走近物理 走进物理 走出物理①——刘炳昇物理教育思想探微

(1. 江苏省南京江北新区教育发展中心，江苏 南京 210044；2. 江苏省南京市教学研究室，江苏 南京 210001)

刘炳昇物理教育思想以“小实验，大智慧”为特征，蕴藏着丰富的内涵，其要旨是运用实验激发学生的好奇心和求知欲；培养学生求真求实的科学态度；形成以实验探究为主体的科学思维能力，进而让学生成为具备较高素养的社会人。在物理教学中践行刘炳昇物理教育思想，可采用以下途径：以实验为手段来呈现物理学习素材，带领学生走近物理；进而以实验为教学资源来呈现物理过程，把学生带进物理的天地；最终以实验为抓手呈现物理思想，把学生带出物理的局域。

1 走近物理：呈现物理学习素材

刘炳昇教授提出：兴趣是产生动机的重要条件，实验是激发学生学习物理兴趣的最佳手段。物理实验可为学生创设生动直观的学习情境，吸引学生注意，激发学生的学习兴趣和求知欲。

1.1 激发好奇：让学生的学习在期待中开始

图1

刘老师时常要求教学要让学生在期待中开始物理学习之旅。如刘老师的“平面镜”教学案例：讲台上竖直放置一块玻璃板，玻璃板前放有一支点燃的蜡烛，板后放一只空烧杯，移动烧杯位置，点燃的蜡烛经玻璃板所成的像正好在烧杯中央(如图1)。然后用另一只烧杯向空烧杯中倒水，学生观察到当“蜡烛焰”没入水中时，仍然没有熄灭。有位老师采用了此法教学，笔者听课时观察到了学生渴求的表情，让人难以忘怀。

1.2 刺激好胜：让学生的学习在自我表现中进行

刘老师提出：以学生为主体的本质就是把学生内部动机激发出来。实验就是“激发剂”，运用实验来刺激学生的好胜心，激发学生的自我表现欲望，让学生在自我表现中进行物理学习。如在平面镜教学中，可以通过让学生在镜前模仿加菲猫表演，学生在表演过程中理解平面镜成像特点的同时，使其学习内化为自身的行为动作，能深刻理解规律。

1.3 给予自信：让学生消除迷茫，深入学习

刘老师说过：教学一旦触及学生的情绪和意志领域，触及学生的精神需要，就能发挥有效的作用。在教学中通过实验情境的创设，营造良好的学习氛围，给予学生自信，让学生消除迷茫，深入学习。刘老师认为情境包括“物质环境和人文环境”，如学生学习“声音的特性”“响度、音调、音色”时会出现迷茫的体验。为此，刘老师选择与音乐相融合、贴近学生生活的情景，提出让学生组建小乐队的任务，通过音乐片断欣赏、试唱、鉴别乐器等活动，再与相关物理实验结合起来，学生“不仅较好地理解了有关概念，而且感受到了声音的内在美以及认识声音这种复杂现象的思想方法。”

1.4 维护热情：让学生的学习在愉悦的体验中延续

图2

学生若对物理充满热情，其愉悦的体验就会不断延续，进而不断获得成就感。维护和满足学生的物理学习热情是一种艺术，也是一种策略。刘老师曾经将一个物理成绩一直处于40分上下的学生带到实验室参观，该生在实验室中兴趣盎然地做各种实验，回家后以极大的热情制作了多种教具和玩具。该学生做如图2所示的“会翻跟头的魔丸”时，在家里找不到合适的材料，于是他到处观察和寻找代用品。偶然间发现了小胶囊，又找到自行车轮轴中的小弹子，装配完成后，“魔丸”在倾斜的书面上翻起了跟头，在此过程中该生的喜悦之情难以形容。在教室表演时，许多学生都围着他转，没有想到一个被老师、同学看不上眼的学生居然受到如此“重视”，因而改变了该生的学习轨迹。

2 走进物理：呈现物理学习过程

刘炳昇物理教育思想集中体现在其主编的苏科版初中物理教材中，教材大量采用了“活动”的形式，活动主要是实验。

2.1 教材结构：从整体上把握知识教学的要求

刘老师在编写教材过程中不“拘泥于学科知识的逻辑结构”，而是“建构有利于实现新课程目标、反映物理科学的基本思想、符合初中学生认知特点的结构。”教材编写采用“宏观结构”与“单元结构”相结合的方式来呈现教学内容。

“宏观结构”方面设计的三条主线为：以物质、物质的运动和相互作用、能量三大主题构成不同层次又相互联系的逻辑结构体系；从自然、生活到物理，从物理到社会，在宽广的人文背景中展开，体现科学精神与人文精神的融合；展现以自主探究为核心的学习过程，从结构上体现科学探究的思想和处理探究与接受式学习的关系。在兼顾到逻辑组织结构的同时，教材还以“现象→本质→规律”的思路组织教材编写。

在“单元结构”方面，教材的设计思路为：“从学生现有的认知水平出发，遵照学生认知特点形成建构脉络”。让学生跨越现有的认知局限，向着“最近发展区”跃迁，据此设计单元教学框架。如设计“运动”主题时，考虑到知识的上位、下位关系和学生的认知可接受原则，选择了如图3所示的单元结构。

