走近物理 走進(jìn)物理 走出物理①
——?jiǎng)⒈N物理教育思想探微

(1. 江蘇省南京江北新區(qū)教育發(fā)展中心，江蘇 南京 210044；2. 江蘇省南京市教學(xué)研究室，江蘇 南京 210001)

劉炳昇物理教育思想以“小實(shí)驗(yàn)，大智慧”為特征，蘊(yùn)藏著豐富的內(nèi)涵，其要旨是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲；培養(yǎng)學(xué)生求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度；形成以實(shí)驗(yàn)探究為主體的科學(xué)思維能力，進(jìn)而讓學(xué)生成為具備較高素養(yǎng)的社會(huì)人。在物理教學(xué)中踐行劉炳昇物理教育思想，可采用以下途徑：以實(shí)驗(yàn)為手段來呈現(xiàn)物理學(xué)習(xí)素材，帶領(lǐng)學(xué)生走近物理；進(jìn)而以實(shí)驗(yàn)為教學(xué)資源來呈現(xiàn)物理過程，把學(xué)生帶進(jìn)物理的天地；最終以實(shí)驗(yàn)為抓手呈現(xiàn)物理思想，把學(xué)生帶出物理的局域。

1 走近物理：呈現(xiàn)物理學(xué)習(xí)素材

劉炳昇教授提出：興趣是產(chǎn)生動(dòng)機(jī)的重要條件，實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的最佳手段。物理實(shí)驗(yàn)可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動(dòng)直觀的學(xué)習(xí)情境，吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

1.1 激發(fā)好奇：讓學(xué)生的學(xué)習(xí)在期待中開始

圖1

劉老師時(shí)常要求教學(xué)要讓學(xué)生在期待中開始物理學(xué)習(xí)之旅。如劉老師的“平面鏡”教學(xué)案例：講臺(tái)上豎直放置一塊玻璃板，玻璃板前放有一支點(diǎn)燃的蠟燭，板后放一只空燒杯，移動(dòng)燒杯位置，點(diǎn)燃的蠟燭經(jīng)玻璃板所成的像正好在燒杯中央(如圖1)。然后用另一只燒杯向空燒杯中倒水，學(xué)生觀察到當(dāng)“蠟燭焰”沒入水中時(shí)，仍然沒有熄滅。有位老師采用了此法教學(xué)，筆者聽課時(shí)觀察到了學(xué)生渴求的表情，讓人難以忘懷。

1.2 刺激好勝：讓學(xué)生的學(xué)習(xí)在自我表現(xiàn)中進(jìn)行

劉老師提出：以學(xué)生為主體的本質(zhì)就是把學(xué)生內(nèi)部動(dòng)機(jī)激發(fā)出來。實(shí)驗(yàn)就是“激發(fā)劑”，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)來刺激學(xué)生的好勝心，激發(fā)學(xué)生的自我表現(xiàn)欲望，讓學(xué)生在自我表現(xiàn)中進(jìn)行物理學(xué)習(xí)。如在平面鏡教學(xué)中，可以通過讓學(xué)生在鏡前模仿加菲貓表演，學(xué)生在表演過程中理解平面鏡成像特點(diǎn)的同時(shí)，使其學(xué)習(xí)內(nèi)化為自身的行為動(dòng)作，能深刻理解規(guī)律。

1.3 給予自信：讓學(xué)生消除迷茫，深入學(xué)習(xí)

劉老師說過：教學(xué)一旦觸及學(xué)生的情緒和意志領(lǐng)域，觸及學(xué)生的精神需要，就能發(fā)揮有效的作用。在教學(xué)中通過實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，給予學(xué)生自信，讓學(xué)生消除迷茫，深入學(xué)習(xí)。劉老師認(rèn)為情境包括“物質(zhì)環(huán)境和人文環(huán)境”，如學(xué)生學(xué)習(xí)“聲音的特性”“響度、音調(diào)、音色”時(shí)會(huì)出現(xiàn)迷茫的體驗(yàn)。為此，劉老師選擇與音樂相融合、貼近學(xué)生生活的情景，提出讓學(xué)生組建小樂隊(duì)的任務(wù)，通過音樂片斷欣賞、試唱、鑒別樂器等活動(dòng)，再與相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，學(xué)生“不僅較好地理解了有關(guān)概念，而且感受到了聲音的內(nèi)在美以及認(rèn)識(shí)聲音這種復(fù)雜現(xiàn)象的思想方法?！?/p>

