為理想之舟找到現(xiàn)實(shí)的航道

黃紅波

實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位如此重要，被尊為“物理學(xué)的基石”，甚至再給它冠上更多的溢美之詞仍覺不夠。實(shí)驗(yàn)是物理人的情結(jié)，是物理人心中的理想之舟。然而，愛之深，責(zé)之切，對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)的批評(píng)已久，小到教學(xué)，大到教育，各種林林總總的論調(diào)也是眾所周知的。本文無意有所褒貶，更不想怨天尤人，而是回到現(xiàn)實(shí)，從幾個(gè)具體問題著眼，通過對(duì)一些事的思考，試著和同行們一起為高中物理實(shí)驗(yàn)這艘理想之舟找到現(xiàn)實(shí)的航道。

就物理實(shí)驗(yàn)自身而言，其重要性不言而喻，然而，回到教學(xué)的范疇，就不得不將“理想”著陸到遵從學(xué)生心智發(fā)展特點(diǎn)和認(rèn)知水平的“現(xiàn)實(shí)”，回到教育環(huán)境和教學(xué)條件的“現(xiàn)實(shí)”中來。我們需要回答高中物理實(shí)驗(yàn)“為何而教”“教什么”“教成怎樣”這三個(gè)問題，也就是課程的目的和內(nèi)容，以及教學(xué)評(píng)價(jià)。只有回答好了這三個(gè)問題，才能避免陷于空談或糾纏在問題的細(xì)枝末節(jié)上。

一、為人的終身發(fā)展而教

目前，對(duì)“為何而教”有較高的共識(shí)，簡而言之，大多認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中既是“內(nèi)容”，也是“手段”，要讓學(xué)生掌握一些基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)也是課堂教學(xué)的重要手段，可以感性地切入課程內(nèi)容。

我認(rèn)為，物理實(shí)驗(yàn)若為此而教，格調(diào)還不夠！教學(xué)服務(wù)于教育，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)理應(yīng)站在教育的高點(diǎn)，以人的終身發(fā)展為目標(biāo)。在這一點(diǎn)上，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)的目標(biāo)完全一致。

從人類發(fā)展的歷史來看，早在四五百年前，吉爾伯特和伽利略等一批科學(xué)家將實(shí)驗(yàn)觀測和物理規(guī)律的研究結(jié)合起來，創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法。以具體問題具體設(shè)計(jì)、有目的地控制條件、對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行理想化、突出主要因素、進(jìn)行定量化描述等為代表的核心思想，其意義大大超過推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展本身，它已經(jīng)成為人類改造世界的一般意識(shí)形態(tài)。我們的學(xué)生，將來真正從事物理學(xué)研究的畢竟只占極少的一部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的視野應(yīng)當(dāng)是全體學(xué)生，在于激發(fā)其對(duì)大自然的好奇心，培養(yǎng)堅(jiān)持真理、實(shí)事求是的價(jià)值觀，教會(huì)經(jīng)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法論。當(dāng)更多的人喜歡上物理，懂得物理實(shí)驗(yàn)的美妙，其思想精髓才會(huì)成為改造世界的利器，物理實(shí)驗(yàn)才不會(huì)成為物理人把玩于高閣、自我清高的陽春白雪。

以人的終身發(fā)展為目標(biāo)，也是現(xiàn)實(shí)的需要。高中生的生理和心理發(fā)育旺盛，好奇心重，這個(gè)階段所學(xué)，通常能決定其一生的行為習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要抓住這一黃金時(shí)段。進(jìn)入新世紀(jì)，學(xué)生將肩負(fù)起中華民族偉大復(fù)興的歷史重任，國家建設(shè)在呼喚創(chuàng)新力量。高中物理教學(xué)有責(zé)任發(fā)揮其思想的獨(dú)特作用，為學(xué)生的終身發(fā)展打下基礎(chǔ)，將他們塑造成不僅樂于創(chuàng)造而且善于創(chuàng)造的建設(shè)者。這是時(shí)代對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出的要求，也是理想之舟暢游的現(xiàn)實(shí)航道。

