朱建山：“非常”实验，点燃创新的火花

文 | 王梓霖

“老师，我来点，我会点火！让我来！”一位学生急得站起来，生怕教师没有注意到自己。这是出现在广东省深圳市光明区理创实验学校物理教师朱建山课堂上的一幕。

这节课上，朱建山要教授的知识是空气的浮力。备课时他注意到，书中配有一张热气球的图片，热气球是利用轻于空气的气体来提供升力的航空器。生活中用到浮力原理的现象很多，比如学生感兴趣的孔明灯。点燃孔明灯的灯芯，内部的空气会因受热膨胀而从中间扩散，使内部空气密度比外部小，充满热空气的球体就会飞起来。朱建山设计了在课堂中“放飞”孔明灯的小实验，为了保证安全，他挑选了阻燃材料作为灯罩，并在授课前关闭了门窗，“这样孔明灯不会受到横向气流的干扰，只会在热空气的影响下垂直上升”。课堂上，不少学生跃跃欲试，想要亲手点燃灯芯，见证孔明灯的徐徐上升。

物理学科是一门以实验为基础的学科，实验不仅是物理教学的重要手段和方法，也是物理教学的重要基础和内容。好的实验不仅能使教学生动形象，更能激发学生的学习兴趣和探究热情。在朱建山的课堂上，类似的实验还有不少。二十多年里，经过不断完善和凝练，朱建山及其团队逐渐形成了“始于惊奇，濡以文化——以非常实验引领中学物理创新教育”的物理教学范式。

创新教育：让教学放飞思想

朱建山，广东省物理正高级教师，深圳市光明区理创实验学校副校长。教育部首届基础教育教学指导委员会跨学科专任委员，华南师范大学教育学部兼职教授，广东省名教师工作室主持人。曾获2019年广东省教学成果奖特等奖。

中学时期，朱建山就表现出对物理的浓厚兴趣。没课的时候，他总爱扎进学校的无线电维修兴趣小组，在拆拆装装、拼拼凑凑中学习物理知识。20世纪90年代初，朱建山从师范院校物理学专业毕业，在湖南衡阳的一所小镇中学开启了自己的教师生涯。只两三年时间，这个课上得有新意、思维又很活跃的小伙子就成为县里同龄人中的佼佼者。一次教学比赛中，县里的物理特级教师彭俊南注意到了他，彭俊南重视调动学生物理学习的兴趣，尤其鼓励学生动手操作，这与朱建山的想法不谋而合。彭俊南将他引荐到自己所在的衡阳县西渡镇二校，之后的日子里，他们一起将学校的课外科技活动小组办得有声有色。

彼时乡村学校没有像样的实验室和足够的资金支持，但有心的学生总能从身边发现一些可以用作实验器材的物品，来进行一些小发明、小创造，不时会有超出教师预期的作品出现。从这时起，朱建山就坚定了在实际操作中培养学生动手能力和创新思维的决心。只是自己要走的这条路能否抵达更远的地方，他还看不太清。

1999年第三次全国教育工作会议召开，会上提出要深化教育改革，全面推进素质教育，尤其强调发展学生的创新精神和实践能力。此时，朱建山和同事们已经带领学生开展了三四年的课外科技实践活动。研读会议精神后，挡在眼前的那层纱仿佛被揭开，他找到了自己的方向。在他看来，物理是最适合培养学生创造性思维的学科，“课堂是素质教育的主阵地”。他加入了湖南省教科所的项目，将培养学生的重心从课外科技活动转向物理课堂教学。课堂上，朱建山会带着学生做实验，让学生在实际操作中亲眼见证某一物理现象，进而深入思考。乡村学校里，朱建山自制的器材很是粗糙，但学生学得认真、“玩”得快乐。

