文科物理课堂是什么样的？
教师在讲台上滔滔不绝的推演公式，学生在讲台下抄写笔记，或者昏昏欲睡？
不，这些都 OUT 了。走进中国人民大学物理通识课的课堂，你会看到老师坐在讲台下参加学生讨论，学生站在讲台上发表见解；你会亲历丰富多彩的物理实验，观察和探索神奇有趣的物理原理，感受独一无二的物理之美。
针对非理科生开设物理通识课在上世纪就被提出，这对培养具有开阔视野、多元思维、思辨精神和沟通能力的新时代青年具有重要意义。那么文科物理通识课要教什么、怎么教才能达到预期的教学效果呢？
作为国内少数几所针对文科专业学生开设大学物理通识课程的高校之一，中国人民大学经过多年的教改实践，推出了两门优质的通识课程，并且借助科普论坛和科技文化周等活动不断扩大自身影响力，已逐渐形成文科物理教育体系，为物理通识教育的开展提供了一条别具特色的新路径。
学生分组实验
学生汇报研究型课题作业结果
为什么文科生要上物理课？
文科生也应有一定的科学素养，这在当下社会已成为共识。正如美国著名学者阿特·霍布森在其著作《物理学的概念与文化素养》中所说：“他们应当理解科学的工作机制，他们应当理解迷信和伪科学的害处，他们应当理解科学的重要事实和原理，他们应当能够阅读报纸杂志上的科学文章，他们应当理解全球变暖、资源枯竭和其他与科学有关的环境问题将如何影响他们生活，并且他们应当终生保持对科学的兴趣。”
那么，为什么是物理学呢？
“所有的科学不是物理学，就是集邮。”新西兰著名物理学家卢瑟福这话不免绝对，却也在一定程度上反映出物理学的重要性。作为研究自然界最普遍规律的科学，物理学是人类认识世界的工具，也是许多新技术产生的基础，对人们科学世界观的形成起着最直接作用。
学习物理学，在培养文科学生科学素养方面具有不可替代的作用。而开设物理通识课程，也已成为当下高等教育尽可能消除文理科隔阂、培养文理兼通人才的重要手段之一。
文科物理教什么？
文科物理教什么？这个问题，自文科物理通识课设立以来就不断被提起。
“我们认为文科物理并不是专业物理的简化版、低配版，而是根据文科生的知识储备、思维方式特别设计，它更注重物理学的基本概念，及物理学与现代生活的关系等。”中国人民大学物理系主任卢仲毅教授介绍：“为了提升我校本科生的创新思维和科学素养，中国人民大学物理系早在2010年就开始举办通识大讲堂，并于2017年开设了两门物理通识课程，至今已先后组织几百名学生参加了通识类课程的学习。”
为了促进通识课程的建设，物理系于2019年抽调出十多名中青年教师成立了通识教育教研室，由郭茵教授担任教研室主任，张威教授担任副主任，另有程志海、夏天龙、张芃、徐靖、蔡鹏、王乐、汪晋辰、许瑞等多位优秀教师，他们均在物理学领域学习、研究、教学多年，科研上有成绩，教学中有积累，专业素养深厚。
更重要的是，他们都非常注重研究通识教育规律，擅长创新教学方法，懂得时下年轻人的思维方式，善于与年轻人交流。
此外，物理系还向学校相关部门申请筹措了100多万元专项经费用于人文物理实验室的建设，已建成新型智慧实验室，并于2019年投入使用。
作为专门为大学文科学生设计的通识课程，中国人民大学的物理通识课定位十分清晰：即面向文科学生，通过观察神奇的物理现象，聆听老师对相应物理知识的生动介绍，使他们理解物理、了解自然科学和科技进步对人类文明的贡献，进而全面提高综合素质。其中，《概念物理》偏重物理理论、物理学史等方面的介绍，《人文物理通识与探索性实验》课程则更偏重培养学生的动手能力。两门课程的教学目标一致，旨在培养对科学有好奇心、具有逻辑推理能力、创造力、思辨能力的新时代人才。