二、教會(huì)受用終身的思想方法

在課程標(biāo)準(zhǔn)和教材中，高中物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和要求都不如理論部分闡述得那樣明確，而且內(nèi)容分散在相應(yīng)的理論章節(jié)中，教師普遍感覺很難提煉出所謂的“知識(shí)點(diǎn)”從而做到有的放矢。其實(shí)，抓準(zhǔn)了為人的終身發(fā)展而教的目標(biāo)，教什么的疑問就不難回答。

從一則親身經(jīng)歷說起。有個(gè)研究生來找我，說想買一只精度更高的電子天平，因?yàn)槲覀儗?shí)驗(yàn)室天平的精度才10mg，沒法稱出他所需2mg的硫酸銅。我出了一個(gè)主意，讓他先稱出10mg的硫酸銅，然后制成100ml的溶液，再取出其中的20ml，這不就是所需的2mg量嗎？！他大為驚訝，叫著說“這樣也行啊”。其實(shí)，這只是一個(gè)“測多算少”的辦法。這個(gè)思想方法就在高中物理實(shí)驗(yàn)中，例如用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶計(jì)時(shí)，用油膜法測定分子的直徑。這些實(shí)驗(yàn)大家都很熟悉，大多也會(huì)熟練操作。想來，高中讀完，哪還有實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來計(jì)時(shí)，用油膜來測分子直徑的呢？可見，物理實(shí)驗(yàn)要教會(huì)學(xué)生的不只是能操作幾個(gè)儀器，測準(zhǔn)幾個(gè)量，或是驗(yàn)證幾條定律，應(yīng)該有比這些更重要的東西。我們可以體會(huì)到教材將物理實(shí)驗(yàn)分散開的深意，是不希望教學(xué)的關(guān)注點(diǎn)局限在幾個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)中。正如1979年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主史蒂文·溫伯格所說，“無人無所不知，你也不必知曉一切”。教師也不可能教會(huì)學(xué)生天下所有的實(shí)驗(yàn)。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要服務(wù)于人的終身發(fā)展要求，可將重點(diǎn)落在三個(gè)層次：探究問題的通用規(guī)范、解決問題的科學(xué)思想和實(shí)驗(yàn)研究的常見操作。

當(dāng)前，教會(huì)學(xué)生探究問題的通用規(guī)范被嚴(yán)重忽視，實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)變成填空題，這是一個(gè)大問題。我看過幾份美國中學(xué)生的家庭作業(yè)，他們對(duì)一個(gè)問題的探究會(huì)從背景與現(xiàn)狀、研究方法、數(shù)據(jù)與分析、結(jié)果討論、結(jié)論等分層次寫得有板有眼，簡直就是一份完整的研究論文。規(guī)范最終成為習(xí)慣，進(jìn)而影響到人的終身發(fā)展?，F(xiàn)在的學(xué)生未來都將走向社會(huì)建設(shè)，由通用規(guī)范塑化在他們身上的科學(xué)特質(zhì)和行為習(xí)慣，將投射到社會(huì)生活的方方面面，小到一份調(diào)查，大到一項(xiàng)工程，相信這種特質(zhì)和習(xí)慣的裨益絕不是會(huì)做幾個(gè)實(shí)驗(yàn)所能實(shí)現(xiàn)的。

現(xiàn)行高中物理課本收錄了不少很“美”的實(shí)驗(yàn)，《物理學(xué)世界》在2005年評(píng)出的十個(gè)“最美的實(shí)驗(yàn)”也大多收錄其中。例如“光的楊氏雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)，明暗條紋證實(shí)光能像波一樣相互干涉，從而打破對(duì)牛頓“光的粒子說”的迷信。更具啟示的是，一百多年后，約森幾乎是套用了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，成功地實(shí)現(xiàn)電子的“雙縫干涉”，直觀地揭示出粒子波動(dòng)性的奧秘。驚嘆之余，我們發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)之美并不在于儀器的精良，也不在于能測準(zhǔn)到小數(shù)點(diǎn)后更多的位數(shù)，而在物理思想的完美呈現(xiàn)，在以最根本和純粹的方式揭示出事物奧秘后所帶來的震撼。

