教师应该是导游，他把学生带到科学的花园里，让学生感受到科学的美
李永乐，中国人民大学附属中学物理教师、科普达人
本文根据李永乐在2021搜狐教育盛典演讲内容整理，有删减。
我从毕业开始一直在人大附中任职，在2017年开始在互联网上传播一些科普视频，突然之间有很多人看，我也不太清楚大家为什么来看我的视频，也许是因为我能把课本的知识和生活现象结合起来，让大家明白原来课本知识可以运用到生活中去的。
虽然我在互联网上有很多粉丝，但是我还是一名老师，还是要备课。我想谈谈一个老师怎么样才能把课上好，怎么样才能让学生们喜欢你的课堂。
我们在学习教育学时有这样一种说法，说教师的发展有三个层次，第一个层次叫关注生存，第二个层次叫关注情境，第三个层次叫关注学生。什么意思呢？先说关注生存。一个新入职的老师进入到学校之后，首先关注的是自己能不能长期在教学岗位上待下去，不被学生轰下讲台，不被家长投诉，不被领导谈话。教学工作熟练之后，教师会更加注重教学本身，去想怎么样才能提高课堂效率，活跃学生学习的气氛。最终，这个教师会发展到关注每一个学生发展，做到针对学生因材施教，让每一个学生获得充分的教育空间，这是第三个层次。
我在 2009 年加入人大附中，刚入职的时候，我显然处于第一个阶段，总是对自己的教学谨小慎微，每天晚上都要备课到很晚很晚，还害怕自己是不是有的地方没讲到，考试成绩万一出来了，学生和家长会不会有意见。为了和学生搞好关系，还要有意在课堂中加上故事、笑话，所以我那会儿天天听郭德纲的相声，让学生喜欢我，觉得我有趣。课下拼命找学生谈话、给学生分析错题，在考试前总是给学生发很多复习资料，生怕学生考不好，但是事实上事与愿违。在第一次考试的时候，我教的班考试成绩依然垫底。我就很困惑：你努力地提高自己的教学，为什么还是成绩不好呢？我觉得我自己对物理的理解已经很透彻了，上学的时候还参加了物理竞赛，为什么还不会教中学生了呢？
我觉得现在的我已经成功跨越了第一个阶段，我已经不再需要那么长的备课时间，也不需要花大量的时间与学生谈话了，我在上课的时候也不会有意加入一些笑话了，但是现在的教学效果也比以前好的多。这么多年来我的变化到底有哪些？也许就是我从一个布道者的角色，更多地变成了一个引导者的角色，我希望在课堂上带着学生感受到物理本身的美，希望学生把学习物理变成了一件充满乐趣的事情。
长久以来，不管是学生还是老师，他们都认为课本知识是脱离实际的，学习的目的是考试、考证、考大学、找好工作。只要通过了考试，考上了大学，课本知识就再没有任何作用。持这种观点的学生，在学习过程中往往会感觉到疲倦。
发现学科本身之美
由于中考、高考指挥棒的原因，很多教育工作者可能也会有这样的观点，把过多的精力放在讲授考试技巧、解题套路上，但是忽视了知识本身的美。我们经常说：兴趣是最好的老师。只有让学生发现物理是有趣的，是有用的，他才不会在学习过程中感到枯燥，才会主动去解决学习过程中遇到的困难。
最近一段时间我在教我儿子学习的过程中才有体会，我觉得教育的最低层次是教知识，告诉他你这道题这么做、那么做，他会了，但是稍微换个方式他又不会了。稍微高一点的层次的是找方法，自然而然可以举一反三。但是最高层次是重塑意识，让他了解学习这些知识是有利的、有帮助的，对你了解世界是有帮助的，他才能主动去探究。不管是小孩子还是高中生，其实这套理论都是适用的。但是很遗憾我们很多人都是达到了第一、第二层次，没有向第三个层次引导孩子的意识这个方向去努力。说得更大一些，如果让学生感受到科学的美，对于树立学生正确的人生观和价值观也是很有意义的。
以物理教学为例，在教学过程中，怎样让学生体会到物理教学之美呢？我说几个例子。比如说我是一个物理教师，我就应该对这个学科的逻辑有更深的认识，并教会学生这种逻辑。教师应该让学生懂得这个学科不管是物理、化学、生物、数学、语文、历史、政治，它都应该是讲理的、讲逻辑的，而不是强迫你去接受我的观点。为了做到这一点，老师应该把知识和生活实际相联系，或者在不同学科之间彼此交叉、印证，你才会发现学习之间的联系，学生们在学一个知识点的时候不是一把散沙，而是一抓一片，这样学生们体会到学科彼此的联系和印证，他才能体会到学科之美。
