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都知道“兴趣是最好的老师”，哪位教师不希望自己的教学有趣些呢？尤其是理科课程早已被大众贴上“高冷”的标签。为了让理科教学亲民有趣，教师们想出了各种办法：有的采用抑扬顿挫的语调，有的采用夸张的肢体语言，有的在教学内容中加进“段子”——讲一段科学家的趣闻轶事，放一段爆炸泄漏的视频，甚至编造一些荒诞离奇的故事。
例如，为了帮助学生学习圆的周长和面积公式，有教师编造了关于“圆周先生”和他的“面积太太”的故事，说圆周先生有“两个派”（2π），而面积太太的“派”是“方形”的（平方）。再如，为了让学生觉得原电池有趣，有教师编造了格林太太假牙的故事：“格林太太有两颗假牙，一颗是黄金的，另一颗是不锈钢的。自从装上了这两颗假牙后，她经常头痛失眠。许多医生绞尽脑汁也无能为力。一位年轻的化学家来看望她，为格林太太揭开了病因，解除了病痛……”
每当听到这样的故事，我都会替科学叫屈，仿佛它是丑媳妇，不化妆打扮就不能出来见人。科学教学真的这么无趣吗？我们需要人为地加上“有趣”的外衣吗？
一、好奇与探究是人类的天性
捉迷藏是两千年前就流行于古希腊的一种儿童游戏，又叫摸瞎子，即蒙住眼睛寻找躲藏者。直到今天，世界各地的儿童尽管文化背景不同，却都不约而同地爱玩这种游戏。被蒙上眼睛，凭着一点微弱的动静，不断地猜想、判断、尝试，最后成功找到了，这是多么令人激动的事啊！儿童天生对寻宝类游戏有巨大的兴趣。其实不仅是儿童，成人也是如此。那种预感到有个秘密在前方，不知道又想知道的感觉，真是挠得人心直痒痒啊！更重要的是，人们在顺应内心的好奇，一点一点地去探索的时候，尽管有时候山穷水尽，有时候柳暗花明，尽管被折腾得够呛，但是全然不觉得苦与累，反而觉得其乐无穷，特别有成就感。古往今来，狄仁杰断案传奇、福尔摩斯探案故事、密室逃脱游戏……这些文艺作品或者商业模式广受欢迎，充分说明了好奇与探究是人类的天性，发现秘密是一件特别好玩、有趣的事情。
二、科学本身就是发现秘密的有趣过程
与其编造“圆周先生”和“面积太太”的故事，不如说说发现圆周率这个秘密本身的故事。古人发明轮子后，产生了这样的好奇：轮子滚一周到底可以滚多远呢？它和轮子的大小（直径、半径）显然是有关系的，那么究竟是什么关系呢？测量直线多么方便，而测量曲线多么困难啊！直线与曲线看着是那么不同，二者有没有什么内在联系呢？圆内接多边形的边长总比圆周小，外切多边形的边长总比圆周大；多边形的边数越多，周长（面积）越接近圆的周长（面积）。如果无穷多呢？那种不知道但快要知道的感觉是不是来了？实在是太诱人啦！这是一个人类为了测量曲线所做的种种努力的故事，是一个关于欧多克斯、阿基米德、刘徽、祖冲之和“穷尽法”“割圆术”的故事，是关于神奇的π的故事。
到底什么比较有趣——用别人给的公式（不加解释，只要会背）来计算圆的周长和面积，还是听听这一人类历史上最聪明和最具震撼力的想法是如何发生的？历史上一些最有创造力的人所创造出来的艺术作品本身已经足够美妙而有趣了，不需要涂脂抹粉。在教学中叙说与阿基米德、刘徽等人有关的圆周率的探索史实，一定更能触动学生的好奇心。
三、教学中再现这种有趣是教师的创造性劳动
各个学科的基本知识与结构，都是在问题背景下发展而来的。从历史的角度来看知识是怎么发生的，应当更能将学生的好奇心与历史长河中人类的好奇心贴近。问题在于人类漫长的探索历史与课堂短暂的探究时间之间的矛盾。因此，教学中教师需要通过创造性的劳动凝练历史，设计出适合学生认知的问题（过程），再现科学本身的“有趣”。下面，试举化学教学中的两个例子。
（一）化学键结合之密的破案之旅
让学生从分子、原子层面认识物质世界是高中化学教学的目标之一。不过，分子、原子看不见、摸不着，它们之间的相互作用——化学键则更抽象，教学如何能有趣起来？我们可以和学生一起经历一场福尔摩斯式的破案之旅。
