基于劉炳昇物理教育思想的行與思

駱波

摘要：劉炳昇教授主編的蘇科版初中物理教材是劉炳昇物理教育思想的集中體現(xiàn)。從劉教授的兩次發(fā)言管窺蠡測(cè)，探尋蘇科版初中物理教材兩個(gè)特色欄目“綜合實(shí)踐活動(dòng)”和“小結(jié)與評(píng)價(jià)”的實(shí)踐走向和價(jià)值指向：綜合實(shí)踐活動(dòng)的關(guān)鍵是架構(gòu)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)路線，小結(jié)與評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是圍繞“大概念”組織教學(xué)與評(píng)價(jià)活動(dòng)。由此，可以較好地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：劉炳昇物理教育思想 綜合實(shí)踐活動(dòng) 小結(jié)與評(píng)價(jià)

在當(dāng)前的教育背景下，教材是最基本的課程資源，是教師開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的主要參考。因此，活用教材、用活教材對(duì)發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要的實(shí)踐意義。劉炳昇教授的物理教育思想博大精深，是物理課程與教學(xué)論的一面旗幟，其主編的蘇科版初中物理教材是其物理教育思想的集中體現(xiàn)。囿于能力水平，筆者僅從劉教授在兩屆江蘇省初中物理青年教師教學(xué)基本功大賽上的發(fā)言管窺蠡測(cè)，探尋蘇科版初中物理教材兩個(gè)特色欄目“綜合實(shí)踐活動(dòng)”和“小結(jié)與評(píng)價(jià)”的實(shí)踐走向和價(jià)值指向，分享自己有關(guān)劉炳昇物理教育思想的所學(xué)、所行與所思。

一、“綜合實(shí)踐活動(dòng)”：在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中發(fā)展核心素養(yǎng)

2013年11月24日-27日，首屆江蘇省初中物理青年教師教學(xué)基本功大賽在淮安市開(kāi)明中學(xué)舉行。其中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作技能比賽的主題源自蘇科版初中物理教材中的“自制密度計(jì)”綜合實(shí)踐活動(dòng)。

（一）所學(xué)：綜合實(shí)踐活動(dòng)的課程意義

在物理教材中，設(shè)置“綜合實(shí)踐活動(dòng)”，意在突破初中物理教學(xué)中存在的如下局限：首先，我國(guó)的科學(xué)課程基本上是分科教學(xué)，學(xué)科間的綜合以及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)間的綜合學(xué)習(xí)較弱，學(xué)生綜合意識(shí)和能力的培養(yǎng)受到一定的限制;其次，我國(guó)的科學(xué)課程比較強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)的邏輯體系，科學(xué)探究學(xué)習(xí)多圍繞較小的知識(shí)點(diǎn)開(kāi)展;再次，由于課堂時(shí)間的限制，完整過(guò)程的探究學(xué)習(xí)較少，教師的引導(dǎo)性較強(qiáng)，學(xué)生發(fā)揮自主性的余地較小。

開(kāi)展物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的意義在于：（1）將物理與自然、生活、社會(huì)、技術(shù)、環(huán)境等聯(lián)系起來(lái)，有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的綜合教育。（2）開(kāi)展基于物理知識(shí)和科學(xué)方法的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，經(jīng)歷完整的探究和設(shè)計(jì)過(guò)程，有利于提升學(xué)生對(duì)科學(xué)探究和技術(shù)的理解和應(yīng)用能力。（3）為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新提供更為廣闊的空間，有利于發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的合作意識(shí)和能力。

（二）所行：架構(gòu)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)路線

不同類型的綜合實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)采用不同的設(shè)計(jì)路線：探究性活動(dòng)一般以“主題—探究—表達(dá)”的過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)，而技術(shù)與制作活動(dòng)通常以“任務(wù)—方案—評(píng)價(jià)”的方式來(lái)組織。下面以“制作簡(jiǎn)易的密度計(jì)”為例，談一談探究性綜合實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)路線。

1.主題與準(zhǔn)備。

首先，梳理本次活動(dòng)的主題內(nèi)容及活動(dòng)目標(biāo)。主題內(nèi)容：（1）制作一個(gè)簡(jiǎn)易的密度計(jì);（2）檢測(cè)刻度誤差。活動(dòng)目標(biāo)：（1）理解阿基米德原理與漂浮條件;（2）會(huì)用物理原理指導(dǎo)制作，能說(shuō)明刻度線的特點(diǎn);（3）會(huì)理論分析擴(kuò)大量程或提高精確程度的方法，并在實(shí)踐中加以檢驗(yàn)。

