实验改变课堂——物理教学改革的实践探索

陶昌宏

(北京教科院基教研中心物理室　北京　100031)



实验改变课堂
——物理教学改革的实践探索

陶昌宏

(北京教科院基教研中心物理室北京100031)

物理学科建构了教学理论模型，其核心内容：“物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验(事实)为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点的基本特征．” 理论模型为实验改变课堂确立了突破口，系列实验研究与展示活动为改变课堂做了充分的准备．

教学理论模型实验改变课堂实验技能实验教学实验创新

实验能改变课堂吗?我们的回答是: 能！因为实验改变了世界! 伽利略所采用的“实验与逻辑推理相结合”的方法开创了物理学发展的新篇章．奥斯特、法拉第的实验发现了电与磁的关系，促使电磁学得以蓬勃发展，为人类进入电气化时代奠定了基础．

物理学的发展，科学的发展，促进人类文明．科学的应用促进人类的物质文明，获得科学结论所采用的科学方法、科学思维促进了科学进一步发展．中学物理课程的目标，提升学生的科学素养，培养学生全面发展、持续发展的能力，形成健全的品格．实现课程目标，不仅要让学生掌握一定的科学原理和结论，而且要让学生感悟、理解和掌握物理学研究问题、解决问题中所采用的科学方法和科学思维．而实验、实验教学、实验探究是展示科学方法，形成科学思维最优化的过程之一．

实验是认知的基础，实验是物理学发展的基础，实验是物理教学的基础．

1　建构教学理论模型

建构教学理论模型，为实验改变课堂奠定操作基础．将教育理念转化为教学行为，要有能够指导教师操作行为的理论依据．2005年北京市物理学科建构了教学理论模型．为实施高中新课程，为实验改变课堂奠定了重要基础．在建构教学理论模型的过程中，有如下的一些思想认识．

1.1优秀教师重要的任务要把课上好

作为优秀教师，重要的任务就是要把课上好．而上课，仅凭经验不行，因为学生群体不同，经验不能成为规律；上课，仅凭感觉不行，因为感觉是个人主观上的判断，不是科学推理的结果；上课，靠模仿不行，因为教学是师生互动，共同体验，共同创造的过程，是师生思想上的碰撞，模仿不能完成为实现教学目标所获得的体验，更不能实现创造．

将课上好，要按照教学规律进行教学设计、实施教学．物理教学有其规律吗？笔者认为，物理教学有规律，因为物理学理论有规律，学生认知有规律．

1.1.1物理学理论的内在规律

物理学包括：物理现象、物理概念、物理实验、物理规律、物理理论．这其中有规律．例如，没有物理现象则不会有物理概念，没有物理实验很难揭露物理规律．再如，没有质点、则无法定义位移，没有位移则无法定义速度，没有速度则无法定义加速度等等．因此物理学本身有其内在规律．物理教学要按照其内在规律进行．

1.1.2学生认知规律

中学生的认知有规律，一般是从简单到复杂，从具体到抽象，从感性到理性的过程．爱护学生、尊重学生重要的体现是按照学生的认识规律进行教学，这样才能使学生喜欢物理学，学会物理学的相关内容． 例如，介绍力的概念时，要从学生熟悉的、能够感知和再现的马拉车、手提水桶、磁铁吸铁钉等具体事例中，抽象出力的定义．

1.1.3学生认知的心理需求

几十年的物理教学使我真切地感受到，好奇之心人人有之，学业期待人人有之，学有所成人人向往．可以说，所有的学生都会对奇妙的物理现象感兴趣；所有的学生在启始学段、启始学期都满怀希望地去学习物理学，期待物理学习取得好成绩；所有的学生都向往能够成为用科学武装头脑，用科学方法和科学思维去做自己喜欢做的事情，去服务于社会，并立足于社会．物理教学要按照学生的心理需求激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，帮助学生树立自信心．

20多年前的一名学生曾对笔者说:“高考物理接近90分，大学学习中普物的成绩排在班上前几名，而这些都应归功于您，您使我对物理有了兴趣．”

1.1.4基础性内容的教学规律

中学物理重要的教学内容就是使学生建构概念、认识规律．没有对物理概念和物理规律的认识和理解，将无法进行物理课程的学习．而认识规律的前提是建构概念，因此物理概念是物理学的基石．物理概念具有高度抽象、高度概括、高度简洁、高度自恰的特点．由于物理概念的特点所以使学生建构概念的时候一定要让学生有清晰的感知和正确的表象．所谓感知，即客观事物通过感官在头脑中的直接反应．所谓表象，即感知的客观事物在头脑中再现的形象．