“非常”实验：让探究始于惊奇

随着国家对教育的大力支持、对科学教育的日益重视，很多学校陆续配齐物理实验器材，一些发达地区的学校还组建了专门的实验室。开展实验的条件越来越好，实践中的效益却并没有同步提升。“物理课堂教学中存在着物理教学模式化、去情境化，实验教学地位弱化的问题。”朱建山说。尽管标准化的实验器材很是精密，但学生用过几回就不再觉得新鲜，常规的实验教学流程“高效”，但操作固定、结果可知的实验环节让不少学生的态度很快从雀跃转变为淡然，完成实验教学流程后，最多只记得某项实验证明了某条物理定律。

“亚里士多德曾说，古往今来人们开始哲理探索，都应起于对自然万物的惊异。我觉得让学生产生对物理的惊奇比灌输给他们物理规律更重要。” 朱建山说道。创新是实验的灵魂，怎样使学生享受实验探究的乐趣，成为他思考的重点。备课时，朱建山总琢磨些实验器材与学生生活贴近，但实验效果在学生意料之外的实验设计。在教授“机械能守恒”时，朱建山从教室的天花板上垂下一条绳子，将从学校体育馆里拿来的一只保龄球挂了上去。课上，朱建山将分量十足的实心球捧在手中，第一次推出去，球“砰”的一声砸回来，第二次再用力，“砰”的一声再砸回来。第三次，他靠着墙面，将球放在脑袋前，牵引的绳索绷得很紧，松手的那一刻，实心球随之摆荡，教室里传来一片惊呼——学生担心砸回来的球让老师挂彩。神奇的是，球在脑袋前停住了。一些胆大的学生兴奋起来，争先恐后地想上前尝试。为什么会有这样的差别？朱建山随后讲到了这节课的重点：在不施加推动力，只有重力做功的情形下，保龄球的重力势能和动能发生转化，但总机械能保持不变。第三次松手时朱建山没有用手推动球体，只是球体自身的重力势能发生了转换，所以最终只会停在初始位置。

这类材料源自实验室标准器材之外，流程非常态，结果非“常理”，能够令学生感到惊奇的物理实验就是“非常”实验，它是一种体现趣味性、体验性、科学性、生活化的物理实验教学活动。

“非常”实验基于课标和教材，结合生活实际加以拓展和创新，实现对课本的二次开发。当朱建山提着柠檬、橘子、西红柿等蔬果进入课堂时，学生们的眼睛亮了起来，感到新奇又疑惑。不少学生开始翻看教材，想知道老师要讲授的内容究竟是什么。教材中，这节课属于测量电源的电动势和内阻的必做实验，书中给出的方案是以旧电池为实验器材，采用小组合作的方式探究。这显然是方便且科学的，但朱建山总觉得实验得更有意思些。他将富含果酸、能够发电的蔬果引入实验，让孩子们探索影响水果电池电动势和内阻的因素有哪些，在一片欢欣的氛围中，朱建山很快完成了这节课的课程目标。

“老师，如果把两个西红柿并联起来电压会怎么改变啊？”一位学生提出疑问，这激起了其他学生的兴趣。“老师，将一个橘子中的两三瓣串联起来，电压电流会是什么样呢？”朱建山欣喜地听到一些学生提出了更深一层的问题，这说明他们不局限于课本所学，而是在实验中不断思考，生发了疑问。朱建山鼓励学生自己探究问题的答案。“那时刚好网络上有个视频，在一个橙子中插入很多根电极芯片，说会增加电压，能给手机充电。孩子们通过实验证明，这是不科学的，同一个水果里无论插入多少电极片，电压都不会改变。”学生因深入思考、主动探究、获得结论而兴奋不已的模样，深深刻在了朱建山心里。

以文化人：让课堂濡以文化

育人价值缺位是朱建山发现的又一个问题。有人说，离开学校后人们会忘掉大多数所学，最终还能留下的那部分才能被称作教育。学科知识与技能固然重要，但通过学科教学培育学生的核心素养，实现立德树人更为根本。物理学家费曼在其著作《物理学讲义》中说道：“我讲授的主要目的，不是为你们参加考试做准备——甚至不是为你们服务于工业或军事做准备，我最想做的是给出对于这个奇妙世界的一些欣赏，以及物理学家看待这个世界的方式，我相信这是现今时代里真正文化的主要部分。”在完整阅读了费曼的整套著作，读罢畅销科普读物《物理才是最好的人生指南》后，朱建山从中受到启发，更注重在课堂中渗透物理文化，以教学传递自然科学中蕴藏的“真善美”，培育学生物理学科核心素养。