接著，引導(dǎo)學(xué)生分析制作原理：設(shè)密度計(jì)的橫截面積為S，測(cè)出浸入水中的深度H，則漂浮時(shí)G=ρ水gSH。若漂浮在其他液體中，則浸入深度h因液體密度的改變而改變，而重力仍與浮力大小相等，即G=ρ液gSh。聯(lián)立兩式可得h=ρ水ρ液H，據(jù)此可以對(duì)密度計(jì)進(jìn)行標(biāo)度。

活動(dòng)具有開(kāi)放性：學(xué)生可以靈活選取器材，如吸管、筷子等，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量或分析論證，找出更適宜的器材;可以依據(jù)測(cè)量需要，靈活設(shè)置密度計(jì)的量程、分度值等主要指標(biāo)。對(duì)學(xué)生提出更高的能力要求：知識(shí)上，要綜合應(yīng)用浮力、密度、二力平衡等知識(shí)來(lái)分析具體問(wèn)題;技能上，要具備較高的技術(shù)素養(yǎng)，能初步按設(shè)計(jì)制作作品，并意識(shí)到改進(jìn)的重要性。

2.設(shè)計(jì)與制作。

學(xué)生討論分析后，決定選擇吸管作為主體材料，因?yàn)槲芫哂行螤钜?guī)則、配重易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn);以鋁條或橡皮作為配重，便于剪裁。

主要制作過(guò)程如下：（1）取一根吸管，將一些鋁條剪成小段塞入作為配重，下端用蠟封口。（2）使吸管漂浮于水中，在吸管上標(biāo)出水面的位置，測(cè)量此位置到吸管下端的距離，即H。根據(jù)公式，計(jì)算出其他密度對(duì)應(yīng)的浸入深度h，并在吸管相應(yīng)位置標(biāo)記出刻度線。

提供以下問(wèn)題供學(xué)生在制作過(guò)程中交流與思考：加入配重的作用是什么？為便于計(jì)算，如何調(diào)整水中浸入深度H？標(biāo)記在吸管表面的刻度易褪去，有更好的標(biāo)記辦法嗎？旨在幫助學(xué)生體會(huì)：技術(shù)制作是在科學(xué)原理的指導(dǎo)下進(jìn)行的;制作的過(guò)程不是“按方抓藥”，需要不斷思考并加以改進(jìn)。

3.展示與評(píng)價(jià)。

（1）比一比：誰(shuí)的密度計(jì)更精確？

用天平和量筒（或?qū)嶒?yàn)室密度計(jì)）測(cè)出飽和食鹽水的密度，再用制作的密度計(jì)測(cè)量，看誰(shuí)的測(cè)量結(jié)果更精確。

（2）議一議：刻度線有什么特點(diǎn)？

將制作的密度計(jì)橫放在實(shí)物展臺(tái)上，仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)密度計(jì)刻度線的共同特點(diǎn)：上小下大、上疏下密。發(fā)現(xiàn)不同密度計(jì)刻度線的差異：粗且輕的密度計(jì)刻度線更密集。得到結(jié)論：要使兩條刻度線之間的距離大一些，以使測(cè)量結(jié)果更精確，密度計(jì)應(yīng)該細(xì)且重。

綜合實(shí)踐活動(dòng)的評(píng)價(jià)重過(guò)程、輕結(jié)果，一般采用質(zhì)性評(píng)價(jià)，動(dòng)手參與實(shí)踐的學(xué)生都值得鼓勵(lì)。匯報(bào)展示時(shí)，要圍繞主題內(nèi)容設(shè)計(jì)系列問(wèn)題，供學(xué)生深入思考和研究;也應(yīng)盡量將學(xué)生在實(shí)踐中提出的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生意識(shí)到研究和實(shí)踐是螺旋上升的動(dòng)態(tài)過(guò)程，需要持續(xù)探索、不斷優(yōu)化。