我举个例子，我以前也教过数学，教数学上讲圆锥曲线时，如果我们用一个平面切割圆锥，横着切是圆形，斜一点是椭圆，再斜一点是抛物线，再斜一点就是双曲线了。我们已经知道了圆锥曲线的渐变过程。我们在讲物理的时候又讲什么呢？我们讲天体运动的轨道，如果速度合适就是个圆，速度不合适是椭圆，速度再大就是抛物线，更大就是双曲线，为什么呢？你可以把数学和物理联系起来，因为它是一个渐变的过程。你进而可以问学生，为什么开普勒告诉我们行星运动是椭圆而不是圆啊？因为圆是一种状态，而椭圆是一个范围，学生很快就可以明白。因为能量的不同，天体运动轨道会出现一些差别，就会把数学和物理的知识联系起来，他们会感觉到科学之间是相通的，你并不是让我死记这个观点，你是跟我讲道理的。
再比如说如果我们抛一个小球的速度比较快，这个小球可以成为一颗人造卫星绕地球运动，这就是所谓的“牛顿大炮”。当速度没有到达最低宇宙速度，小球会怎么样呢？会落地。它落地的轨道是什么？很多学生跟我说是抛物线，因为速度慢，可不就是抛物线落地吗？实际不是。如果数学上来讲，我们横着切一刀是圆形，往下歪一点是椭圆，往上歪一点依然是切出一个椭圆，所以速度不够依然是椭圆，只是速度很慢的时候接近于抛物线而已。把这个逻辑线给同学们讲清楚，物理和数学知识就融会贯通了。
其实有一年北京高考的时候就考了这么一个问题，为什么扔小球速度慢是抛物线，速度快就变成圆，再快就变成椭圆？这个问题每个人都有不同的回答，如果我们讲课的时候把这个问题讲清楚了，学生可以很轻松地回答出这个问题的。
让课堂变得有趣
除了物理学本身严谨的逻辑性之美之外，物理学家研究物理的过程也是很有趣的，任何一个学科的研究过程都是非常有趣的，如果你能在上课过程中把物理学史的知识介绍给学生，学生一定感觉这个老师很有意思，这门学科很有趣，学生就会知道物理学家们并不是书本上印着的冷冰冰的名字，而是一个活生生的人，他们也有喜怒哀乐，他们也会互相斗争，也会有八卦故事，这些都能够有效激励学生的兴趣。
比如在讲述牛顿发现了万有引力定律，牛顿怎么发现的？牛顿在苹果树下坐着被苹果砸了，就发现了万有引力。这是小学老师也会讲的故事，到了初中也会说。到了高中，老师说这个故事不一定是真的，你们记住了。事实是怎么回事儿呢？事实上牛顿的确有一段时间坐在苹果树下，那是第三次世界鼠疫大流行的时候，英国死了几十万人，牛顿回到家乡躲避瘟疫，在此期间做了著名了光的色散实验，后来疫情结束他又回到了剑桥大学，给物理学会提交了一篇报告，说我研究了光的特点，说光是一种粒子。但是当时英国皇家学会主要的科学家名字叫胡克，他认为光是波，牛顿这个年轻人不讲武德。俩人因此有些嫌隙，但他们没有完全决裂。
那个时代人们已经知道了开普勒定律，知道了天上的星球是围绕太阳转的，而且转的过程中能走出一个椭圆来。于是有人思考为什么是椭圆呢？牛顿跟胡克之间有通信，胡克就跟牛顿讨论问题。牛顿说，您说物体在地球的重力是不是一样的？胡克说不一样，哪个地方的重力有大有小，离的越远重力越小，有平方反比的关系。换句话说，这个关系的确是胡克告诉牛顿的。
1687 年，牛顿写成了《自然哲学的数学原理》，提出了牛顿三大定律和万有引力。写完这本书之后胡克不干了，胡克说明明这个万有引力的理念是我告诉你的，你怎么能把它写到自己的书呢？我真是太感谢你了，你把我的研究成果发表出来了。牛顿就非常非常生气，于是就有了那句著名的话，“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”用于讽刺胡克个子非常矮小，而且是个驼背。
因为这些问题，牛顿和胡克老死不相往来。最后在悲愤交加之中胡克被气死了。胡克被气死之后，牛顿就成了英国皇家学会的会长，他干的第一件事就是搬家，把皇家学会从一个地方搬到另一个地方，而在搬家过程中又不慎遗失了胡克的所有画像和著作以及所有的研究成果。万有引力的发现是这样一个过程。如果我们能把这个过程讲给孩子们听，其实并不需要跟大家讲什么笑话，这样的故事足以让同学们记住这些伟大科学家的名字了。
还有，我们要在课堂教学过程中教会学生如何辩证的看问题，因为物理学是不断进步的科学，我们不会因为今天的成就去否定古代先贤们的发现，我们也不会自我膨胀到认为已经掌握了宇宙真理。我们总是在前人的基础上再进一步。互联网非常发达，任何人都可以在网上留言，如果学生们没有辩证的看待问题的思想就很容易被极端的言论所左右，对学生的发展是不利的。