在特定的物理情景中，感知物理现象或实验事实，在头脑中形成一定程度上的直观、概括、可操作的表象，然后进行物理思维，是形成物理概念的一般性思维操作步骤，这带有一定的规律．

学生在认识规律的过程中，不仅要知道物理规律是什么？更要让学生体会在形成规律的过程中所采用的科学方法和科学思维．

物理学的魅力在于：用科学的方法探索期待的结果，在探索的过程中往往能得到意想不到的收获．

因此，物理教学要有过程．过程是让学生不仅知道结论，而且让学生体会获得结论的科学方法和科学思维．因此认识规律要经历过程，这带有一定的规律．

1.2教研工作的专业引领作用

多年的教学实践和教研工作使笔者清楚地认识到,没有理论的指导，实践活动往往是盲目的；没有理论的提升，取得的成果是不稳定的；没有理论的创新，很难站在改革的最前沿．

在主持北京市基础物理教研工作中, 如何更好地发挥特级教师的专业引领作用？如何对实践经验做出相应的理论提升？如何从教师自身的角度优化课堂教学？是笔者一段时间内认真思考，积极探索的问题．就物理学而言，具有大气、基础、普适、实用、亲切和简洁之美! 最先受益于物理学的应该是物理教师．物理教师学物理，教物理，物理教师要学会用物理学的方法指导我们的工作，指导我们的生活． 在潜移默化中，我们逐步学会了用物理学研究问题的方法，物理学解决问题的方法，解决生活中的问题， 解决物理教学中的问题．

课堂教学是一个实际的、复杂的、变化的、生成的、新鲜的、独特的系统．面对这样一个复杂系统，我们抓住其中的本质建立模型，通过对模型的研究，发现其规律，从而有效地解决教学中的实际问题．

理论模型要符合现代教育理论、贴近一线物理教师、便于指导教师的操作行为；理论模型要具有物理教育的本质特征；理论模型要继承物理教育中的优良传统； 理论模型应是一个开放、发展的系统；理论模型便于发挥物理教师的创造力．一幕幕教学情景的再现，一个个不眠之夜的冥想，一本本教学理论书籍的学习，一篇篇实践反思文章的撰写，一个个教学设计的完成，一节节课堂教学的实施．于2005年，在一种比较自然的状态下，笔者提出 “物理教学的基本特征”这一教学理论模型．

2　教学理论模型的核心内容

教学理论模型的内容以及相关的概念系统，在《高中物理教学理论与实践》 书中做了阐述．其中教学理论模型的核心内容可表示为:

“物理教学要坚持以创设问题情境为切入点，以观察实验(事实)为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点的基本特征．”

笔者是教学理论模型的第一实践人，也是忠实的实践者．在北京市以及特级教师支教的省市笔者为物理教师上数十节示范课，在实践中获得越来越多的体会，教学理论模型使自己受益非浅!

“物理教学的基本特征”的教学理论模型，成为北京市一线中学物理教师进行教学设计、实施课堂教学，乃至听课评课、撰写教学案例和教学论文等物理教学实践活动的操作指南，有力地促进了广大教师的专业成长，有效地克服了教学中存在的一些问题，推动了北京市物理学科的教学改革．

为做好“物理教学的基本特征”的实践研究，本人撰写系列文章进行解读，文章发给全市各区、县物理教研室，上传到教师研修网，在《物理教学》等杂志连载， 并在全国性的物理会议上多次做关于“物理教学的基本特征”教学理论模型的系列专题报告，理论模型与实践成果在全国中学物理教学领域产生了广泛和积极的影响．

3　教学理论模型为实验改变课堂确立了突破口

教学理论模型的建立，为一线教师进行教学设计、实施课堂教学提供了操作性依据，优化了教师的课堂教学，一些教师在教学方面逐步形成特点．但是，怎样从个人对课堂教学的优化，走向整体优化，从个人教学的特点，走向整体形成特色，进而改变物理课堂，我们意识到了．理论模型中的关键词:“情景”“实验”“思维”“探究”.其中，对改变物理课堂有重大作用的是实验、实验教学、实验探究．为此，以实验为改变课堂的突破口．在实践教学理论模型的同时，北京市基教研中心物理室有计划地实施了中学物理系列实验研究与展示活动．

4　系列实验研究与展示活动为改变课堂做了充分的准备

在北京教科院基教研中心的支持下，以北京陈经纶中学为基地，北京市中学物理教师系列实验研究与展示活动顺利开展，活动分为5个主题，每个主题历时2年．

系列实验研究从教师的实验基本技能开始，逐步深入到实验教学、实验创新、实验探究教学技能、实验探究教学创新，循序渐进的开展．到目前为止，已按时间顺序完成上述5个主题的研究． 从2005年至2015年，这一做就是十年!