美國教育大師杜威認(rèn)為學(xué)習(xí)是在指導(dǎo)下的發(fā)現(xiàn)，而不是信息的傳遞。同樣，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要始終堅(jiān)持學(xué)生的主體地位，教師要設(shè)法釋放和助長學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和熱情，以課本實(shí)驗(yàn)為載體，帶領(lǐng)學(xué)生將動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合，幫助他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中建構(gòu)起物理思想的初級(jí)體系。這個(gè)初級(jí)體系或許很不健全，但最具有活力和延展性，是能產(chǎn)生與約森一樣偉大創(chuàng)造的基礎(chǔ)，能成為人的終身發(fā)展中取之不竭的財(cái)富。

當(dāng)然，物理實(shí)驗(yàn)不是空中樓閣，獨(dú)立使用實(shí)驗(yàn)儀器、熟練記錄并處理數(shù)據(jù)等操作技能也不可或缺。一般教學(xué)比較強(qiáng)調(diào)操作的規(guī)范性和合理性，這完全必要，然而，也要防止由此產(chǎn)生的神秘感和教條化。朱正元先生曾經(jīng)提出的“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”是一個(gè)很好的做法。放低身段，就高中物理實(shí)驗(yàn)而言，完全不必要糾結(jié)在實(shí)驗(yàn)的“高精尖”上。要鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)腦，做實(shí)驗(yàn)的主人，利用身邊現(xiàn)有條件嘗試一些簡易實(shí)驗(yàn)和家庭實(shí)驗(yàn)。2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)鮮活地說明了這點(diǎn)。獎(jiǎng)金得主海姆教授為了得到單層石墨烯，早在2003年就曾讓一位剛來的中國博士生用拋光機(jī)磨薄的方法進(jìn)行嘗試，卻只能磨薄到1000層。有一天，他看到一位掃描隧道顯微鏡工程師用膠帶反復(fù)粘貼并撕開的方法清潔石墨表面，靈光乍現(xiàn)，經(jīng)過近一年的反復(fù)嘗試，他用這樣的方法得到單分子石墨烯。方法看起來十分“土氣”，卻很管用。與海姆相比，中國博士生缺少了些什么？值得我們深思。我還清楚地記得，2005年高考命題時(shí)的經(jīng)歷，專家們?cè)O(shè)計(jì)了一道實(shí)驗(yàn)題，探究彈簧超過彈性形變范圍時(shí)的變化規(guī)律，準(zhǔn)備驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)手邊根本沒有現(xiàn)成的彈簧，也沒有砝碼。于是，我們找來幾根電爐絲當(dāng)彈簧，收集了十多只瓷杯杯蓋當(dāng)砝碼。為了解決杯蓋質(zhì)量不等的問題，我們用其中一只杯蓋做標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量單位，定標(biāo)了其他杯蓋的質(zhì)量，最終很好地完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)。雖然我們的實(shí)驗(yàn)儀器看起來也很“土氣”，但是，通過恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法，同樣能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，而且收獲比按部就班的重復(fù)大了許多，也可謂是理想之舟的一次小小的暢游。

三、為了學(xué)生進(jìn)步而評(píng)價(jià)

“考什么教什么”與“教什么考什么”的爭論似乎永無定論。在我看來，將實(shí)驗(yàn)題當(dāng)作實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，或?qū)⒖碱}限制在課本實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容里，兩種做法對(duì)學(xué)生的健康發(fā)展都有害。高中物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容要比考試題的內(nèi)容寬泛得多，而且有很多內(nèi)容根本無法用紙筆考出來，例如展示實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告、過程之間合作交流等。就算實(shí)行操作考試，也很難考查情感、態(tài)度和價(jià)值觀維度，更何況受場地和條件的限制，最終必將流于形式。一方面，如果教學(xué)抱有急功近利的心態(tài)，因此而減少教學(xué)內(nèi)容，只會(huì)導(dǎo)致教育內(nèi)容的狹窄化，弱化實(shí)驗(yàn)教育為人的終身發(fā)展而教的功能，無異于竭澤而漁。另一方面，如果試題只考課本上那幾個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，勢(shì)必會(huì)加劇教學(xué)內(nèi)容的狹窄化，可能造成教學(xué)的僵化，干擾教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，使得該教的不教，落一個(gè)買櫝還珠的結(jié)果。“教”與“考”在教育中的角色不可分割，在促進(jìn)人的終身發(fā)展的共同目標(biāo)下，兩者融合產(chǎn)生評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)的目的是教學(xué)，是為了促進(jìn)學(xué)生的進(jìn)步；考試是評(píng)價(jià)的重要手段，但不是唯一手段。