什么是辩证的思维？比如在讲天体运动的时候首先从托勒密的“地心说”开始，托勒密认为地球是宇宙的中心，行星和太阳围绕着地球转。后来哥白尼说不对，说太阳在那儿待着，地球围绕太阳转啊转。于是我们很多老师会讲托勒密错了，而哥白尼是正确的。真的是这样吗？真正运动是相对的，所谓相对的就是你既可以认为太阳不动，也可以认为地球不动，这本身并没有什么差别。你认为地球不动就是太阳围绕太阳转，太阳不动就是地球围绕太阳转，二者本质上只是参照系选取的不同，并没有绝对的对与不对。
后来牛顿出现了，他说根据万有引力定理认为，只有以太阳为中心这个问题才是可解的，所以人们再一次抛弃了地心说的观点，认为日心说是正确的。
不过我们要明白，爱因斯坦说参考系的选取是相对的，没有一个绝对静止的参考系，所有的物理规律在所有的参考系下都保持不变，这个叫做广义相对性原理。既然已经有了广义相对性原理，我们到底取日心和地心就变得不是那么重要了，牛顿定律只是一个近似的理论，牛顿定律并不一定是正确的。
我们现在已经知道了不管是开普勒、伽利略还是牛顿，他们可能都不是那么完美。爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论是我们目前所知道的最完美的科学理论，但是我们有信心说爱因斯坦一定是对的吗？不一定。也许在未来爱因斯坦的理论也会被人推翻，我们说所有的科学理论都是待证伪的理论，没有绝对正确的理论，只有待证伪的科学理论。正因为如此，我们看待问题的时候可以从不同的角度看待。也让学生明白，当我们看到一个观点的时候，可能我们不着急确认它，或者否认它，当看看与它相对的观点，才能综合起来判断。
在这个过程中，我给同学们解释科学是一点点进步的，托勒密并不是完全错的，哥白尼、爱因斯坦也并不一定是完全正确的。让学生们从更多的角度看待问题也是教师的责任。
让学科走向生活
最后一点，我想让同学们能够明白，物理学和生活是相联系的，你学习了物理学确实可以理解生活中的一种现象。现在有一种观点，认为只有能赚钱的才是有用的学问，不能赚钱的学问就不是有用的学问，所以学习好的学生希望学习经济管理，学习差的学生要去学汽修烹饪。而物理学、数学这种基础学科，许多人认为是不能赚钱的。这实际上是一种误区。我经常给学生讲，物理学和生活是紧密联系的，学好物理学，不光可以让你更深刻的认识世界，同时也能改造世界，让你获得你想要的回报。
我有一个同学是学量子力学的，看起来好像与生活距离很远，但是他现在回国之后创立了一个公司，使用量子力学的方法计算药物结构，为许多大型药企提供设计，还获得了腾讯和谷歌几千万美元的投资。我们在教学过程中，也应该让学生感受到书本知识与现实生活的联系。例如近年中美贸易战，美国对我国进行芯片制裁。物理课本中就有数字电路一章，很多老师可能不讲，因为考试不考，但是每次我在教学时都会专门抽出时间来讲。我会给大家讲三种基本门电路、以及与非门、或非门、与或非门，我会讲如何利用二极管实现这些门电路，以及如何用这些门电路实现加法器。我还会讲如何通过光刻的方法将我们的设计变成芯片，以及芯片制作过程中的难度究竟在哪里。后来学生发现：一个基本的物理元件居然真的可以制造出计算机这么神奇的东西，他在这其中感受到了物理的美。
我始终认为，作为一名教师，让学生们考试考出好成绩，这只达到了教师发展的第一阶段——生存。当我们做了一段时间教师，教学工作熟练之后，应该通过关注情境，进而达到关注学生个体的发展。这需要教师本身首先扭转观念，认识到向学生传达科学观、展现科学之美也是教师的职责。为了让学生体会科学之美，教师首先要体会科学之美，这也是教师的责任。为了让学生体会到学习之美，这就需要教师终身学习，多读书、多看论文、多思考，不能落到一套教案走天涯的舒适区，而要把课程常讲常新。
我曾经在一篇文章中读到一句话：教师并不应该被比作园丁，因为园丁会把花草修剪成他们喜欢的样子。教师应该是导游，他把学生带到科学的花园里，让学生感受到科学的美。
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来源 | 搜狐教育，转自中国教师报