在学习化学键之前，学生已经具备了原子结构以及元素周期表的知识。面对元素周期表，问题自然就产生了：表中只有一百多种元素，而由这些元素组成的化合物却超过五千万种，这巨大的反差当然是由于原子间的相互结合。那么，原子间是怎样结合的呢？“键”字有“鼎上贯通两耳的横杠”之意，即指起到联结作用的部件。“化学键”一词本身就揭示了原子间结合的秘密。
以离子键为例。观察了金属钠在氯气中燃烧，放出大量的热并生成大量白烟（NaCl）后，问题自然又生成了：Na原子与Cl原子是怎样聚集在一起的呢？它们为什么要聚集在一起呢？要回答这个问题，可以先看一看自然界中那些不需要“群居”的原子，它们的结构特点或许可以给我们启发。
元素周期表中，稀有气体He、Ne、Ar等都是单原子分子，它们的原子不需要“群居”，它们原子结构上的共同特征是价电子层全部排满。因此，比较容易推理得到，其他原子若要聚集，需要满足价电子层排满（八隅律）。这样，学生就朝着Na原子与Cl原子怎样“相互帮助”才能满足八隅律的方向去思考。很快，学生就提出如图1所示的模型。无论用图示或语言，学生想表达的意思是Na原子失去一个电子，Cl原子得到一个电子，这样它们都达到了最外层8个电子的稳定结构。
看上去，“案子”已经破了，秘密已经被发现了。可是，真的吗？教师进一步补充数据：Na（g）Na+（g） ΔH=+496 kJ/mol①；Cl（g）Cl-（g） ΔH=-349 kJ/mol②。这两个过程的热量变化叠加在一起是吸热的（①②联立得 ΔH=147 kJ/mol>0），可是金属钠与氯气的反应明明是大量放热的啊——这里为了简化问题，隐去了钠的升华热和氯分子的解离热，它们都是吸热的，对讨论没有影响。矛盾很快就被学生发现：一定还隐藏着一个大量放热的过程，否则生成NaCl时大量放出的热量是哪里来的呢？
这一发现让学生兴奋起來：新的证据出现了，“案子”需要重新审理！学生的重审结果是：形成了阴、阳离子后，二者会相互靠近，根据库仑定律，这一过程能量会降低，所以会放热。 于是，NaCl的聚集模型被修正为图2：Na+ 和Cl- 由于电性作用，紧密结合，形成离子键。
这次“案子”真的破了，秘密都被发现了吗？教师进一步提醒学生结合图3思考：这是大家头脑中的NaCl模型吗？是否合理？结合熔点为801℃、沸点为1465℃、液态时能导电这些NaCl的物理性质来看，好像还有秘密没有被发现。如果不是离子间全都紧密结合、堆积，哪来这么高的熔、沸点呢？那么，离子间为什么可以大量紧密堆积，而不是一个阳离子与一个阴离子结合成小分子呢？学生能够发现：Na+与Cl- 间的作用是电荷间的作用，一个Na+ 由于点电荷的电场作用会尽可能多地吸引Cl- ，形成一个带负电荷的团簇，这个团簇的电场再尽可能多地吸引Na+ ，如此下去。
至此，“案子”又被重新审理，NaCl 的聚集模型被修正为图4（其中浅色圈为Na+，深色圈为Cl-）：阴、阳离子紧密结合，有序堆积，形成“巨大”的“分子”。
当教师呈现X射线衍射实验证实的Na+和Cl-在空间的排列方式图片（如图5）时，学生惊喜的神情就像阿基米德跳出澡盆，大喊着“尤里卡！尤里卡！” （Eureka，意思是“我知道了”）的模样。
（二）原子序数发现的趣闻
我们知道，原子核中有带正电荷的质子，不同的原子有不同数目的质子，这是原子间产生区别的标志；原子序数等于核电荷数，等于质子数。问题是我们是怎么找到这些整数的，它们同样也是看不见、摸不着的啊。
教学到这里，就要讲述一个亨利·莫塞莱的故事了——当然，科学课堂上的故事是关于科学研究的理性故事，而不是科学家的趣闻轶事。
莫塞莱一直在研究原子发射出来的X射线，结果发现各种原子发射出来的X射线的频率都不一样。这个结果引发了他的好奇，他把各种原子发射出来的X射线的频率从小到大排了个队，还给它们依次编上“学号”（他称之为原子序数），得到了图6。