除了继续由“非常”实验带领学生进行科学求证，他以爱因斯坦后悔发明原子弹的故事为例，引发学生关于科技伦理的讨论。由物理学家将复杂的生活现象凝练成简洁的物理公式，让学生体验科学之美。他梳理与教学内容相关的物理史料，借由提出某一理论的关键人物、事件和思想进行物理文化的渗透。比如在“电磁感应现象”的教学中，朱建山先演示了一个用金属汤勺缠绕电线后插入螺线管传播音乐的趣味实验，引入课题，而后模拟“历史研究”：引导学生将自己想象成法拉第，重演法拉第的失败和成功实验，猜想、假设、验证每个实验的结果。又如，在讲到“重力势能”时，一个重要的概念是“零势能面”，人们选取不同的零势能面，势能差也就会有相应变化。“这与生活的哲学类似，任何事物都有相对性。对于学生来说，当前的学习困难或考试失利仿佛是一道难以抵挡的风浪，但着眼整个人生，它不过是一阵微澜。”朱建山说。他以种种方式促使学生接受物理文化熏陶，引导他们如物理学家般主动思考、自主探索，体会并践行物理学中蕴含的人生哲理。

“融和”教学：让育人贴合时代

一次，在给其他教师进行专业培训的过程中，有位教师问朱建山：“朱老师，您讲的这些实验很有意思，但有什么作用呢？高考又不考。”朱建山回答道：“传统教学与非常实验的开展是并行不悖的。我们哪怕一个学期开展一两次这样的实验，对激发学生的探究欲和好奇心而言都有极大益处。”这位教师的问题让朱建山深受触动：“现在回忆起来，这个回答没有错，但我觉得力度或许不够。”他认为，教育的根本是育人，但如何在教学改革中保证教学的效益，让更多教师认可物理实验教学，需要进一步思考。

朱建山理解教师的担忧，“我很享受充满活力的课堂教学，学生的成绩也不错，但我不能自得其乐，而是要努力为一线教学变革作出贡献，形成可复制、可迁移、见实效、接地气的教学模式”。他给自己的“非常”实验加上了融“和”的背景，“和”意为“和谐、和美”。讨论的是课堂实验在何时引入、达成何种效果的话题，他总结了适当、适时、适度三原则，提炼了支架式、抛锚式和随机式三途径，旨在达成传统教学和实验教学的深度融合、整体和谐，助力物理课堂教学的转型。在重点课教学中，教师可采用支架式教学，提出实验的设计思路，给学生创设主动探究的空间，由学生在课内外自主操作，提升其科学探究能力、科学思维。在新课导入时，抛出一个现实生活中涉及物理知识的真实问题，激发学生的学习兴趣。而随机式教学多用于试题讲解中，在小结时引入恰当的实验，启发学生将物理思维迁移至生活。由此，朱建山的工作室还提出了“习题实验化，实验习题化”的课题：在中高考复习过程中，很多物理习题按照常规的解题思路分析起来比较困难，学生难以理解，而借助实验模拟习题中的物理情境，不仅能降低难度、帮助学生准确理解，还能激发其兴趣、缓解其备考压力。

变革课堂样态，回归育人本位，离不开每位教师的探索与实践。2022年新课标发布，提出“加强课程内容与社会生活的联系”“加强课程与生产劳动和社会实践相结合，充分发挥实践的独特育人功能”，鼓励“做中学”“用中学”“创中学”。新课标对实践应用的要求，说明新时代课程育人的内涵和质量观发生了深刻转变。而朱建山的教育理念与之深度契合，随着研究的持续深入，他和团队将继续努力改变中学物理抽象难学的现状，将物理教育从基于知识的教育延伸至基于文化的教育，以新、奇、趣、美的“非常”实验激发创新意识，为学生的终身发展打下坚实基础。