劉炳昇科學教育研究及其啟示

(1. 廣東省嘉應學院，廣東 梅州 514015；2. 鹽城工學院，江蘇 鹽城 224051)

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

1 以實驗創新為核心，兼融低成本實驗與現代教育技術

劉炳昇先生對動手實驗具有濃厚的興趣，早在學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，琢磨實驗設計思想，挖掘實驗教育功能，他所創制的逆風行舟、下翻魔丸、上坡兔子、浮沉子等教具無不體現了精湛實驗創新思想。

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：“實驗是物理教學的重要基礎，實驗是物理教學的重要內容，實驗是物理教學的重要方法，實驗是物理教學的必要手段”，提出“挖掘興趣因素，激發學習動機；提高感知效果，培養觀察能力；突出本質因素，建立科學圖景；聯系生活實際，向相關學科滲透；加強小實驗，增強學生動手動腦的機會；加強探索性實驗，培養創造能力”，這種“實驗是物理教學不可分割的重要組成部分”的思想對我國物理教育的發展具有深遠影響。[1]

劉先生堅持以實驗創新為核心，他在《物理實驗教學多元創新中的幾個關系問題》一文中闡述了繼承與創新、探究性實驗與基礎性實驗、探究的程式與探究過程的本質、實驗技術創新與傳統實驗手段等關系，[2]為實驗創新的正確發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新靈感，更能從物理學史、其他學科或他人教具中尋找優點與不足。對于每一個看似簡單的物理教具，劉先生總能從功能拓展、優點組合、缺點補償、物理量轉換等不同視角對其進行創新與提升。

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生的生活實際，學生對此有親近感，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的傳統精髓。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，但是同樣折射出創新思想的光芒，劉先生的低成本物理實驗發散之深、聯系之廣令人嘆為觀止。

現代教育技術與傳統物理實驗相融合是中學物理實驗創新的重要方向。劉先生二十多年前便敏銳意識到中學物理實驗變革的重要動向，他不僅招收了物理教育技術方向的研究生，還親自指導學生開展物理多媒體實驗的開發、數字化實驗的研制等。現代教育技術與傳統物理實驗相融合，從某一個角度而言，其成本低、且能解決常規實驗所難以解決的可重復性、實驗進程的可調節性等問題。隨著我國科技的發展，傳感器技術日益成熟，改變著我國傳統物理實驗觀念、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化之中，鼓勵研究生以DIS系統為平臺開展中學物理實驗研究。

2 重視科學探究，以實驗探究為主線進行物理教材開發

科學探究雖然于20世紀90年代才正式引入我國，但其作為課程內容與教學方式，引領著我國科學課程改革。劉先生對科學探究等新教育理念高度敏感，領悟極其快速、高深。劉先生的實驗設計過程本身就是典型的科學探究過程，對其每一個實驗，我們均可看作是一個完整科學探究或部分科學探究。劉先生曾將浮沉子、海獅戲球等實驗進行科學探究改造，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晶，教材的編寫思路深切地反映了劉先生為人為學的基本理念。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，做人必誠的風格。該教材每節必有三、五個小科學探究，科學探究與物理內容融合極深，力避為了探究而探究之諱。這些科學探究多而不重，要而不繁，寓樂其間，頗有陶行知當年在曉莊力推“學做結合”之風。該教材很好地體現了新課改與課標的精神要旨，圖文并茂，結構明晰，很好地融合了物理知識的學科邏輯與學生的認知邏輯。全書除了有鮮明的實驗探究主線，其知識主線也體現了較好的創新，科學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態度，也可以洞悉劉先生既有深厚的實驗研究基礎，也富有厚重的人文精神與修養，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 參與編制初中科學課程標準，積極推進科學課程改革試驗

由于歷史和現實的種種原因，我國義務教育的科學課程基本為分科形態的課程，課程比較注重各學科知識體系的完整性。隨著現代科學技術和社會的發展，建立以統一性為基礎的現代綜合科學課程已成為科學課程改革的發展趨勢。2001年后，我國開始制訂義務教育科學課程標準，進行科學課程的改革試驗。出于對科學教育的深刻認識和對改革的執著追求，劉先生積極申報和參與了教育部組織的義務教育初中科學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“科學探究”和“物質科學”部分，并在《義務教育初中科學課程標準(2011年版)解讀》一書中執筆解析了這兩部分內容。為了推廣科學課程的實驗，劉先生不辭辛勞前往實驗區培訓中學教師，宣講課程標準，他特別重視通過生動的實驗演示和實例，剖析科學探究的本質特征，避免探究教學的形式化。他先后到過的實驗區有深圳、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，在參加國家義務教育科學課程(7—9年級)標準制定和科學教材編寫工作中，他對科學教育的執著追求和對科學探究的見解給我留下深刻的印象。在對中學科學教師進行課程標準和科學教材的培訓過程中，他通過生動的實驗表演和典型案例，闡述了科學探究的意義和探究教學設計的要求，深受實驗區教師的一致好評。

4 因材施教，精心提攜青年才俊

劉先生桃李滿天下，他從來不呵斥與責罵學生。他對學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來體現，從他那追求卓越的旨趣中，學生感受到他的威嚴與長者風范。他的學生有的長于理論研究，有的長于實驗設計，有的長于比較教育，有的長于教育技術，有的學生心理學基礎較好,劉先生總是充分利用并發揮學生所長進行論文選題與科學研究。劉先生非常注意給學生創造良好的學術平臺，他曾推薦多名學生到華東師范大學、華南師范大學進行博士后研究工作，推薦多名學生攻讀博士學位，并提出諸多中肯的建議。

劉先生非常注重對學生基本功的訓練與基本科研態度的培養，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，他對于物理實驗不止于表面興趣，對物理實驗現象背后的物理本質挖掘非常透徹，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論專業有所成就，必須兼融物理學、教育學、物理教學等知識。劉先生經常帶學生去中學物理課堂聽課，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

劉先生科學研究的成功經歷啟示我們，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。他對科學教育的興趣超然于物質與名利，超然于世俗的得失。第二，科研成功必須有寬廣的知識基礎。如果科研流于興趣則不容易深入，只有寬廣的知識基礎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、經濟、天文、化學、工程等不同領域，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、STEM等線索。第三，科學研究必須刻苦鉆研，身體力行。劉先生曾幾十年如一日在實驗室進行實驗設計與開發，涉獵各種實驗著作，對古今中外的經典物理實驗總能娓娓道來。

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