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理工科的特点之一就是理论知识的概念较抽象,例如我们化学学科,高一一开始就有涉及微观领域的章节,学生根本没见过电子长什么样,自然无法想象电子的运动状态以及转移,所以我们需要将抽象的概念具体化,比如借助不同的原子结构模型去更直观地解释一些微观领域的问题。无法用模型解释的理论,我们也要尽可能地将这些内容生活化,便于学生理解,比如勒夏特列原理一直是学生害怕的一个点,书上的定义非常专业化:“如果改变可逆反应的条件,化学平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动”,这种专业的表述其实可以用更生活化的语言表述,就是“杠精”原理:什么都要和外界因素对着干,外界升温,反应就向吸热方向进行(和升温相反),外界增大压强,反应就向气体变少的方向进行(和压强变大相反),以此类推,学生才能理解书上的专业术语。

教育领域近些年一直在做多学科的交叉融合,将不同的知识之间建立起联系,的确有利于学生加强记忆,按照著名教育学家皮亚杰先生的理论,学习是学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接受信息,而是主动地建构知识的意义。学习是学习者根据自己的经验背景,对外部信息进行主动地选择、加工和处理。对所接受到的信息进行解释,生成了个人的意义或者说是自己的理解。个人头脑中已有的知识经验不同,调动的知识经验相异,对所接受到的信息的解释就不同。因此我们要在了解自身学科特点的基础上,多花功夫去了解所教学生的特点,充分调动学生的积极性,做到因材施教才能把学生自身的主观能动性发挥到最大。理化生这些自然科学之间的联系不难找到,但是很多时候大家其实忽略了艺术人文领域也和理工科之间也紧密相连。

我之前和一个喜欢达芬奇的艺术生聊过这个话题。文艺复兴时期的杰出大师们解放了被宗教禁锢的思想,但绝不仅限于艺术人文领域。达芬奇的手稿中就处处展现了其深厚的理工科造诣。当时的艺术家们将焦点透视、生物解剖、人体构造、光影等科学基本原理和写实的技法相结合,将理工科的科学研究成果融入到各自的作品,揭示了这个世界的美。

人类的艺术史其实和科学史本就是一体两面的:数学中的黄金分割率是古希腊美学的基石,帕特农神庙因此闻名于世;金属冶炼技艺的更新换代,使得便携式金属管得以普及,传统学院派的画家们走出家门开始写生,毕沙罗、莫奈这些被光影色彩抓住眼球的画家们因此得以突破,开创了最著名的印象主义绘画;物理学家们从生理学角度研究视网膜与光学的文献也让巴黎咖啡厅中的文艺青年们赞不绝口,修拉、西涅克等人据此开创点彩画法,名声大噪;化学工业水平的提升使各种颜色的颜料井喷式的涌现,画家们在作画时更得心应手,擅长用丰富色彩表达情绪的后印象派大师们因此相继登场,梵高的《向日葵》、高更的《黄色基督》等传世名作便是此时跃然于纸上;现代有机材料、新型合金工艺的发展也在不断为雕塑大师们提供各种可能性……就像福楼拜说的: “科学与艺术,从山麓分手,又在山顶汇合”,而认真学习理工科的孩子们,就是在为大家展现大自然之美做准备。

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