“任课老师不仅肩负着传授知识，培养物理思维方式的任务，还应该在培养学生学习兴趣以及建立正确的学习习惯方面有所作为。”张威教授介绍。张威教授是人民大学本科教育指导委员会成员，也是《概念物理》的主讲老师之一，同时还负责物理通识课程中虚拟仿真教学项目的开发。
程志海教授则对文科物理和理工物理的区别有深刻体会，“人文物理通识与探索性实验课程不深究严格的物理理论，不要求严格推理计算，只讲物理学相关基本概念、基本定理及其内在逻辑关系。”程志海教授负责物理通识实验课程的研发，已有多年的课程研发经验与教学积累。
经过教研室多次研究论证，人大物理通识课程的构架体系涵盖了力学、热学、声学与振动、电磁学、电学、光学和近代物理7个方面的内容，并在课堂中着重介绍对当今世界格局和社会生活产生巨大影响的科学成果，以及物理学史上重要的验证实验。课程设计不仅有助于学生的整体物理知识体系构建，更有益于其了解前沿科技的最新发展。
内容为王，兴趣先行
有趣的随堂实验。(a)倒流香。其在燃烧过程中产生的烟雾焦油含量较高，因而像水一样由高处流向低处；(b)陀螺会倒立旋转，利用自己的“单腿站立”，其原因是特殊设计的几何外形以及其与地面摩擦力；(c)增强现实技术(AR)辅助的外燃机(斯特林热机)虚拟仿真实验；(d)撒在铁片上的盐粒随着振动频率的高低“画”出不同的图案(克拉尼图形演示仪，用以展示二维共振图案)。
帮助学生建立对物理基本原理的认知，了解其适用范围。a经典力学，适用于宏观低速的物体。图中示意了逃逸速度、轨道速度等。b广义相对论，适用于速度接近光速的物体。太阳会弯曲时空使行星绕着它运行，中子星会使时空弯曲更厉害，而一个黑洞则会在时空中制造一个深坑，即使是光都无法逃脱。
同样是教物理，但对文科学生和理工科学生是不同的。提高学生的学习兴趣，是教学团队在设计物理通识课程内容时首要考虑的。
他们从生活中常见的科学与技术入手，帮助学生理解其中的物理方法和设计思路；将反常识性的演示实验带入课堂，吸引学生主动参与学习；也积极向学生介绍前沿热点实验、技术和当代科学家的最新成果……
于是，在人大的物理通识课上，学生们了解了电影中的特技制作为什么需要在蓝色或绿色背景前拍摄和手机显示屏显示出多种多样色彩的基本原理；学生们看到了能倒立旋转的陀螺、能让人瞬间具有绝世轻功的非牛顿液体和能吞噬几乎所有光线的最黑颜料Vanta black；学生们也清楚了“墨子号”量子卫星如何在天上做量子实验、人类拍摄的首张黑洞照片为什么高糊和各大手机厂商所推出的无线充电功能是如何实现的？
这些来源于生活的高新科技和反常识的小实验，在物理通识课上都变得可看、可感、可以亲近，自然拉近了学生与物理的距离。这样的物理课会无趣吗？很显然是不存在的。
学生有了兴趣后，接下来是让每个学生都有所收获。针对全校文科生开设的物理通识课，面对的是物理基础各不相同的学生，如何让每个同学都能在课堂上有所收获，也是教师团队要着重考虑的问题。
“我们在物理通识实验课上采取的方法是设定难度层次递进的实验。”许瑞老师介绍：“这种递进，不仅体现在随着课程推进实验设计由简单到抽象、由易到难的过渡，更体现在同一个实验中不同层级的问题设置。第一层级的问题要求学生能重复老师课上讲解的内容即可；在后面的第二、第三层级，针对性地设计需要动脑、动手才能解决的问题。”如此设计，为的是能做到因材施教，让不同基础的学生在每堂课都有所收获，并在长期的学习中获得提升。
