xué)習(xí)小 目標(biāo)查找資料進行充分的備課，鞏固。建立評判標(biāo)準，即學(xué) 生是否可以用自己的語

16、言簡短簡練地把學(xué)習(xí)小目標(biāo)涉及的 知識內(nèi)容提煉并講解清楚。在第二次課堂上或通過超星口 語作業(yè)的方式，學(xué)生復(fù)述并講解前一堂課的學(xué)習(xí)小目標(biāo)，以 教促學(xué)。教師根據(jù)評判標(biāo)準進行打分。在學(xué)生講課的過程 中，允許其他同學(xué)提出問題，通過質(zhì)疑與改進，形成全班互 動進而促進知識內(nèi)容的全面深入理解。案例1：通俗講述超靜定概念，可類比、舉例。案例2：通俗講述慣性矩概念，可類比慣性、極慣性，量 綱分析強化理解（見圖4）。讓學(xué)生享受一次站在講臺授課的過程，要求把前一堂 課定下的目標(biāo)用淺顯易懂的語言表達出來（或者以語音作 業(yè)的方式完成，見圖4），同時全班參與提問討論（或互評方 式），強化全班同學(xué)對知識點的理解與記憶。2.3

17、言簡意賅，簡化類比正確完整復(fù)述既定目標(biāo)只是費曼學(xué)習(xí)的一個環(huán)節(jié)，但 不是核心內(nèi)容。學(xué)生能否用自己的語言復(fù)述知識點，是評 判其是否把知識融會貫通的標(biāo)準。最重要的是，學(xué)生要言 簡意賅，用最通俗的語言解釋。這樣做可以檢驗學(xué)生知識圖5材料力學(xué)“我的費曼”作業(yè)完成效果的掌握情況,也極大促進了同學(xué)之間的感情交流，使材料力 堂的主體地位，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)興趣，最終 學(xué)課堂更豐富有趣。材料力學(xué)“我的費曼”作業(yè)完成效果展令學(xué)生運用知識的能力得到增強，學(xué)習(xí)效率得到顯著提升。 示如圖5所示。2.4學(xué)生主講習(xí)題課當(dāng)學(xué)生具備以上知識點和概念的費曼學(xué)習(xí)技巧后，進 一步就可以適當(dāng)安排習(xí)題課或作業(yè)課。這一層次的費曼學(xué) 習(xí)也都要求“想象自己是老師,要把習(xí)題或作業(yè)中的概念教 授給一名新生”，可分兩種方式進行,第一種是學(xué)生制作自 己所學(xué)內(nèi)容的PPT，通過PPT給其他同學(xué)講述自己的學(xué)習(xí) 內(nèi)容，而其他同學(xué)可對其提問、質(zhì)疑。通過習(xí)題課的講述、 提問、質(zhì)疑的方式使學(xué)生相互交流學(xué)習(xí)成果。另一種是將 班內(nèi)同學(xué)分組，然后小組成員進行討論，相互交流,相互印 證,達到互幫互助，加深印象的效果。另外，教師重點鼓勵有知識掌握薄弱的學(xué)生上臺“費 曼”，幫助其找到問題的要害和關(guān)鍵，直至學(xué)生可以將內(nèi)容 解釋清楚為止。