劉炳昇科學(xué)教育研究及其啟示

(1. 廣東省嘉應(yīng)學(xué)院，廣東 梅州 514015；2. 鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

中國教育需要大師，更需要有原創(chuàng)精神且兼有至誠至愛之心的大師，筆者的導(dǎo)師劉炳昇教授便是其中之一。劉先生的科學(xué)教育造詣深厚，影響深遠，每每與當今科學(xué)教育學(xué)界翹楚論及先生，均得到高度首肯。劉先生的科學(xué)精神和人格魅力體現(xiàn)了我國儒家傳統(tǒng)美德和樸實、踏實、求實的當代學(xué)者風(fēng)范，我們有責(zé)任、有義務(wù)予以彰顯與弘揚，以便惠澤眾生，促進我國科學(xué)教育事業(yè)的進一步發(fā)展。

1 以實驗創(chuàng)新為核心，兼融低成本實驗與現(xiàn)代教育技術(shù)

劉炳昇先生對動手實驗具有濃厚的興趣，早在學(xué)生時代深受著名物理教育家朱正元先生“瓶瓶罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”的思想影響，多次自制各種飛機模型并長期進行天文觀察。在南京師范大學(xué)任教期間，劉先生幾十年如一日，靈活使用刨、鑿、斧、鋸、銼等工具自制實驗儀器，琢磨實驗設(shè)計思想，挖掘?qū)嶒灲逃δ?，他所?chuàng)制的逆風(fēng)行舟、下翻魔丸、上坡兔子、浮沉子等教具無不體現(xiàn)了精湛實驗創(chuàng)新思想。

劉先生高度概括并準確定位了物理實驗的教育功能，他指出：“實驗是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，實驗是物理教學(xué)的重要內(nèi)容，實驗是物理教學(xué)的重要方法，實驗是物理教學(xué)的必要手段”，提出“挖掘興趣因素，激發(fā)學(xué)習(xí)動機；提高感知效果，培養(yǎng)觀察能力；突出本質(zhì)因素，建立科學(xué)圖景；聯(lián)系生活實際，向相關(guān)學(xué)科滲透；加強小實驗，增強學(xué)生動手動腦的機會；加強探索性實驗，培養(yǎng)創(chuàng)造能力”，這種“實驗是物理教學(xué)不可分割的重要組成部分”的思想對我國物理教育的發(fā)展具有深遠影響。[1]

劉先生堅持以實驗創(chuàng)新為核心，他在《物理實驗教學(xué)多元創(chuàng)新中的幾個關(guān)系問題》一文中闡述了繼承與創(chuàng)新、探究性實驗與基礎(chǔ)性實驗、探究的程式與探究過程的本質(zhì)、實驗技術(shù)創(chuàng)新與傳統(tǒng)實驗手段等關(guān)系，[2]為實驗創(chuàng)新的正確發(fā)展提供了良好的方向指南。劉先生不僅能從生活或自然中獲得創(chuàng)新靈感，更能從物理學(xué)史、其他學(xué)科或他人教具中尋找優(yōu)點與不足。對于每一個看似簡單的物理教具，劉先生總能從功能拓展、優(yōu)點組合、缺點補償、物理量轉(zhuǎn)換等不同視角對其進行創(chuàng)新與提升。

劉先生對低成本實驗情有獨鐘，筆者認為其原因有三：一是老一輩人深切感受物質(zhì)匱乏的艱難，對絲絲縷縷均格外珍惜；二是低成本實驗器材大都來源于學(xué)生的生活實際，學(xué)生對此有親近感，且材料簡易可得，容易推廣與實施；三是深得我國物理實驗教學(xué)的傳統(tǒng)精髓。任何一張紙、一個塑料瓶、一根金屬棒在劉先生手里均能演變成各種各樣的實驗器具。低成本實驗雖然便宜易得，但是同樣折射出創(chuàng)新思想的光芒，劉先生的低成本物理實驗發(fā)散之深、聯(lián)系之廣令人嘆為觀止。