1.4 維護(hù)熱情：讓學(xué)生的學(xué)習(xí)在愉悅的體驗(yàn)中延續(xù)

圖2

學(xué)生若對(duì)物理充滿熱情，其愉悅的體驗(yàn)就會(huì)不斷延續(xù)，進(jìn)而不斷獲得成就感。維護(hù)和滿足學(xué)生的物理學(xué)習(xí)熱情是一種藝術(shù)，也是一種策略。劉老師曾經(jīng)將一個(gè)物理成績(jī)一直處于40分上下的學(xué)生帶到實(shí)驗(yàn)室參觀，該生在實(shí)驗(yàn)室中興趣盎然地做各種實(shí)驗(yàn)，回家后以極大的熱情制作了多種教具和玩具。該學(xué)生做如圖2所示的“會(huì)翻跟頭的魔丸”時(shí)，在家里找不到合適的材料，于是他到處觀察和尋找代用品。偶然間發(fā)現(xiàn)了小膠囊，又找到自行車輪軸中的小彈子，裝配完成后，“魔丸”在傾斜的書面上翻起了跟頭，在此過程中該生的喜悅之情難以形容。在教室表演時(shí)，許多學(xué)生都圍著他轉(zhuǎn)，沒有想到一個(gè)被老師、同學(xué)看不上眼的學(xué)生居然受到如此“重視”，因而改變了該生的學(xué)習(xí)軌跡。

2 走進(jìn)物理：呈現(xiàn)物理學(xué)習(xí)過程

劉炳昇物理教育思想集中體現(xiàn)在其主編的蘇科版初中物理教材中，教材大量采用了“活動(dòng)”的形式，活動(dòng)主要是實(shí)驗(yàn)。

2.1 教材結(jié)構(gòu)：從整體上把握知識(shí)教學(xué)的要求

劉老師在編寫教材過程中不“拘泥于學(xué)科知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)”，而是“建構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)新課程目標(biāo)、反映物理科學(xué)的基本思想、符合初中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)?！苯滩木帉懖捎谩昂暧^結(jié)構(gòu)”與“單元結(jié)構(gòu)”相結(jié)合的方式來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。

“宏觀結(jié)構(gòu)”方面設(shè)計(jì)的三條主線為：以物質(zhì)、物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量三大主題構(gòu)成不同層次又相互聯(lián)系的邏輯結(jié)構(gòu)體系；從自然、生活到物理，從物理到社會(huì)，在寬廣的人文背景中展開，體現(xiàn)科學(xué)精神與人文精神的融合；展現(xiàn)以自主探究為核心的學(xué)習(xí)過程，從結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)科學(xué)探究的思想和處理探究與接受式學(xué)習(xí)的關(guān)系。在兼顧到邏輯組織結(jié)構(gòu)的同時(shí)，教材還以“現(xiàn)象→本質(zhì)→規(guī)律”的思路組織教材編寫。

在“單元結(jié)構(gòu)”方面，教材的設(shè)計(jì)思路為：“從學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平出發(fā)，遵照學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)形成建構(gòu)脈絡(luò)”。讓學(xué)生跨越現(xiàn)有的認(rèn)知局限，向著“最近發(fā)展區(qū)”躍遷，據(jù)此設(shè)計(jì)單元教學(xué)框架。如設(shè)計(jì)“運(yùn)動(dòng)”主題時(shí)，考慮到知識(shí)的上位、下位關(guān)系和學(xué)生的認(rèn)知可接受原則，選擇了如圖3所示的單元結(jié)構(gòu)。

圖3

教材要“幫助學(xué)生不斷擴(kuò)展和深化認(rèn)知建構(gòu)的質(zhì)和量的水平”，讓學(xué)生以教材為學(xué)習(xí)載體，從“走近物理”的啟蒙過程，轉(zhuǎn)化到“走進(jìn)物理”的核心地帶。

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)：用多樣化課程促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展

