走近物理 走進物理 走出物理①
——劉炳昇物理教育思想探微

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

劉炳昇物理教育思想以“小實驗，大智慧”為特征，蘊藏著豐富的內涵，其要旨是運用實驗激發學生的好奇心和求知欲；培養學生求真求實的科學態度；形成以實驗探究為主體的科學思維能力，進而讓學生成為具備較高素養的社會人。在物理教學中踐行劉炳昇物理教育思想，可采用以下途徑：以實驗為手段來呈現物理學習素材，帶領學生走近物理；進而以實驗為教學資源來呈現物理過程，把學生帶進物理的天地；最終以實驗為抓手呈現物理思想，把學生帶出物理的局域。

1 走近物理：呈現物理學習素材

劉炳昇教授提出：興趣是產生動機的重要條件，實驗是激發學生學習物理興趣的最佳手段。物理實驗可為學生創設生動直觀的學習情境，吸引學生注意，激發學生的學習興趣和求知欲。

1.1 激發好奇：讓學生的學習在期待中開始

圖1

劉老師時常要求教學要讓學生在期待中開始物理學習之旅。如劉老師的“平面鏡”教學案例：講臺上豎直放置一塊玻璃板，玻璃板前放有一支點燃的蠟燭，板后放一只空燒杯，移動燒杯位置，點燃的蠟燭經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，學生觀察到當“蠟燭焰”沒入水中時，仍然沒有熄滅。有位老師采用了此法教學，筆者聽課時觀察到了學生渴求的表情，讓人難以忘懷。

1.2 刺激好勝：讓學生的學習在自我表現中進行

劉老師提出：以學生為主體的本質就是把學生內部動機激發出來。實驗就是“激發劑”，運用實驗來刺激學生的好勝心，激發學生的自我表現欲望，讓學生在自我表現中進行物理學習。如在平面鏡教學中，可以通過讓學生在鏡前模仿加菲貓表演，學生在表演過程中理解平面鏡成像特點的同時，使其學習內化為自身的行為動作，能深刻理解規律。

1.3 給予自信：讓學生消除迷茫，深入學習

劉老師說過：教學一旦觸及學生的情緒和意志領域，觸及學生的精神需要，就能發揮有效的作用。在教學中通過實驗情境的創設，營造良好的學習氛圍，給予學生自信，讓學生消除迷茫，深入學習。劉老師認為情境包括“物質環境和人文環境”，如學生學習“聲音的特性”“響度、音調、音色”時會出現迷茫的體驗。為此，劉老師選擇與音樂相融合、貼近學生生活的情景，提出讓學生組建小樂隊的任務，通過音樂片斷欣賞、試唱、鑒別樂器等活動，再與相關物理實驗結合起來，學生“不僅較好地理解了有關概念，而且感受到了聲音的內在美以及認識聲音這種復雜現象的思想方法。”

1.4 維護熱情：讓學生的學習在愉悅的體驗中延續

圖2

學生若對物理充滿熱情，其愉悅的體驗就會不斷延續，進而不斷獲得成就感。維護和滿足學生的物理學習熱情是一種藝術，也是一種策略。劉老師曾經將一個物理成績一直處于40分上下的學生帶到實驗室參觀，該生在實驗室中興趣盎然地做各種實驗，回家后以極大的熱情制作了多種教具和玩具。該學生做如圖2所示的“會翻跟頭的魔丸”時，在家里找不到合適的材料，于是他到處觀察和尋找代用品。偶然間發現了小膠囊，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，許多學生都圍著他轉，沒有想到一個被老師、同學看不上眼的學生居然受到如此“重視”，因而改變了該生的學習軌跡。

2 走進物理：呈現物理學習過程

劉炳昇物理教育思想集中體現在其主編的蘇科版初中物理教材中，教材大量采用了“活動”的形式，活動主要是實驗。

2.1 教材結構：從整體上把握知識教學的要求

劉老師在編寫教材過程中不“拘泥于學科知識的邏輯結構”，而是“建構有利于實現新課程目標、反映物理科學的基本思想、符合初中學生認知特點的結構。”教材編寫采用“宏觀結構”與“單元結構”相結合的方式來呈現教學內容。

“宏觀結構”方面設計的三條主線為：以物質、物質的運動和相互作用、能量三大主題構成不同層次又相互聯系的邏輯結構體系；從自然、生活到物理，從物理到社會，在寬廣的人文背景中展開，體現科學精神與人文精神的融合；展現以自主探究為核心的學習過程，從結構上體現科學探究的思想和處理探究與接受式學習的關系。在兼顧到邏輯組織結構的同時，教材還以“現象→本質→規律”的思路組織教材編寫。

在“單元結構”方面，教材的設計思路為：“從學生現有的認知水平出發，遵照學生認知特點形成建構脈絡”。讓學生跨越現有的認知局限，向著“最近發展區”躍遷，據此設計單元教學框架。如設計“運動”主題時，考慮到知識的上位、下位關系和學生的認知可接受原則，選擇了如圖3所示的單元結構。