（三）所思：指向核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

綜合實(shí)踐活動(dòng)的基本定位是“以初中物理知識(shí)和能力為基礎(chǔ)，通過(guò)探究性活動(dòng)或技術(shù)設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，獲取并整合經(jīng)驗(yàn)”。綜合實(shí)踐活動(dòng)中，要幫助學(xué)生形成物理知識(shí)結(jié)構(gòu)化的穩(wěn)定認(rèn)識(shí)，如深化“物質(zhì)狀態(tài)變化與溫度密切相關(guān)”的物質(zhì)觀。在探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中，學(xué)生需要?jiǎng)?chuàng)造性地解決諸多實(shí)際問(wèn)題（如難以在電冰箱中測(cè)量不同濃度食鹽水的凝固點(diǎn)，可待其凝固后取出測(cè)量熔點(diǎn)），提升科學(xué)探究能力;需要對(duì)收集到的數(shù)據(jù)、證據(jù)解釋說(shuō)明、推理論證，從而發(fā)展科學(xué)思維;還要針對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題提出可行的解決方案（如電冰箱的節(jié)能建議），增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。

二、“小結(jié)與評(píng)價(jià)”：圍繞“大概念”發(fā)展核心素養(yǎng)

2016年11月21日-23日，第二屆江蘇省初中物理青年教師教學(xué)基本功大賽在揚(yáng)州市梅嶺中學(xué)舉行。其中，課堂教學(xué)的課題有兩個(gè)：“力與運(yùn)動(dòng)”一章和“壓強(qiáng)與浮力”一章的“小結(jié)與評(píng)價(jià)”。

（一）所學(xué)：章節(jié)復(fù)習(xí)課要從“知識(shí)”轉(zhuǎn)向“素養(yǎng)”

蘇科版初中物理教材在每章的章末設(shè)置了“小結(jié)與評(píng)價(jià)”欄目，包含兩個(gè)部分：知識(shí)梳理、反思與評(píng)價(jià)。前者重在幫助學(xué)生梳理一章的知識(shí)，并學(xué)習(xí)知識(shí)梳理的方法;后者一般通過(guò)幾個(gè)問(wèn)題，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)知識(shí)的由來(lái)，理解重要的知識(shí)內(nèi)涵，拓展科學(xué)視野。

在核心素養(yǎng)的視角下，章節(jié)復(fù)習(xí)課需要重點(diǎn)考慮如下問(wèn)題：（1）如何指引學(xué)生學(xué)習(xí)梳理物理知識(shí)的方法，形成有序的知識(shí)結(jié)構(gòu)？（2）如何幫助學(xué)生從回顧探究的過(guò)程中，領(lǐng)悟科學(xué)方法？（3）如何評(píng)價(jià)學(xué)生是否撼動(dòng)了頭腦中的前概念，是否領(lǐng)會(huì)了知識(shí)的得來(lái)過(guò)程，在解釋現(xiàn)象或解決實(shí)際問(wèn)題中是如何思考的？（4）如何滲透人文精神，關(guān)注物理文化的熏陶？

（二）所行：基于“大概念”的教學(xué)與評(píng)價(jià)

科學(xué)是復(fù)雜的，為了掌握這種復(fù)雜性，似乎需要一個(gè)由概念、理論和原理組成的巨大陣列。這是造成學(xué)生把科學(xué)看成由一些含義很小的、割裂的事實(shí)堆積而成的原因之一。要改變學(xué)生的這種“偏見(jiàn)”，把科學(xué)教育作為趨向于理解“大概念”（指可以適用于一定范圍內(nèi)物體和現(xiàn)象的概念，能夠用于解釋和預(yù)測(cè)較大范圍自然界現(xiàn)象的概念）的進(jìn)程是一種可行路徑。下面以“物質(zhì)的物理屬性”一章的復(fù)習(xí)課為例，加以說(shuō)明。

1.提取“大概念”。

任何對(duì)較少現(xiàn)象適用的概念，都可以聯(lián)系到一個(gè)適用于更多現(xiàn)象的較大概念。比如，大小相同的鐵釘與銅釘所含的物質(zhì)一樣多嗎？怎樣比較？這就要借助“質(zhì)量”的概念。如何區(qū)分表面被涂成相同顏色的鐵塊和塑料塊？一小塊鐵一定比一大塊塑料質(zhì)量大嗎？于是概念進(jìn)一步擴(kuò)大到“密度”。還有什么方法可以鑒別不同的物質(zhì)？最終概念上升為更高位的“物質(zhì)的物理屬性”。

因此，本章的復(fù)習(xí)課，要引導(dǎo)學(xué)生將相應(yīng)的物理現(xiàn)象（問(wèn)題）與對(duì)應(yīng)層級(jí)的概念建立聯(lián)系，揭示概念所反映的事物的共同本質(zhì)。提取“大概念”的過(guò)程，就是使“物理知識(shí)”逐步邁向“物理觀念”的進(jìn)程。

