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做学生的引路人

——访2020年湖南省普通高校教师信息化教学竞赛一等奖获得者刘自然

本报记者 贺思宇 2020年湖南省普通高校教师信息化教学竞赛中，我校物理与电子科学学院刘自然老师从全省37所普通高校130余名参赛选手中脱颖而出，以理科组现场决赛第一名的成绩荣获一等奖。

“台上一分钟，台下十年功”，刘自然的获奖是他多年勤勉耕耘的必然结果。刘自然把教育的意义与统计物理中的“熵”相联系。“熵”是系统混乱程度的度量。熵值越高，系统越混乱；熵值越低，系统则越有序。作为高校教师，如何在信息化时代做好“抗熵增，使熵减”的教育使命？刘自然的答案是：做好创新、因材施教、以身作则！

承前启后的创新者

此次比赛，刘自然的参赛内容为“热力学与统计物理的可视化教学”，其信息化教学理念是“以可视化信息技术手段解决课程的重点、难点，拓展学习时空”。据刘自然介绍，热力学与统计物理是物理学的核心课，因其公式多、理论难，被戏称为“四大天书”之一。如何深入浅出地教好这门课程？刘自然创新性地制定了可视化教学解决方案，即采用Desmos图形计算软件可视化教学，解决课程难点；采用Desmos交互创意中心创建可视化分级任务，引领学生突破课程重点；开设课程SPOC，整合可视化实验资源，以应对课时有限而知识点多、实验条件要求高的挑战。通过系统的可视化教学，取得了意想不到的效果。一方面，产出的课程成果是丰硕的，例如SPOC上完成的习题，用Latex编写成习题精选集；另一方面，使学生从易学到爱学再到会学，在刘老师的指导下，学生能撰写课程相关的科技论文，与老师协同翻译英文教材。

刘自然本科毕业于我校物理学专业，硕士也就读于我校物电院，师从颜家壬教授；还有湖南大学博士学习经历，以及加拿大阿尔伯塔大学的博士后研究经历。学习经历与科研经历不仅夯实了刘自然的专业基础，前辈们扎实的教学技能与务实的教学风范也深深影响了刘自然。他说：“从创校建系起，物理系的发展离不开许多老先生的贡献，在学校为师，我始终秉承老先生们的优良传统，而信息化时代给予的机遇也需要抓住。我能在教学竞赛中获得一等奖，只是在前辈们的基础上利用现代信息技术做出了一点创新。”刘自然言语中尽显对学院前辈们的敬仰之情。可视化教学改革对刘自然来说是“自然而然”的事。“我的科研需要用大型的超算中心来进行计算，在编程、代码方面我都比较熟练。在教学中，我意识到有些传统教学方式难以解决的问题用现代信息化教学技术也许是一种新尝试。在我的热力学与统计物理教学中引入可视化教学手段，将复杂抽象的科学问题形象化，学生更容易理解。”

可视化教学是刘自然课程特色的核心，也是他作为一名高等教育创新者的关注点。出人意料的教学效果证明了刘自然的教学创新不仅可行，而且必行。但谈及高校的信息化教学趋势时，他认为数字化时代的教学，该用传统的方式讲授，还是借助多媒体的数字信息技术，这都是要根据具体的教学内容和授课对象来决定的。“不要被技术牵着鼻子走，适合学生情况才是最重要的。”刘自然特别强调。

因材施教的有心人

在谈及竞赛中有何“制胜法宝”，刘自然坦言：“我没有在教学比赛中应用过多的酷炫的信息化教学技术，评委给出高分应该是看到我比赛背后所做出的努力与用心。”从报名、培训到校级初赛、复赛与决赛，再到省级复赛、决赛，每一次晋级既是荣誉也是考验，从炎炎夏日到凛凛寒冬，刘自然始终坚持自己制作比赛课件、录制比赛视频，他说：“我觉得自己制作比赛课件，能更好地展现自己的教学理念。”正所谓“天道酬勤”，刘自然现场决赛的优秀表现果然赢了评委们的青睐！

“比赛只是日常教学的一个缩影”，是勤勉不懈，更是厚积薄发。刘自然在平时教学中，根据教学重点与难点，自己录制微课视频；根据学生的不同认知层次编写教案；根据教学内容，追踪学科研究前沿，并融入教学中。他说：“45分钟的课程不是将一个定律一个公式灌输给学生，而是要让学生理解公式定律背后的物理意义。”他用心备好每一堂课、用心上好每一堂课，不仅运用适当的信息化教学手段，而且坚持因人而异、因课而异，是因材施教的力行者。

采访时，刘自然多次提到“要根据不同的学生情况来谈”，这正是他平时教学中因材施教的体现。面对层次不同的学生，刘自然使用的教学方式与方法也完全不一样。面对刚从高中升入大学的大一新生，他发现用一支粉笔条理清晰地将理论梳理出来的效果远比用PPT、在线课程等信息技术手段的效果好；面对专业难度更大并习惯运用新媒体学习的大三学生，引入难度适中的可视化教学能收到意想不到的效果。给研究生授课时，本科的教学方式往往不太适用，不仅要求专业基础知识过硬，还要求研究生熟练掌握计算机编程，通过计算机语言模拟前沿的物理问题。

以身作则的引路人

“我一直思考如何把课程建设得更好，这需要时间和精力。但只要用心，每一堂课、每个学期、每一学年，一点一滴地积累就会有收获。”刘自然朴实的言语中透射出他对学生的用心，对教育的热爱。他坦言：“我一直坚持做一件事，培养学生学习物理的兴趣，引导他们爱上物理，让他们感受到物理的魅力。”在课程评价中，学生对刘自然的教学好评如潮。有学生在课程评价中写道：“我不仅喜欢上了热力学与统计物理，还喜欢上物理这个学科。”

“我是一位严师。”刘自然这样定位自己，“我对学生出勤、课堂提问、课后作业、考试成绩等都要明确的要求。”他一直将“用心上好每一堂课，认真对待每一位学生”作为教学原则。谈及刘自然的课时，一位同学有这样的感受：“刘老师要求很严格，但课堂上我们不会有焦虑感。刘老师授课一定是用自己的语言讲述物理思想，复杂的科学问题在他的推导演示下变得很有趣。”

在给师范生授课时，刘自然还会与学生分享自己的师范技能，他说：“课堂不仅要传授专业知识，而且授课的理念、方法与技能等都会影响着学生，特别是师范生。所以，我尽可能做到最好，给学生树立好榜样。”在本科课程教学中，刘自然还通过要求撰写课程相关科技论文，发掘学生的科研潜力，鼓励优秀者进一步修改至发表。在他的引导下不少同学走上学术研究道路，进一步深造。

热力学第二定律告诉我们，熵增是孤立系统的发展方向，会自发地从有序变为无序的状态。在信息技术迅猛发展的今天，刘自然注意到教育熵在不断增加，而创新、因材施教与以身作则是他交上的如何给教育“负熵”的答卷。师者，乃当学生接收愈来愈庞杂的知识时施加“广义力”使其从无序走向有序，当学生处于愈来愈复杂的社会关系中施加影响从而规避因顺势而放纵的风险，引导学生向善求真！