教师团队不仅想让学生在知识上有收获，还有更高的要求：希望学生能够跳出自己的专业知识范畴，站在更高的角度和维度思考问题、看待世界。
“现象观测/介绍—设计实验—总结理论—理论指导实践—发现理论与实验的矛盾—理论再次升华—形成分领域理论体系”，人大物理通识课中讲授的基本原理和实验都是沿着这样的路线图进行设计与执行，教师团队希望通过一学期或者更长时间的学习，在学生心中建立起物理学的基本逻辑与发展规律，培养他们跨学科思考的能力，帮助他们科学地认知世界。
教学多样，体验优先
美国著名教育家威廉·亚瑟·沃德曾指出：“平庸的教师在说教，好的教师在解惑，优秀的教师在演示和示范，卓越的教师在启迪学生。”这不仅在说教师的重要性，更是在强调教学方法的重要性。特别是针对数学、物理根基相对薄弱的非理工学生教授物理课程，教学方法更为关键，直接关系到教学效果。
人大物理通识教研团队充分考虑到了这一点，通过在教学过程中充分利用多种教学方法，建立了开放包容的教学模式。比如，他们采取知识讲解与演示实验相结合的方式进行授课。通过教师讲解，学生可以明白基本的物理规律；通过实验演示，不仅增强了学生的学习兴趣，也有助于学生对基本知识点的掌握和应用。
更值得一提的是，为了让学生有更好的课堂体验，教师团队还引入了在线公开课以及虚拟仿真实验作为补充，成功打造出翻转课堂，充分弥补了师生互动不充分、部分文科生实验基本技能不足等问题，通过体验式教学，进一步激发了学生兴趣，提高了学生参与度。
就连课程考核方式的设计，目的也是在于推进学生学习深度。“一个好的教学过程应该是充满互动的，其中必须包括两个重要的元素：第一、我们要为学生提供一些活动，以鼓励他们思考。这些活动既包括课上活动，如听讲、记笔记、做实验，也包括课下活动，如读书、做作业等。第二、这些活动中必须包括双向的反馈机制。作为教师，我们需要时刻掌握学生在做什么，以及从中学到了什么。作为学生，则需要了解自己是否达到了课程要求，以及如何达到这些标准。”郭茵教授介绍。
基于此，通识教研组开发了一整套研究性课题作业，在这些题目中，尽量真实地还原现实世界的情况，不再为学生削减多余的信息，希望用这种方式来促使他们思考，并培养学生分析问题和解决问题的能力。
针对物理通识实验课程，教师团队也提出了更加适合的考核方法——实验课堂考核+期末汇报答辩，重在鼓励学生运用发散思维思考问题并在实验过程中探究求证，激发学生的逻辑思维能力、实际动手能力和应对实验中突发状况的能力。
不难看出，一切的教学方法、教学手段都是为了激励学生自主思考、自主学习，使学生能亲身感受物理的魅力。
因时而进，因势而新
“通过该课程学习，文科学生不仅开拓了科学视野，具备了较强的动手能力，逻辑思维能力也得到了锻炼，初步掌握了解决未知问题的科学方法。”郭茵教授介绍。
当然，她也不否认课程中依然存在不少需要完善的地方，比如演示实验室的设备仍需丰富、两门通识课程的联系仍需加强等。为此，教师团队将继续探索与努力，推动课程因时而进、因势而新，对课程不断优化与完善。
几年走来，他们的初衷始终未变——希望能够吸引更多文科学生走入奇妙的物理学世界，带领他们领略物理大师的风骨与魅力，认识科学的局限性与科学之美，了解科学与技术如何改善生活环境、推动社会进步，最终帮助他们成长为具有开阔视野、多元思维、思辨精神，并具备良好沟通能力和解决问题能力的新时代青年。
他们希望，将中国人民大学物理通识教育体系打造成一个平台——一个让学生获取科学知识、锻炼逻辑思维能力的平台，一个帮助学生窥见物理学乃至自然科学发展基本规律的“跳板”。他们将向着这个目标，砥砺前行！