圖3

教材要“幫助學生不斷擴展和深化認知建構的質和量的水平”，讓學生以教材為學習載體，從“走近物理”的啟蒙過程，轉化到“走進物理”的核心地帶。

2.2 教學設計：用多樣化課程促進學生思維發展

劉老師指出：重結果、輕過程會導致學生缺少過程的體驗和感受，科學方法、能力的培養不能落實，學生對一些重要知識的理解容易膚淺。據此他提出課堂教學設計應采用多樣化的教學模式。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建新概念的模式，觀察、發現和解決問題的探究模式，任務驅動—技術發明模式，觀察—猜想—收集證據—建立模型的模式，觀察—想象—理想實驗的模式，與社會問題相聯系的課內外結合模式等。他認為：過程模式是非常靈活的,它體現著教學創造的本質特征。

在如圖4所示的實驗演示中，電源選用舊的干電池，將開關逐一閉合，讓學生觀察，提出問題。

現象：隨著并聯的電燈增多，燈光逐漸變暗。

問題1：電池的電動勢一定，為什么燈光變暗？

猜想：可能電源的輸出電壓變小。

驗證：用電壓表測量電源兩端輸出電壓，驗證猜想。

圖4

圖5

問題2：電源輸出電壓變小的原因是什么？

點撥：如圖5所示，在電路中串聯一個電阻，能否解釋燈泡變暗的現象？

討論：燈泡變暗的原因是什么？

猜想：如圖6所示，電源存在內電阻。

圖6

驗證：設計實驗，驗證猜想。

本案例通過現象觀察，學生根據學過的部分電路歐姆定律發現問題，提出猜想，用實驗進行驗證，不斷地解決新問題，建構新的認識。此設計就是通過“過程”來展現物理探究方法，突出物理思維在學習過程中的重要作用。

2.3 教學方法：綜合運用適合學生學習的教學方式

劉老師認為：教學方式中“一種是學習的主要內容都是以定型的形式呈現給學習者”，“一種是學習的主要內容不是給予的，在學生能夠內化它以前，必須由他們自己去發現，教學資源起著學生學習活動的中介作用。”“探究和接受構成了學習方式的一個維度，其維度的一個極端是完全親自體驗的‘絕對’探究，另一個極端是完全接受學習。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。”即根據教學內容及學生學習能力來選擇相應的教學方式。

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?在這個情境之下向學生提出問題，請他們進行猜想。再進一步提問：你能否設計一個實驗來證實你的猜想?如何進行實驗?猜想一下實驗結果會是怎樣的?請用光的組成、光的顏色、不透明物體的顏色等知識來解釋你的猜想。

2.4 教學支撐：多途徑開發物理教學資源

劉老師一直倡導開發生活化實驗教學資源，提倡從校內到校外，關注對學生身邊的自然環境和社會資源的利用；從實驗驗證到實驗探究，關注開放實驗和“隨手取材”的探究性實驗建設；從教材到多媒體及網絡資源，關注現代信息資源的開發。要求做到：貼近生活，親切感強；程式多變，新奇有趣；材料易得，實現方便；物具它用，體現自創；結構簡單，體驗性強。其功能表現在：挖掘興趣因素，激發學習動機；增強直接的感受和體驗，促進知識的意義建構；提供自主設計的機會，培養學生的創新意識和實踐能力。因此，劉老師要求廣大中學物理教師要多途徑開發物理教學資源，建立物理教學資源庫，為保障物理教學的順利開展提供強有力的教學資源和技術支撐。

3 走出物理：呈現物理思想

物理教育的目的不是將每個學生都培育成物理學工作者，而是提升學生的科學素養。

3.1 物理學習的評價：促進學生發展

劉老師認為：傳統的學習評價過分強調總結性評價，過分強調甄別與選拔的功能，忽視了形成性評價，忽視了評價促使學習發展的功能。他建議：應當主要基于課堂的觀察和對課外作業的評閱；教師更應當關注那些學習困難的同學，給他們提供表現的機會，不失時機地給予鼓勵；教師應當更多地指導學生進行自我評價，并以此為基礎，對其做出全面的評價；單元學習評價對學生學習有重要的意義，這種評價可以幫助學生梳理所學知識的結構，增進學習興趣，改進學習方法，及時看到自己的進步，樹立學習的信心。此外，筆試、觀察測試、操作考試，各有其優缺點和特殊的功能，應當將它們優化組合，與日常的多種評價手段結合起來，以達到發展學生關鍵能力的目的。

3.2 物理學習的靈魂：科學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學生的情感、態度與價值觀，我們有必要全面認識物理學潛在的人文教育功能。人文教育應以滲透為主，關注綜合性與開放性，而不能靠灌輸形成。劉老師設計的“香蕉也可以當釘錘用”的實驗，就是把貼近學生生活的實例滲透到教學中，讓學生理解“物質的性質和功能是由物質的結構決定的，更深層次的原理與系統的功能和結構密切相關”，這就是一種滲透。

3.3 物理學習的精髓：智、能、人格綜合發展

劉老師認為：物理教育應當“促進學生在知識、智能、人格素養等方面都得到發展，使每個人在社會中找到實現自我價值的位置，也能看到自己在社會中存在的價值。”在教學過程中，以物理知識和技能為載體，通過物理概念、規律的學習，積淀知識建構過程中的情感模式、審美樣式、思維方式、操作程序與方法等，將其教育價值顯現出來。

3.4 物理學習的價值：提升學生的科學素養

劉老師認為：教學要以學生的認知特點為本，關注學科的特點。實驗與探究要植根于學生學習土壤，才能形成物理思想和觀念。因此，實驗要凸顯其背后的思想精髓，挖掘其科學教育功能。如一個實驗的思維線索清晰，其思想方法就能在學生心靈深處留下美好印記，提升其科學素養。