繼承中求創新 對立中講融合①
——淺論劉炳昇物理教育思想

(1. 南京師范大學附屬中學，江蘇 南京 210003；2. 江蘇省中小學教學研究室，江蘇 南京 210013)

眾所周知，南京師范大學劉炳昇教授對物理實驗教學情有獨鐘、造詣深厚，然而劉老師對教育的貢獻不僅是實驗儀器的創新與實驗方法的改進，更在于他將科學實踐活動的思想融入了中學物理教學，引領了中學物理課程改革。

筆者用“繼承中求創新，對立中講融合”來概括劉炳昇物理教育思想，是因為“繼承中求創新”既記錄了他的教育研究從實驗—教學—課程的軌跡，也描述了他以科學實踐活動為基礎的中學物理課程理念從萌芽—發展—成熟不斷積累的過程；而“對立中講融合”則總結了他的教育哲學內涵，這既是以科學實踐活動為基礎的中學物理課程的哲學支撐，也是他獨特教育行為的源泉。

1 繼承中求創新

1.1 構建以科學實踐活動為基礎的中學物理課程

上世紀90年代劉炳昇老師引領了我國中學探索性實驗教學的改革，作為世行貸款“師范教育發展項目—中學理科實踐教學”研討班的中方主持人，介紹國際理科實踐教學改革的成果與發展趨勢。20世紀初他又參加了教育部科學課程標準(7-9年級)的制訂工作，對科學課程中的科學探究進行研究。在這一過程中，他逐步形成了構建以科學實踐活動為基礎的中學物理課程的主張。他認為：中學物理課程從本質上屬于科學課程，它的目標是培養學生的科學素養。從科學的本質和教育的本質特征出發，中學物理課程應當體現科學實踐的思想，針對我國物理教學中實踐薄弱的狀況，構建以科學實踐活動為基礎的中學物理課程是必要的，實踐活動的范疇包含觀察、實驗、技術設計以及與科學有關的社會實踐調查等。

1995年劉炳昇老師在《中學理科實踐教學》一書中，提出按圖1的立體模型來設計理科課程，把其中的實踐活動貫穿在課程的方方面面，并指出：理科課程中的實踐活動“期望的是,用自制的設備做實驗,得到對科學更深刻、更持久的理解,從中體會實驗中的失敗和成功,體會科學家的喜悅和沮喪。對于許多學生來說,要理解實驗和理論的相互關系,自己做實驗并討論自己所做的實驗是無可替代的”，這一思想也充分地反映在蘇科版初中物理教材設計中。

圖1

1.2 以科學實踐活動為基礎的中學物理課程的主要功能和特點

(1) 把激發學生興趣、調動學生學習的內部動機放在首位

劉老師認為：能調動學生學習內部動機的三個要素是引起驚異的情感、挑起思維沖突、能在實際中應用。其中好奇心和求知欲是一個人學習和鉆研最持久的內部驅動力。因此培養學生的直覺、動手、探究興趣，是學生學好物理的關鍵，對學生的長遠發展有重要意義。

① 利用隨手取材的實驗，引導他們在活動中觀察、體驗與思考

用身邊隨手可得的器材做實驗，會使學生感到意外、驚奇，激發思維沖突，并產生學習的欲望，需要學生通過自己的觀察獲取信息,以此作為思維加工的基礎。

圖2

例如，在蘇科版物理九年級下冊“電磁感應 發電機”一節中，讓學生參與“觀察‘磁生電’現象”的活動(如圖2)，當教師用手旋轉微型電扇的葉片，學生觀察到發光二極管亮了；而當學生用手指捏住插頭的兩極，再旋轉葉片使他兩手“觸電”發麻時，由體驗引發了思考。

② 創設貼近學生生活的活動情境，促進他們積極思維

以實踐活動為基礎的中學物理課程以各種方式聯系現代生活與科學技術，旨在挖掘物理學的科學與人文教育功能，讓學生感悟到所學的物理知識對普通公民的實際價值，從而形成對科學長遠的學習動機，促進他們積極思考，提高參與科學決策的意識和能力。

例如在蘇科版物理八年級上冊“光的折射”的節導言中創設了如圖3所示的情境，這是學生常遇到而且關系到人身安全的問題，激起了學生思維沖突：為什么從岸上看，會覺得水的深度比它的實際深度要小？