图3

教材要“帮助学生不断扩展和深化认知建构的质和量的水平”，让学生以教材为学习载体，从“走近物理”的启蒙过程，转化到“走进物理”的核心地带。

2.2 教学设计：用多样化课程促进学生思维发展

刘老师指出：重结果、轻过程会导致学生缺少过程的体验和感受，科学方法、能力的培养不能落实，学生对一些重要知识的理解容易肤浅。据此他提出课堂教学设计应采用多样化的教学模式。如用归纳法建立概念的模式，问题解决—从相依存的物理量中构建新概念的模式，观察、发现和解决问题的探究模式，任务驱动—技术发明模式，观察—猜想—收集证据—建立模型的模式，观察—想象—理想实验的模式，与社会问题相联系的课内外结合模式等。他认为：过程模式是非常灵活的,它体现着教学创造的本质特征。

在如图4所示的实验演示中，电源选用旧的干电池，将开关逐一闭合，让学生观察，提出问题。

现象：随着并联的电灯增多，灯光逐渐变暗。

问题1：电池的电动势一定，为什么灯光变暗？

猜想：可能电源的输出电压变小。

验证：用电压表测量电源两端输出电压，验证猜想。

图4

图5

问题2：电源输出电压变小的原因是什么？

点拨：如图5所示，在电路中串联一个电阻，能否解释灯泡变暗的现象？

讨论：灯泡变暗的原因是什么？

猜想：如图6所示，电源存在内电阻。

图6

验证：设计实验，验证猜想。

本案例通过现象观察，学生根据学过的部分电路欧姆定律发现问题，提出猜想，用实验进行验证，不断地解决新问题，建构新的认识。此设计就是通过“过程”来展现物理探究方法，突出物理思维在学习过程中的重要作用。

2.3 教学方法：综合运用适合学生学习的教学方式

刘老师认为：教学方式中“一种是学习的主要内容都是以定型的形式呈现给学习者”，“一种是学习的主要内容不是给予的，在学生能够内化它以前，必须由他们自己去发现，教学资源起着学生学习活动的中介作用。”“探究和接受构成了学习方式的一个维度，其维度的一个极端是完全亲自体验的‘绝对’探究，另一个极端是完全接受学习。合理的课堂教学设计应当根据影响教学的各种因素选择合适的平衡点。”即根据教学内容及学生学习能力来选择相应的教学方式。

如有许多植物叶子都是绿色的，人们常常说绿树成荫，绿色是环保的象征等等。是否可以说植物“偏爱”绿色，或者说植物的成长需要吸收绿光?在这个情境之下向学生提出问题，请他们进行猜想。再进一步提问：你能否设计一个实验来证实你的猜想?如何进行实验?猜想一下实验结果会是怎样的?请用光的组成、光的颜色、不透明物体的颜色等知识来解释你的猜想。

2.4 教学支撑：多途径开发物理教学资源

刘老师一直倡导开发生活化实验教学资源，提倡从校内到校外，关注对学生身边的自然环境和社会资源的利用；从实验验证到实验探究，关注开放实验和“随手取材”的探究性实验建设；从教材到多媒体及网络资源，关注现代信息资源的开发。要求做到：贴近生活，亲切感强；程式多变，新奇有趣；材料易得，实现方便；物具它用，体现自创；结构简单，体验性强。其功能表现在：挖掘兴趣因素，激发学习动机；增强直接的感受和体验，促进知识的意义建构；提供自主设计的机会，培养学生的创新意识和实践能力。因此，刘老师要求广大中学物理教师要多途径开发物理教学资源，建立物理教学资源库，为保障物理教学的顺利开展提供强有力的教学资源和技术支撑。

3 走出物理：呈现物理思想

物理教育的目的不是将每个学生都培育成物理学工作者，而是提升学生的科学素养。

3.1 物理学习的评价：促进学生发展

刘老师认为：传统的学习评价过分强调总结性评价，过分强调甄别与选拔的功能，忽视了形成性评价，忽视了评价促使学习发展的功能。他建议：应当主要基于课堂的观察和对课外作业的评阅；教师更应当关注那些学习困难的同学，给他们提供表现的机会，不失时机地给予鼓励；教师应当更多地指导学生进行自我评价，并以此为基础，对其做出全面的评价；单元学习评价对学生学习有重要的意义，这种评价可以帮助学生梳理所学知识的结构，增进学习兴趣，改进学习方法，及时看到自己的进步，树立学习的信心。此外，笔试、观察测试、操作考试，各有其优缺点和特殊的功能，应当将它们优化组合，与日常的多种评价手段结合起来，以达到发展学生关键能力的目的。

3.2 物理学习的灵魂：科学思想与人文精神的熏陶

刘老师提出：为了在物理课程中培养学生的情感、态度与价值观，我们有必要全面认识物理学潜在的人文教育功能。人文教育应以渗透为主，关注综合性与开放性，而不能靠灌输形成。刘老师设计的“香蕉也可以当钉锤用”的实验，就是把贴近学生生活的实例渗透到教学中，让学生理解“物质的性质和功能是由物质的结构决定的，更深层次的原理与系统的功能和结构密切相关”，这就是一种渗透。

3.3 物理学习的精髓：智、能、人格综合发展

刘老师认为：物理教育应当“促进学生在知识、智能、人格素养等方面都得到发展，使每个人在社会中找到实现自我价值的位置，也能看到自己在社会中存在的价值。”在教学过程中，以物理知识和技能为载体，通过物理概念、规律的学习，积淀知识建构过程中的情感模式、审美样式、思维方式、操作程序与方法等，将其教育价值显现出来。

3.4 物理学习的价值：提升学生的科学素养

刘老师认为：教学要以学生的认知特点为本，关注学科的特点。实验与探究要植根于学生学习土壤，才能形成物理思想和观念。因此，实验要凸显其背后的思想精髓，挖掘其科学教育功能。如一个实验的思维线索清晰，其思想方法就能在学生心灵深处留下美好印记，提升其科学素养。