現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)物理實驗相融合是中學(xué)物理實驗創(chuàng)新的重要方向。劉先生二十多年前便敏銳意識到中學(xué)物理實驗變革的重要動向，他不僅招收了物理教育技術(shù)方向的研究生，還親自指導(dǎo)學(xué)生開展物理多媒體實驗的開發(fā)、數(shù)字化實驗的研制等。現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)物理實驗相融合，從某一個角度而言，其成本低、且能解決常規(guī)實驗所難以解決的可重復(fù)性、實驗進程的可調(diào)節(jié)性等問題。隨著我國科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)日益成熟，改變著我國傳統(tǒng)物理實驗觀念、器具配置與課堂實施等。對于新生事物，劉先生熱情洋溢地投入理解與轉(zhuǎn)化之中，鼓勵研究生以DIS系統(tǒng)為平臺開展中學(xué)物理實驗研究。

2 重視科學(xué)探究，以實驗探究為主線進行物理教材開發(fā)

科學(xué)探究雖然于20世紀90年代才正式引入我國，但其作為課程內(nèi)容與教學(xué)方式，引領(lǐng)著我國科學(xué)課程改革。劉先生對科學(xué)探究等新教育理念高度敏感，領(lǐng)悟極其快速、高深。劉先生的實驗設(shè)計過程本身就是典型的科學(xué)探究過程，對其每一個實驗，我們均可看作是一個完整科學(xué)探究或部分科學(xué)探究。劉先生曾將浮沉子、海獅戲球等實驗進行科學(xué)探究改造，其形式既有完整探究，也有部分探究，寓探究、游戲與情趣于一體。[3]

蘇科版初中物理教材傾注了劉先生的大量精力，該教材中許多實驗是劉先生幾十年的研究結(jié)晶，教材的編寫思路深切地反映了劉先生為人為學(xué)的基本理念。該教材語言精美，中華詩詞瑰寶、各種語言修辭、親切可人的語言盈滿其間。其語言可以說贅文甚少，一如劉先生平日謹言慎行，出言必真，做人必誠的風(fēng)格。該教材每節(jié)必有三、五個小科學(xué)探究，科學(xué)探究與物理內(nèi)容融合極深，力避為了探究而探究之諱。這些科學(xué)探究多而不重，要而不繁，寓樂其間，頗有陶行知當年在曉莊力推“學(xué)做結(jié)合”之風(fēng)。該教材很好地體現(xiàn)了新課改與課標的精神要旨，圖文并茂，結(jié)構(gòu)明晰，很好地融合了物理知識的學(xué)科邏輯與學(xué)生的認知邏輯。全書除了有鮮明的實驗探究主線，其知識主線也體現(xiàn)了較好的創(chuàng)新，科學(xué)方法隱線能很好地依附實驗探究與知識主線。蘇科版初中物理教材的兒童形象鮮明，劉先生除了在語言的運用、探究案例的選取上獨具匠心，其圖片多以或手舉風(fēng)箏，或捂頭思考的衣袂飄飄少年郎形象，一如當年南京城追星趕月的翩翩白衣少年。該教材具有很深的人文特色，揚州的瘦西湖、四川的三星堆等均深深地融入教材。

總之，透過蘇科版初中物理教材，我們可以品味劉先生精益求精的科研精神與治學(xué)態(tài)度，也可以洞悉劉先生既有深厚的實驗研究基礎(chǔ)，也富有厚重的人文精神與修養(yǎng)，更富有教材編制的思想與技藝。書如其人，人如其書，干凈純潔，思想厚重而形式輕靈。

3 參與編制初中科學(xué)課程標準，積極推進科學(xué)課程改革試驗

由于歷史和現(xiàn)實的種種原因，我國義務(wù)教育的科學(xué)課程基本為分科形態(tài)的課程，課程比較注重各學(xué)科知識體系的完整性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會的發(fā)展，建立以統(tǒng)一性為基礎(chǔ)的現(xiàn)代綜合科學(xué)課程已成為科學(xué)課程改革的發(fā)展趨勢。2001年后，我國開始制訂義務(wù)教育科學(xué)課程標準，進行科學(xué)課程的改革試驗。出于對科學(xué)教育的深刻認識和對改革的執(zhí)著追求，劉先生積極申報和參與了教育部組織的義務(wù)教育初中科學(xué)課程標準的研制工作，進行課程的推廣試驗工作。劉先生與袁運開、趙錚、郭玉英等教授一起做了大量的理論和實踐研究工作。劉先生重點鉆研標準中“科學(xué)探究”和“物質(zhì)科學(xué)”部分，并在《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標準(2011年版)解讀》一書中執(zhí)筆解析了這兩部分內(nèi)容。為了推廣科學(xué)課程的實驗，劉先生不辭辛勞前往實驗區(qū)培訓(xùn)中學(xué)教師，宣講課程標準，他特別重視通過生動的實驗演示和實例，剖析科學(xué)探究的本質(zhì)特征，避免探究教學(xué)的形式化。他先后到過的實驗區(qū)有深圳、寧波、常熟、武漢、寧武、桂林等，華東師大原校長、初中科學(xué)課程標準研制組組長袁運開教授說：我與劉炳昇老師從2000年相識，在參加國家義務(wù)教育科學(xué)課程(7—9年級)標準制定和科學(xué)教材編寫工作中，他對科學(xué)教育的執(zhí)著追求和對科學(xué)探究的見解給我留下深刻的印象。在對中學(xué)科學(xué)教師進行課程標準和科學(xué)教材的培訓(xùn)過程中，他通過生動的實驗表演和典型案例，闡述了科學(xué)探究的意義和探究教學(xué)設(shè)計的要求，深受實驗區(qū)教師的一致好評。