每个阶段分3个层次：

第一层次：以学校教研组为单位，进行实验教学

专题研讨活动

第二层次：区、县进行实验现场比赛活动

第三层次：北京市进行实验现场比赛活动

其间，(偶数年)

2006年，举办北京市第一届中学物理教师实验技能比赛活动；

2008年，举办北京市第二届中学物理教师实验教学比赛活动；

2010年，举办北京市第三届中学物理教师实验创新比赛活动；

2012年，举办北京市第四届中学物理教师实验探究教学技能比赛活动；

2014年，举办北京市第五届中学物理教师实验探究教学创新比赛活动．

其间，(奇数年)

2007年，举办北京市第一届中学物理教师实验技能展示与表彰大会；

2009年，举办北京市第二届中学物理教师实验教学展示与表彰大会；

2011年，举办北京市第三届中学物理教师实验创新展示与表彰大会；

2013年，举办北京市第四届中学物理教师实验探究教学技能展示与表彰大会；

2015年，举办北京市第五届中学物理教师实验探究教学创新展示与表彰大会．

(1)北京市几千名中学物理教师参加了实验研究活动，区县进行了数十场的实验现场展示活动，北京市进行了10场实验现场比赛及展示活动，进行数百次实验研讨会．

(2)出版《实验改变课堂》初、高中物理一套书籍(图1)．其中精选66个实验创新作品，从实验创新的背景、研制、实验探究教学等方面做了系统阐述．

图1　出版的书籍

(3)研制、开发了数百个实验作品， 其中百余件实验作品具有创新性． 有的实验，如实验 “静摩擦系数测量规”获国家专利．

(4)实验研究的一些观点、方法、策略和技术等研究成果 ，有些发表在《物理教学》、《物理教师》等专业刊物上，有些上传到教师研修网，制成光盘发放到物理教师手中，有些案例在培训教师中做宣讲，很好地发挥成果在中学物理教学中的作用．

系列实验教学研究，在北京市中学物理教师中，营造了研究实验、研究实验教学、进行实验创新、研究实验探究的良好氛围．这种氛围有效地促进教师的专业成长，提高了物理教师的教学基本功．教师的实验研究能力有所增强，实验教学的内容不断丰富，教学中实验的次数明显增多，教学效果增强了．学生的学习兴趣提高了，视野开扩了，思维活跃了，实验能力提高了，动手能力增强了，实践能力提升了．

研究活动有力地促进了中学物理教师的专业成长． 有效地优化了课堂教学．

物理课不做实验成为很多教师难为情的事情了．物理课上，学生在建构概念、认识物理规律的过程中，能够基于实验、基于事实，这是一件十分了不起的事情，是一件伟大的事情．

以教学理论模型、系列实验研究为核心的内容先后获得获得第三届北京市教育教学成果一等奖；第四届北京市教育教学成果一等奖；第二届全国教育改革创新先锋教师奖；获首届国家级教学成果二等奖．

十年的汗水，十年的付出，十年的艰辛，不仅取得了丰硕的成果，取得了很好的实践效果．更重要的是，广大物理教师在创造实验作品的过程中，留下了非常难忘的记忆．这记忆将成为教师生涯中宝贵的财富!

1陶昌宏.高中物理教学理论与实践.北京：北京师范大学出版社,2008

2陶昌宏，秦晓文.实验改变课堂.北京：北京师范大学出版社,2012

3乔际平，续佩君.物理教育学.南昌：江西教育出版社,1992

陶昌宏(1955-)，男，特级教师，陶氏教学法创始人，中国教育学会物理教学专业委员会常务理事.

2016-08-15)

编者按：物理教学改革学术研讨会于2016.7.23～7.24日在河北大学成功举行(详见120页)，会议论文择优在本刊陆续发表.