劉老師指出：重結(jié)果、輕過程會(huì)導(dǎo)致學(xué)生缺少過程的體驗(yàn)和感受，科學(xué)方法、能力的培養(yǎng)不能落實(shí)，學(xué)生對(duì)一些重要知識(shí)的理解容易膚淺。據(jù)此他提出課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)采用多樣化的教學(xué)模式。如用歸納法建立概念的模式，問題解決—從相依存的物理量中構(gòu)建新概念的模式，觀察、發(fā)現(xiàn)和解決問題的探究模式，任務(wù)驅(qū)動(dòng)—技術(shù)發(fā)明模式，觀察—猜想—收集證據(jù)—建立模型的模式，觀察—想象—理想實(shí)驗(yàn)的模式，與社會(huì)問題相聯(lián)系的課內(nèi)外結(jié)合模式等。他認(rèn)為：過程模式是非常靈活的,它體現(xiàn)著教學(xué)創(chuàng)造的本質(zhì)特征。

在如圖4所示的實(shí)驗(yàn)演示中，電源選用舊的干電池，將開關(guān)逐一閉合，讓學(xué)生觀察，提出問題。

現(xiàn)象：隨著并聯(lián)的電燈增多，燈光逐漸變暗。

問題1：電池的電動(dòng)勢(shì)一定，為什么燈光變暗？

猜想：可能電源的輸出電壓變小。

驗(yàn)證：用電壓表測(cè)量電源兩端輸出電壓，驗(yàn)證猜想。

圖4

圖5

問題2：電源輸出電壓變小的原因是什么？

點(diǎn)撥：如圖5所示，在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，能否解釋燈泡變暗的現(xiàn)象？

討論：燈泡變暗的原因是什么？

猜想：如圖6所示，電源存在內(nèi)電阻。

圖6

驗(yàn)證：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想。

本案例通過現(xiàn)象觀察，學(xué)生根據(jù)學(xué)過的部分電路歐姆定律發(fā)現(xiàn)問題，提出猜想，用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，不斷地解決新問題，建構(gòu)新的認(rèn)識(shí)。此設(shè)計(jì)就是通過“過程”來展現(xiàn)物理探究方法，突出物理思維在學(xué)習(xí)過程中的重要作用。

2.3 教學(xué)方法：綜合運(yùn)用適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方式

劉老師認(rèn)為：教學(xué)方式中“一種是學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容都是以定型的形式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者”，“一種是學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容不是給予的，在學(xué)生能夠內(nèi)化它以前，必須由他們自己去發(fā)現(xiàn)，教學(xué)資源起著學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的中介作用。”“探究和接受構(gòu)成了學(xué)習(xí)方式的一個(gè)維度，其維度的一個(gè)極端是完全親自體驗(yàn)的‘絕對(duì)’探究，另一個(gè)極端是完全接受學(xué)習(xí)。合理的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)影響教學(xué)的各種因素選擇合適的平衡點(diǎn)?！奔锤鶕?jù)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生學(xué)習(xí)能力來選擇相應(yīng)的教學(xué)方式。

如有許多植物葉子都是綠色的，人們常常說綠樹成蔭，綠色是環(huán)保的象征等等。是否可以說植物“偏愛”綠色，或者說植物的成長需要吸收綠光?在這個(gè)情境之下向?qū)W生提出問題，請(qǐng)他們進(jìn)行猜想。再進(jìn)一步提問：你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)你的猜想?如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?猜想一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)是怎樣的?請(qǐng)用光的組成、光的顏色、不透明物體的顏色等知識(shí)來解釋你的猜想。