4 因材施教，精心提攜青年才俊

劉先生桃李滿天下，他從來不呵斥與責(zé)罵學(xué)生。他對學(xué)生嚴格要求是透過自身的一絲不茍的實驗操作、精益求精的科研治學(xué)來體現(xiàn)，從他那追求卓越的旨趣中，學(xué)生感受到他的威嚴與長者風(fēng)范。他的學(xué)生有的長于理論研究，有的長于實驗設(shè)計，有的長于比較教育，有的長于教育技術(shù)，有的學(xué)生心理學(xué)基礎(chǔ)較好,劉先生總是充分利用并發(fā)揮學(xué)生所長進行論文選題與科學(xué)研究。劉先生非常注意給學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)術(shù)平臺，他曾推薦多名學(xué)生到華東師范大學(xué)、華南師范大學(xué)進行博士后研究工作，推薦多名學(xué)生攻讀博士學(xué)位，并提出諸多中肯的建議。

劉先生非常注重對學(xué)生基本功的訓(xùn)練與基本科研態(tài)度的培養(yǎng)，如做靜電實驗時，他對拿捏有機玻璃棒的手形，器物表面的干燥與潔凈程度均有嚴格要求。劉先生不僅是物理實驗大師，他也非常精通普通物理學(xué)，他對于物理實驗不止于表面興趣，對物理實驗現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)挖掘非常透徹，如他曾用普通物理知識詳細地分析了鋁棒發(fā)聲、卡片撥動梳齒、彈簧測力計測不同方向力的誤差。[4]從他身上，我們知道要在物理課程與教學(xué)論專業(yè)有所成就，必須兼融物理學(xué)、教育學(xué)、物理教學(xué)等知識。劉先生經(jīng)常帶學(xué)生去中學(xué)物理課堂聽課，他的評課不僅宏觀大氣，而且兼有細致入微。縱觀他的評課，居然沒有一個批評的字眼，但他融入柔和語調(diào)之中的善意建議及其弦外之音讓人默然頓悟。

5 啟示

劉先生科學(xué)研究的成功經(jīng)歷啟示我們，第一，科研成功必須有真正的永恒興趣，劉先生為了中學(xué)物理實驗研究甘愿清貧，他對物理實驗的興趣從時間來看，始于青春年少，貫穿一生。他對科學(xué)教育的興趣超然于物質(zhì)與名利，超然于世俗的得失。第二，科研成功必須有寬廣的知識基礎(chǔ)。如果科研流于興趣則不容易深入，只有寬廣的知識基礎(chǔ)才能使研究左右逢源，視野開闊。劉先生的實驗可以深入地理、經(jīng)濟、天文、化學(xué)、工程等不同領(lǐng)域，從劉先生的研究中，我們可以找到很多當今流行的教育理念，如核心素養(yǎng)、STEM等線索。第三，科學(xué)研究必須刻苦鉆研，身體力行。劉先生曾幾十年如一日在實驗室進行實驗設(shè)計與開發(fā)，涉獵各種實驗著作，對古今中外的經(jīng)典物理實驗總能娓娓道來。

作為人師，劉先生在我國科學(xué)教育界口碑甚好，學(xué)生成為中流砥柱者為數(shù)不少。劉先生從來不批評人好高騖遠，志大才疏。他對于學(xué)生總是極度寬容，在關(guān)鍵時刻作不經(jīng)意點撥，使人幡然醒悟，總是在學(xué)生需要幫扶的時候毅然相扶。他自己謹言慎行，但從不記學(xué)生之過，可謂真正之仁者。