圖3

③ 實踐活動要關注學生從具體到抽象的認知過程

初中學生常感到物理難學，其主要原因之一是學習內容比較抽象，為此，以實踐活動為基礎的中學物理課程對于教材中一些重、難點的安排，特別關注學生從具體到抽象的認知過程。例如，先“初識光的折射現象”，再“探究光的折射特點”；先“初識透鏡”，再“探究凸透鏡成像的規律”；先“比較物體運動的快慢”，再學習“速度”；先“體驗液體壓強的存在”，再“探究液體壓強的特點”；先由漂浮感受向上托力而初識浮力，再探究下沉是否受到浮力，從而構建浮力的概念等。由此較好地化解了學習的難點，使學生樹立信心。

(2) 關注科學探究的本質內涵

對于探究性實驗，劉老師提出要力求更好地體現探究的本質內涵而非探究形式，為此需要做到：

① 創設好情境

教師要盡量選擇能激發學生認知沖突的情景，讓學生提出問題。例如九上“物質的比熱容”的探究活動，從真實生活中“海邊沙灘中午燙而海水涼”的情景引入探究課題，教師提出“同樣都是在陽光照射下，為什么海水和沙子的溫度不一樣？”學生就會聯想到日常生活中類似的疑問，既有利調動學生的學習動機，又有利明確探究的目的和思路。

② 要為探究提供實驗技能的支撐

上例中最好先用演示實驗比較沙子和水的升溫情況，再讓學生用水和酒精做實驗。前者比較貼近情景中提出的問題，但作為學生實驗比較困難，所以由教師演示；后者換用另外兩種不同的物質，實驗比較適合學生的技能水平，為推廣到不同物質而鋪設階梯，有利于學生形成比熱容的概念。

2 交流討論，讓小結生輝

要通過積極的交流討論，把看似平淡的概念形成過程變為理解概念和發展思維的過程。例如，在凸透鏡成像的規律實驗中獲得數據以后，讓學生說一說，如果將發光物從光具座左端逐漸向凸透鏡方向移動，所成的像的性質是如何變化的？用自己的語言闡述凸透鏡成像的規律，說出區分成像性質的兩個關鍵位置以及分別是哪些性質像的分界點。

(1) 把應用知識和訓練能力的重心轉移到實踐中來

在物理教學中,筆頭練習是重要的,它能幫助學生加深對概念和規律的理解,擴展學生的知識面,培養學生的閱讀、邏輯思維、運用數學工具和文字表達的能力。在檢驗教學效果方面,還具有實施迅速方便、成本低廉、反饋信息及時等優點。然而，擅長做題的中國學生，觀察、實驗動手能力差和不會解決實際問題也是出了名的。反思我們的日常教學，包括課程的價值取向，不難發現這與學生的智能結構“畸形”有關,而這種“畸形”又是主要采取筆頭練習的教學模式必然結果。因此，中學物理教學的當務之急是應該把教學訓練的重心從筆頭練習轉移到實踐中來。

① 利用課后的小實驗、小制作、小論文、聯系實際的社會調查活動

蘇科版初中物理教材的作業(WWW)中,要求計算的題目并不多，很多都是實踐活動。例如,在學過“樂音的特性”“凸透鏡成像”后分別讓學生做如圖4、圖5的實驗，在學過“平面鏡”后讓學生制作潛望鏡；在學過“速度”后，讓學生制作“噴氣火箭”，測量其速度等。

圖4

圖5

類似的實例很多,事實表明：科學實踐訓練符合中學生的身心發展的需要、符合中學生的認識規律，而且實踐中蘊藏著極其活躍的因素和意料不到的問題,有益于活化知識和訓練思維。

② 開展形式多樣的綜合實踐活動,為學生全面而又有個性的發展提供條件

除了在課堂中關注每一個學生的學習外，提供適合于不同學生的“項目學習”是促進學生個性發展的一項策略。由于解決實際問題的過程往往是多學科、綜合性的，所以開展綜合實踐活動可以使學生體驗較為完整的探究過程和開放性技術訓練，培養創新意識，提高實踐能力。

蘇科版初中物理教材設置了系列的綜合實踐活動。這些課題具有創新性特點，對學生有一定的挑戰性。例如，“比較材料的隔聲性能”要求學生能設計比較隔聲性能的簡易實驗；“制作簡易的密度計”讓學生經歷技術設計的過程，體會科學向技術轉化的思想。由于探究方案和制作方法多樣，能為不同的學生提供施展身手的平臺，動手能力強和理論思維能力強的學生均能發揮自己的優勢。

(2) 開設實踐活動選修課

針對中學物理教學中由于一刀切而造成的學生思維水平不高的現象，劉老師認為存在的主要問題為：教學中缺少由學生自己發現問題和提出課題的訓練；教學中缺少提出猜想和假說、并自主設計實驗的訓練；實驗中很少有意識地設置能使學生觀察發現的情境,從而也就使學生喪失了觀察、思考和應用知識的機會；教學中問題的答案往往是唯一和理想化的,因此學生的思維缺乏應有的多向性和靈活性。劉老師認為應該根據學生學習中的不同需求，開設不同的課程。