结果让他大吃一惊：太有规律啦！X射线的频率不仅随原子序数变大而增长，而且它的增长呈现平滑曲线。这个曲线看上去非常像函数y=x2的图像。那么它是一条抛物线吗？莫塞莱也很好奇，于是，他又绘出了X射线频率的平方根对原子序数的图像（如图7），来看是否呈现直线。
图7清晰地表明了各种原子发射出来的X射线的频率与原子序数之间存在一种简单的对应关系。这个结果奇怪吗？太奇怪啦！奇怪在哪里？X射线频率是原子的物理性质，而原子序数只是按照X射线频率排序用来计数的整数（就是莫塞莱给原子编的“学号”）。为什么原子自身的物理性质能与仅仅作为序号的人为编号如此好地匹配呢？只有一种可能性：原子序数一定也是原子的物理性质，并不是一个随意的数字。而且原子序数是整数，整数的用途是计数物体的个数，这就意味着它一定对应着原子中某种微粒的个数，并且那个数目对相应原子来说是唯一的，即质子和电子的个数。
至此，谜底揭穿了：原子序数是原子的一种特征性质，它等于原子中的质子数，也等于原子中的电子数。我们发现了一种计数原子中电荷数目的方法。
四、真正有趣的学习经历让人难忘
回顾我自己的学生时代，也有许多老师讲过类似“圆周先生”和“面积太太”的故事来吸引我们这些顽劣的学生。不过，现在回忆起来甚感模糊。但我清晰地记得我的小学数学老师带给我的一次“有趣”。她是一位年长的老太太，平时对学生很严，我们都有点怕她。有一次放学后，她看见我，突然说要和我玩一个“抢30”的游戏：两个人从1开始，轮流说连续的1个或2个整数，谁能抢先说到30，就算赢。我兴致勃勃地开始了，我说1，她说2、3，我说4、5，她说6……结果，我输了。玩了几局，我总是输。再后来一局，我随意地说着，突然，我说到了27，老师笑眯眯地看了我一会儿，“为难”地说出28、29，我大声地说出30，赢了！我突然发现，若能抢到27，无论老师说1个或2个数，我都赢定了！这一发现让我狂喜，继续往下想：若能抢到24、21、18……啊！我发现，一开始抢到3才是关键，这就得让老师先说。这一发现让我激动得满脸通红，结结巴巴地对老师说：“您先说，您先说。”老师满意地拍拍我的头……
真的，我們不需要刻意让理科（科学学科）变得有趣，因为它本来就远超过你了解的有趣。
例如，为了帮助学生学习圆的周长和面积公式，有教师编造了关于“圆周先生”和他的“面积太太”的故事，说圆周先生有“两个派”（2π），而面积太太的“派”是“方形”的（平方）。再如，为了让学生觉得原电池有趣，有教师编造了格林太太假牙的故事：“格林太太有两颗假牙，一颗是黄金的，另一颗是不锈钢的。自从装上了这两颗假牙后，她经常头痛失眠。许多医生绞尽脑汁也无能为力。一位年轻的化学家来看望她，为格林太太揭开了病因，解除了病痛……”
每当听到这样的故事，我都会替科学叫屈，仿佛它是丑媳妇，不化妆打扮就不能出来见人。科学教学真的这么无趣吗？我们需要人为地加上“有趣”的外衣吗？
一、好奇与探究是人类的天性
捉迷藏是两千年前就流行于古希腊的一种儿童游戏，又叫摸瞎子，即蒙住眼睛寻找躲藏者。直到今天，世界各地的儿童尽管文化背景不同，却都不约而同地爱玩这种游戏。被蒙上眼睛，凭着一点微弱的动静，不断地猜想、判断、尝试，最后成功找到了，这是多么令人激动的事啊！儿童天生对寻宝类游戏有巨大的兴趣。其实不仅是儿童，成人也是如此。那种预感到有个秘密在前方，不知道又想知道的感觉，真是挠得人心直痒痒啊！更重要的是，人们在顺应内心的好奇，一点一点地去探索的时候，尽管有时候山穷水尽，有时候柳暗花明，尽管被折腾得够呛，但是全然不觉得苦与累，反而觉得其乐无穷，特别有成就感。古往今来，狄仁杰断案传奇、福尔摩斯探案故事、密室逃脱游戏……这些文艺作品或者商业模式广受欢迎，充分说明了好奇与探究是人类的天性，发现秘密是一件特别好玩、有趣的事情。
二、科学本身就是发现秘密的有趣过程