2.發(fā)展“大概念”。

復(fù)習(xí)不是重復(fù)，而應(yīng)幫助學(xué)生在領(lǐng)悟科學(xué)方法的過(guò)程中發(fā)展“大概念”。

比如，教師呈現(xiàn)一位學(xué)生在探究質(zhì)量與體積的關(guān)系時(shí)所收集的數(shù)據(jù)（如表1）。

方法2：作mV圖像發(fā)現(xiàn)，同種物質(zhì)的不同物體，質(zhì)量與體積成正比（在平面直角坐標(biāo)系中圖像為過(guò)原點(diǎn)的直線）;不同物質(zhì)的物體，所得直線斜率不同。

引導(dǎo)：怎樣定義一個(gè)物理量來(lái)反映物質(zhì)的這種屬性？

小結(jié)：可見(jiàn)，物體的質(zhì)量與體積之比反映了組成物體的物質(zhì)所特有的性質(zhì)。

從上述教學(xué)過(guò)程不難發(fā)現(xiàn)，基于“大概念”的物理教學(xué)具有如下特征：越來(lái)越認(rèn)識(shí)到，在解釋現(xiàn)象時(shí)需要考慮多個(gè)因素，甚至是未知的因素;更多地進(jìn)行定量觀察，以及運(yùn)用數(shù)學(xué)來(lái)提煉相互關(guān)系和加深理解;利用不能直接觀察到的抽象概念來(lái)解釋有關(guān)現(xiàn)象。

3.評(píng)價(jià)“大概念”。

評(píng)價(jià)1：我們常說(shuō)城市的人口密度比鄉(xiāng)村的大，這里所說(shuō)的“密度”與物理學(xué)中的密度有何區(qū)別？試從意義、計(jì)算公式和單位三個(gè)方面闡述。

評(píng)價(jià)2：什么樣的物理量可以被稱為物質(zhì)的物理屬性？試具體說(shuō)明。

在評(píng)價(jià)“大概念”的過(guò)程中，學(xué)生掌握了用物理方法認(rèn)識(shí)世界的思維模式，同時(shí)，認(rèn)識(shí)到：雖然物理知識(shí)會(huì)隨著新的實(shí)證發(fā)現(xiàn)而改變，但是物理知識(shí)并不是某種輿論，科學(xué)上關(guān)于現(xiàn)象發(fā)生原因的解釋必須獲得可靠的實(shí)證支持。因此，評(píng)價(jià)“大概念”，其實(shí)質(zhì)是凝練科學(xué)思維和感悟科學(xué)本質(zhì)。

（三）所思：指向核心素養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)

從課程的視角看，“章節(jié)”應(yīng)拓展為“單元”，即按照一定目標(biāo)或主題所構(gòu)成的教材與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)?zāi)K。單元是課程單位和學(xué)習(xí)單位，單元設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)將學(xué)習(xí)內(nèi)容統(tǒng)整為“有囊括性的、有意義的整體”。可以說(shuō)，單元設(shè)計(jì)處在“核心素養(yǎng)—學(xué)科素養(yǎng)—單元設(shè)計(jì)—課時(shí)計(jì)劃”這一課程發(fā)展與教學(xué)實(shí)踐鏈環(huán)中的中觀層面，是核心素養(yǎng)落地的有效載體。

為使單元設(shè)計(jì)更有效地指向核心素養(yǎng)，要依據(jù)單元目標(biāo)整合課程資源，圍繞單元“大概念”統(tǒng)整教材內(nèi)容，通過(guò)實(shí)證分析有效利用前概念開(kāi)展教學(xué)，體現(xiàn)能力立意以便促進(jìn)不同能力層次學(xué)生的發(fā)展，架構(gòu)“情境—模型—圖式”的表征模式，建設(shè)多元化、多層級(jí)的評(píng)價(jià)生態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉炳昇.在物理課程中設(shè)置“綜合實(shí)踐活動(dòng)”的意義和教學(xué)建議——以“蘇科版”物理教材中的綜合實(shí)踐活動(dòng)為例[J].物理之友，2015（1）.

[2] 劉炳昇.從“物理核心素養(yǎng)”的視角思考物理復(fù)習(xí)教學(xué)問(wèn)題[J].物理之友，2017（1）.

[3] 〔英〕溫·哈倫.以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育[M].韋鈺，譯.北京：科學(xué)普及出版社，2016.