1998年劉老師親自在南京金陵中學高三教改試驗班開設了物理實驗選修課程——《小型物理實驗探索研究》，1999年又在南京師大附中針對高二學生開設了同樣的課程。該課程帶有專題研究性質,為學生提供了不同類型的實驗課題,既有觀察、思考、定性實驗,如“會翻跟頭的小魔丸”“奇異的浮沉子”“靜電散花”等,又有自由選做的課題,如“電學黑箱的研究”“閃光照相的運動學研究”等，通過觀察、思考和實驗研究,最后完成小型研究報告。該課程作為一種對學生進行科學方法訓練的嘗試,經過約12周的時間完成了課程的學習，撰寫論文并進行了論文匯報和答辯。大學教授直接給中學生上選修課，這是很少見的，選修課取得了非常好的教學效果。現在，以實踐活動為主要內容的選修課在許多學校開設，例如南京師大附中江寧分校的《生活中的物理》和《實驗物理》、南京金陵匯文學校的《物理中的福爾摩斯》等課程都已開設多年，受到學生們的熱烈歡迎。

劉老師認為：實踐活動不僅能為那些筆試理論成績好的學生提供培養實踐能力的機會,而且也為那些理論成績暫時稍差的學生提供發展的可能,有利于學生個性的全面發展。應當說，劉老師關于重視實踐訓練的創意為克服題海戰術、進行個性化教學提供了切實可行的途徑。

3 對立中講融合

本世紀初我國基礎教育新課程改革快速推進，在教師耳目一新、學生興高采烈的同時，課堂教學出現了泛化探究、虛假合作、散亂活躍、低俗表揚等形式化的傾向；出現了由于對結論的追求而剝奪學生獨立思考權利、限制學生思維自由的不平等行為；出現了教師是教教材還是用教材教的困惑。面對新課程實施中出現的這些問題，劉老師多次深入一線聽課并進行調查研究，深深認識到不僅在理論上要在對立中講融合、交鋒中求統一，而且必須要落實到行動上。他從2004年就陸續提出要辯證地認識和處理課改中看似對立的6個矛盾，從而克服了那種要么肯定一切、要么否定一切的認識誤區，理清了教師在課改中反映出來的思想困惑和行為偏差，開創了中學物理課程與教學論的新局面。

(1) 學科、認知結構與心理發展的統一

劉老師認為：在兒童發展本位、社會需求本位和學科本位三者關系的權衡上，過于偏向某一個側面而不講三者融合就會犯錯誤。“學科本位”的課程觀只突出學科，只以學科知識和技能為核心，不僅忽視學生的心理特點和認知規律，忽視從綜合和整體的視角來認識自然世界，忽視社會發展對公民整體素質的長遠要求，也忽視科學思想、科學精神和科學方法教育，因此有較大局限性，不能適應現代社會為促進學生發展提高科學素養的要求。但是“學科本位”的課程觀是隨著學科體系的發展和相對完善而出現的，它使得分科課程內容結構化和系統化，從而使學生能從學科的視角深入地認識自然世界、掌握學科的知識，既便于在應用中遷移，也有其進步意義。

(2) 科學理性與人文精神的融合

20世紀后期人們開始對科學理性與人文精神的對立表現出深深的憂慮，有人甚至認為這是對現代文明的最嚴重的威脅；另一方面，脫離生活、脫離社會的科學教育使學生陷入空前的精神危機，帶來了極大的社會問題。于是尋求科學理性與人文精神的融合進入了人們的視野，科學與人文融合的課程觀逐漸形成。

劉老師認為物理學的人文教育功能體現在：① 奇妙的物理現象能有效地激發學生的好奇心和求知欲；② 通過物理學在現代生活中的應用，能使學生感受到物理學的成果正深刻地改變著人們的生活方式；③ 物理學的重大發現影響著人類社會發展的進程；④ 伴隨著物理學發展的思想方法和科學精神是對人類精神文明的巨大貢獻。

在蘇科版初中物理教材編寫中，劉老師既緊緊扣住培養學生科學素養這條主線，又帶領編寫組注重挖掘人文教育因素，關注科學思想與人文精神的熏陶，表現在：① 從教材結構上關注滲透人文教育，體現了將人文精神融合于物理知識教學的意圖。② 靈活多樣，多方聯系，提高課程的文化品位，特點是注重滲透性、綜合性和開放性，教材還在“生活·物理·社會”“信息庫”“綜合實踐活動”“WWW”等欄目中安排了人文性的內容。