与其编造“圆周先生”和“面积太太”的故事，不如说说发现圆周率这个秘密本身的故事。古人发明轮子后，产生了这样的好奇：轮子滚一周到底可以滚多远呢？它和轮子的大小（直径、半径）显然是有关系的，那么究竟是什么关系呢？测量直线多么方便，而测量曲线多么困难啊！直线与曲线看着是那么不同，二者有没有什么内在联系呢？圆内接多边形的边长总比圆周小，外切多边形的边长总比圆周大；多边形的边数越多，周长（面积）越接近圆的周长（面积）。如果无穷多呢？那种不知道但快要知道的感觉是不是来了？实在是太诱人啦！这是一个人类为了测量曲线所做的种种努力的故事，是一个关于欧多克斯、阿基米德、刘徽、祖冲之和“穷尽法”“割圆术”的故事，是关于神奇的π的故事。
到底什么比较有趣——用别人给的公式（不加解释，只要会背）来计算圆的周长和面积，还是听听这一人类历史上最聪明和最具震撼力的想法是如何发生的？历史上一些最有创造力的人所创造出来的艺术作品本身已经足够美妙而有趣了，不需要涂脂抹粉。在教学中叙说与阿基米德、刘徽等人有关的圆周率的探索史实，一定更能触动学生的好奇心。
三、教学中再现这种有趣是教师的创造性劳动
各个学科的基本知识与结构，都是在问题背景下发展而来的。从历史的角度来看知识是怎么发生的，应当更能将学生的好奇心与历史长河中人类的好奇心贴近。问题在于人类漫长的探索历史与课堂短暂的探究时间之间的矛盾。因此，教学中教师需要通过创造性的劳动凝练历史，设计出适合学生认知的问题（过程），再现科学本身的“有趣”。下面，试举化学教学中的两个例子。
（一）化学键结合之密的破案之旅
让学生从分子、原子层面认识物质世界是高中化学教学的目标之一。不过，分子、原子看不见、摸不着，它们之间的相互作用——化学键则更抽象，教学如何能有趣起来？我们可以和学生一起经历一场福尔摩斯式的破案之旅。
在学习化学键之前，学生已经具备了原子结构以及元素周期表的知识。面对元素周期表，问题自然就产生了：表中只有一百多种元素，而由这些元素组成的化合物却超过五千万种，这巨大的反差当然是由于原子间的相互结合。那么，原子间是怎样结合的呢？“键”字有“鼎上贯通两耳的横杠”之意，即指起到联结作用的部件。“化学键”一词本身就揭示了原子间结合的秘密。
以离子键为例。观察了金属钠在氯气中燃烧，放出大量的热并生成大量白烟（NaCl）后，问题自然又生成了：Na原子与Cl原子是怎样聚集在一起的呢？它们为什么要聚集在一起呢？要回答这个问题，可以先看一看自然界中那些不需要“群居”的原子，它们的结构特点或许可以给我们启发。
元素周期表中，稀有气体He、Ne、Ar等都是单原子分子，它们的原子不需要“群居”，它们原子结构上的共同特征是价电子层全部排满。因此，比较容易推理得到，其他原子若要聚集，需要满足价电子层排满（八隅律）。这样，学生就朝着Na原子与Cl原子怎样“相互帮助”才能满足八隅律的方向去思考。很快，学生就提出如图1所示的模型。无论用图示或语言，学生想表达的意思是Na原子失去一个电子，Cl原子得到一个电子，这样它们都达到了最外层8个电子的稳定结构。
看上去，“案子”已经破了，秘密已经被发现了。可是，真的吗？教师进一步补充数据：Na（g）Na+（g） ΔH=+496 kJ/mol①；Cl（g）Cl-（g） ΔH=-349 kJ/mol②。这两个过程的热量变化叠加在一起是吸热的（①②联立得 ΔH=147 kJ/mol>0），可是金属钠与氯气的反应明明是大量放热的啊——这里为了简化问题，隐去了钠的升华热和氯分子的解离热，它们都是吸热的，对讨论没有影响。矛盾很快就被学生发现：一定还隐藏着一个大量放热的过程，否则生成NaCl时大量放出的热量是哪里来的呢？
这一发现让学生兴奋起來：新的证据出现了，“案子”需要重新审理！学生的重审结果是：形成了阴、阳离子后，二者会相互靠近，根据库仑定律，这一过程能量会降低，所以会放热。 于是，NaCl的聚集模型被修正为图2：Na+ 和Cl- 由于电性作用，紧密结合，形成离子键。