俗話說“考考考，老師手中的法寶”，通俗地說明了考對(duì)教學(xué)的重要作用。在我看來，“考試”這個(gè)法寶不僅不能丟，而且要用好，要將其上升到評(píng)價(jià)的層面?，F(xiàn)在，學(xué)生考試很多，從學(xué)期考到月考，甚至還有隨堂考，但對(duì)考試結(jié)果的報(bào)道和使用不夠重視，通常只有一行分?jǐn)?shù)，最多再配上排名，不能不說是對(duì)考試資源的極大浪費(fèi)?？荚嚻鸩坏皆u(píng)價(jià)作用，十分讓人痛心。為此，需要我們遵循教育原則，以高中物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在邏輯為依據(jù)，應(yīng)用教育心理學(xué)的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)考查目標(biāo)進(jìn)行分類，使之滿足從考試到評(píng)價(jià)的升級(jí)。例如，江蘇省高考將實(shí)驗(yàn)考查目標(biāo)解析為兩大維度，共3個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域和4個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M成的12個(gè)子目標(biāo)。從近幾年的考試結(jié)果看，學(xué)生對(duì)基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，例如儀器的操作和讀數(shù)、數(shù)據(jù)的記錄和處理等掌握得相對(duì)較好，而實(shí)驗(yàn)技能遷移到解決新問題方面就比較欠缺，特別是理解實(shí)驗(yàn)原理和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案等方面很不足。實(shí)踐表明，我們需要更多地潛心研究，利用好每一次的考試結(jié)果，只有當(dāng)它升級(jí)為評(píng)價(jià)，才能真正發(fā)揮其促進(jìn)學(xué)生進(jìn)步的力量。

用相對(duì)細(xì)致的目標(biāo)分類對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，絕不意味著用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將學(xué)生塑化成同一個(gè)模樣。事實(shí)上，評(píng)價(jià)的目的恰好在于幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)自己，幫助他們富有個(gè)性地發(fā)展。教育家布盧姆說過：“沒有預(yù)料不到的結(jié)果，教學(xué)也就不成為藝術(shù)了。”我們沒有權(quán)利扼殺學(xué)生那些預(yù)料不到的結(jié)果，事實(shí)表明，許多偉大的發(fā)明創(chuàng)造正是來自于那些預(yù)料不到的結(jié)果。教師在演示真空玻璃管內(nèi)的雞毛和銅錢同時(shí)下落的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生提出不同看法，認(rèn)為僅將玻璃管抽成真空顯示兩個(gè)物體同時(shí)落下，還不足以說明落體速度與質(zhì)量無關(guān)。他認(rèn)為，同時(shí)下落的原因不排除玻璃管內(nèi)還有其他未知因素，因此，需要看到未抽真空時(shí)兩物體不能同時(shí)落下才可以。多么深刻的見解！如果教師當(dāng)場不容他發(fā)言，怒斥一番，物理思想的萌芽或許由此枯萎。

四、結(jié)束語

毋庸諱言，當(dāng)前物理教學(xué)的確遭遇到了一些不利因素。我們不用灰心喪氣，更不能怨天尤人，應(yīng)當(dāng)相信物理人的聰明才智。多點(diǎn)學(xué)習(xí)，多點(diǎn)研究，真正地讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)課的主人，采用靈活多樣的教學(xué)手段，提煉出課本實(shí)驗(yàn)的物理思想，改進(jìn)評(píng)價(jià)手段。我們要站在大時(shí)代的頂峰，將高中物理實(shí)驗(yàn)放到“為人的終身發(fā)展而教”的航道中，讓高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入到中華民族偉大復(fù)興的事業(yè)中去，這艘理想之舟一定能暢游。■

（作者系物理高考命題專家、博士，現(xiàn)為江蘇省教育考試院研究員）