4 探究式學習與接受式學習的融合

劉老師對科學探究式學習的意義、過程特征和學習目標、活動情境的設計原則、信息技術支持以及評價等問題系統地做了闡述。他認為探究學習和接受學習是學生的學習方式諸多因素中的一個維度，維度的一端是親自體驗的“絕對”探究，另一端則是完全的接受學習，合理的課堂教學設計應當根據影響教學的各種因素選擇合適的平衡點。

劉老師強調：科學探究的過程離不開應用知識和技能，所以科學探究需要接受學習；同樣，教師在講授過程中如能滲透探究的思想，就能喚起學生的學習動機，并使學生將已有的經驗和認識建立起非人為的、實質性的、有機的聯系，從而實現意義建構，所以接受式學習也需要探究學習的支撐。而且探究式學習與接受式學習各有自己的長處，例如：在過程感受和體驗上，在對科學探究的理解上，在對探究能力的培養上，探究式學習優于接受式學習；而在對知識結構的理解上，在課堂獲得知識的效率上，接受式學習優于探究式學習。因此應根據教學的需要，靈活地交替使用這兩種學習方式，才能使學生既有效地獲得和理解知識，又培養了創新意識和實踐能力。劉老師認為：“探究是一種多側面、多形式的活動，無論采取何種形式，關鍵是要體現科學探究的思想和基本特征。”他還多次深入基層學校，通過做講座和聽、評課活動對課堂探究活動進行指導，及時發現問題和解決問題，反復地糾正教學中出現的探究“神化”“泛化”與“僵化”等問題，促進了物理課程改革的健康發展。

5 觀察、動手和思考的統一

目前的物理教學，以“提前判斷”和“重復”為特征，不太關注學生是否真正理解，用機械訓練的方法、死記硬背各種題型，從而忽視了課堂教學的過程特征。劉老師認為：這種重結果、輕過程的教學不能有效調動學生的情感因素與學習動機，容易忽視態度、價值觀的培養；缺少過程體驗和感受，使得科學方法、能力的培養目標不能落實；對一些重要知識的理解容易浮淺，因此不能從實質上提高物理課堂教學質量。

劉老師提出：從思維角度看，首先應當關注激發學生的好奇心，因為它是形成學習動機的重要因素。關注學習過程，給學生更多的觀察、動手實驗、思考和交流的機會，讓學生產生認知沖突，發現和提出問題，在積極的思維中去解決問題，這對學生的長遠發展更有意義。重過程并不是不要結果，而是要用更科學、更符合學生遠期發展的方法來獲取提高教學質量的結果。

在蘇科版教材的實施過程中，劉老師設計了多樣化的課堂教學模式供教師們選擇，主要有：① 應用歸納法建立概念的模式；② 問題解決—從相依存的物理量中構建新概念的模式；③ 觀察、發現和解決問題的探究模式；④ 任務驅動—技術發明模式；⑤ 觀察—猜想—收集證據—建立模型的模式；⑥ 觀察—想象—理想實驗模式；⑦ 與社會問題相聯系的課內外結合模式。劉老師還多次開設相關講座，在江蘇省教研室主辦的“教育新時空”(名師課堂)節目中詳細講解，受到了廣大教師的歡迎。

6 評價主體與評價方式的多元融合

圖6

中學物理課程以理科實踐活動為基礎，不可避免地會遭受到考試瓶頸的約束，因此對考試命題的趨勢有必要進行引導。2009年江蘇省中考物理統一命題，出了這樣一道“非常規”的觀察題：如圖6所示，小剛將盛滿水的圓柱形透明玻璃杯貼近書本，透過玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片(圓圈中的鸚鵡圖與書本中的鸚鵡圖實際大小相等)，他所看到的虛像可能是( )。

由于涉及柱形透鏡，許多“好”學生都答錯了，而有的學生靈機一動用身邊的玻璃杯甚至礦泉水瓶試一試卻選對了，引起了是否“超綱”、投機取巧的爭論。劉老師從對課程標準要求的理解、學生的生活經驗和培養學生觀察、想象能力的角度肯定了該題的命題方向。

劉老師認為在傳統學習評價中，主體錯位、手段單一、內容狹窄、功能不全，過分強調甄別與選拔，容易挫傷學生的學習積極性。為了促進學生學習發展，必須實現評價主體多元化、內容拓展化、手段多樣化，除了筆試之外，還可以采用實踐技能考查、綜合性活動的交流和匯報以及成長檔案等方式。

劉炳昇老師的物理教育思想豐富多彩、博大精深，在實踐中產生、發展，為中學物理教育改革做出了卓越的貢獻！