这次“案子”真的破了，秘密都被发现了吗？教师进一步提醒学生结合图3思考：这是大家头脑中的NaCl模型吗？是否合理？结合熔点为801℃、沸点为1465℃、液态时能导电这些NaCl的物理性质来看，好像还有秘密没有被发现。如果不是离子间全都紧密结合、堆积，哪来这么高的熔、沸点呢？那么，离子间为什么可以大量紧密堆积，而不是一个阳离子与一个阴离子结合成小分子呢？学生能够发现：Na+与Cl- 间的作用是电荷间的作用，一个Na+ 由于点电荷的电场作用会尽可能多地吸引Cl- ，形成一个带负电荷的团簇，这个团簇的电场再尽可能多地吸引Na+ ，如此下去。
至此，“案子”又被重新审理，NaCl 的聚集模型被修正为图4（其中浅色圈为Na+，深色圈为Cl-）：阴、阳离子紧密结合，有序堆积，形成“巨大”的“分子”。
当教师呈现X射线衍射实验证实的Na+和Cl-在空间的排列方式图片（如图5）时，学生惊喜的神情就像阿基米德跳出澡盆，大喊着“尤里卡！尤里卡！” （Eureka，意思是“我知道了”）的模样。
（二）原子序数发现的趣闻
我们知道，原子核中有带正电荷的质子，不同的原子有不同数目的质子，这是原子间产生区别的标志；原子序数等于核电荷数，等于质子数。问题是我们是怎么找到这些整数的，它们同样也是看不见、摸不着的啊。
教学到这里，就要讲述一个亨利·莫塞莱的故事了——当然，科学课堂上的故事是关于科学研究的理性故事，而不是科学家的趣闻轶事。
莫塞莱一直在研究原子发射出来的X射线，结果发现各种原子发射出来的X射线的频率都不一样。这个结果引发了他的好奇，他把各种原子发射出来的X射线的频率从小到大排了个队，还给它们依次编上“学号”（他称之为原子序数），得到了图6。
结果让他大吃一惊：太有规律啦！X射线的频率不仅随原子序数变大而增长，而且它的增长呈现平滑曲线。这个曲线看上去非常像函数y=x2的图像。那么它是一条抛物线吗？莫塞莱也很好奇，于是，他又绘出了X射线频率的平方根对原子序数的图像（如图7），来看是否呈现直线。
图7清晰地表明了各种原子发射出来的X射线的频率与原子序数之间存在一种简单的对应关系。这个结果奇怪吗？太奇怪啦！奇怪在哪里？X射线频率是原子的物理性质，而原子序数只是按照X射线频率排序用来计数的整数（就是莫塞莱给原子编的“学号”）。为什么原子自身的物理性质能与仅仅作为序号的人为编号如此好地匹配呢？只有一种可能性：原子序数一定也是原子的物理性质，并不是一个随意的数字。而且原子序数是整数，整数的用途是计数物体的个数，这就意味着它一定对应着原子中某种微粒的个数，并且那个数目对相应原子来说是唯一的，即质子和电子的个数。
至此，谜底揭穿了：原子序数是原子的一种特征性质，它等于原子中的质子数，也等于原子中的电子数。我们发现了一种计数原子中电荷数目的方法。
四、真正有趣的学习经历让人难忘
回顾我自己的学生时代，也有许多老师讲过类似“圆周先生”和“面积太太”的故事来吸引我们这些顽劣的学生。不过，现在回忆起来甚感模糊。但我清晰地记得我的小学数学老师带给我的一次“有趣”。她是一位年长的老太太，平时对学生很严，我们都有点怕她。有一次放学后，她看见我，突然说要和我玩一个“抢30”的游戏：两个人从1开始，轮流说连续的1个或2个整数，谁能抢先说到30，就算赢。我兴致勃勃地开始了，我说1，她说2、3，我说4、5，她说6……结果，我输了。玩了几局，我总是输。再后来一局，我随意地说着，突然，我说到了27，老师笑眯眯地看了我一会儿，“为难”地说出28、29，我大声地说出30，赢了！我突然发现，若能抢到27，无论老师说1个或2个数，我都赢定了！这一发现让我狂喜，继续往下想：若能抢到24、21、18……啊！我发现，一开始抢到3才是关键，这就得让老师先说。这一发现让我激动得满脸通红，结结巴巴地对老师说：“您先说，您先说。”老师满意地拍拍我的头……
真的，我們不需要刻意让理科（科学学科）变得有趣，因为它本来就远超过你了解的有趣。