2.4 教學(xué)支撐：多途徑開發(fā)物理教學(xué)資源

劉老師一直倡導(dǎo)開發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，提倡從校內(nèi)到校外，關(guān)注對(duì)學(xué)生身邊的自然環(huán)境和社會(huì)資源的利用；從實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到實(shí)驗(yàn)探究，關(guān)注開放實(shí)驗(yàn)和“隨手取材”的探究性實(shí)驗(yàn)建設(shè)；從教材到多媒體及網(wǎng)絡(luò)資源，關(guān)注現(xiàn)代信息資源的開發(fā)。要求做到：貼近生活，親切感強(qiáng)；程式多變，新奇有趣；材料易得，實(shí)現(xiàn)方便；物具它用，體現(xiàn)自創(chuàng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體驗(yàn)性強(qiáng)。其功能表現(xiàn)在：挖掘興趣因素，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；增強(qiáng)直接的感受和體驗(yàn)，促進(jìn)知識(shí)的意義建構(gòu)；提供自主設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。因此，劉老師要求廣大中學(xué)物理教師要多途徑開發(fā)物理教學(xué)資源，建立物理教學(xué)資源庫，為保障物理教學(xué)的順利開展提供強(qiáng)有力的教學(xué)資源和技術(shù)支撐。

3 走出物理：呈現(xiàn)物理思想

物理教育的目的不是將每個(gè)學(xué)生都培育成物理學(xué)工作者，而是提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3.1 物理學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)：促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

劉老師認(rèn)為：傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)過分強(qiáng)調(diào)總結(jié)性評(píng)價(jià)，過分強(qiáng)調(diào)甄別與選拔的功能，忽視了形成性評(píng)價(jià)，忽視了評(píng)價(jià)促使學(xué)習(xí)發(fā)展的功能。他建議：應(yīng)當(dāng)主要基于課堂的觀察和對(duì)課外作業(yè)的評(píng)閱；教師更應(yīng)當(dāng)關(guān)注那些學(xué)習(xí)困難的同學(xué)，給他們提供表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，不失時(shí)機(jī)地給予鼓勵(lì)；教師應(yīng)當(dāng)更多地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)其做出全面的評(píng)價(jià)；單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有重要的意義，這種評(píng)價(jià)可以幫助學(xué)生梳理所學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)，增進(jìn)學(xué)習(xí)興趣，改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，及時(shí)看到自己的進(jìn)步，樹立學(xué)習(xí)的信心。此外，筆試、觀察測(cè)試、操作考試，各有其優(yōu)缺點(diǎn)和特殊的功能，應(yīng)當(dāng)將它們優(yōu)化組合，與日常的多種評(píng)價(jià)手段結(jié)合起來，以達(dá)到發(fā)展學(xué)生關(guān)鍵能力的目的。

3.2 物理學(xué)習(xí)的靈魂：科學(xué)思想與人文精神的熏陶

劉老師提出：為了在物理課程中培養(yǎng)學(xué)生的情感、態(tài)度與價(jià)值觀，我們有必要全面認(rèn)識(shí)物理學(xué)潛在的人文教育功能。人文教育應(yīng)以滲透為主，關(guān)注綜合性與開放性，而不能靠灌輸形成。劉老師設(shè)計(jì)的“香蕉也可以當(dāng)釘錘用”的實(shí)驗(yàn)，就是把貼近學(xué)生生活的實(shí)例滲透到教學(xué)中，讓學(xué)生理解“物質(zhì)的性質(zhì)和功能是由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定的，更深層次的原理與系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)”，這就是一種滲透。

3.3 物理學(xué)習(xí)的精髓：智、能、人格綜合發(fā)展

劉老師認(rèn)為：物理教育應(yīng)當(dāng)“促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)、智能、人格素養(yǎng)等方面都得到發(fā)展，使每個(gè)人在社會(huì)中找到實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的位置，也能看到自己在社會(huì)中存在的價(jià)值?！痹诮虒W(xué)過程中，以物理知識(shí)和技能為載體，通過物理概念、規(guī)律的學(xué)習(xí)，積淀知識(shí)建構(gòu)過程中的情感模式、審美樣式、思維方式、操作程序與方法等，將其教育價(jià)值顯現(xiàn)出來。

3.4 物理學(xué)習(xí)的價(jià)值：提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

劉老師認(rèn)為：教學(xué)要以學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)為本，關(guān)注學(xué)科的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)與探究要植根于學(xué)生學(xué)習(xí)土壤，才能形成物理思想和觀念。因此，實(shí)驗(yàn)要凸顯其背后的思想精髓，挖掘其科學(xué)教育功能。如一個(gè)實(shí)驗(yàn)的思維線索清晰，其思想方法就能在學(xué)生心靈深處留下美好印記，提升其科學(xué)素養(yǎng)。