初中物理教学中融入刘炳升实验教育思想的初步探索(周志)

初中物理教学中融入刘炳昇实验教育思想的初步探索周志叶兵陆建隆•新一轮基础教育课程与教学改革实施10年有余，要总结和评价这次课改发生的变化和取得的成就，借用2011年12月1日，江苏省教育厅胡金波副厅长在无锡惠山区十年课改回顾与展望研讨会上的讲话再合适不过了.胡厅长指出：十年课改，给江苏基础教育注入了活力，带来了显著变化。•概括起来有四个方面：•一是江苏基础教育整体面貌的显著变化，用“提供适合学生的教育”代替了“提供适合教育的学生”；•二是带来了江苏基础教育“生态面貌”的显著变化，用“遵循规律，拥有尊严”代替了“单一苦干，片面流汗”；•三是带来了江苏基础教育工作者精神面貌的显著变化，用“关注能力，关注会学”代替了“关注分数，关注学会”；•四是带来了江苏基础教育课堂面貌的显著变化，用“自主合作探究”代替了“他主训练灌输”，呈现出“学生动起来，教师跑起来，课堂活起来，校园乐起来，社会笑起来”的生动局面。•胡厅长指出：•江苏课改的显著特点是理念先行，•突出成就是教师成长。•鲜明标志是质量提升。•重要突破是模式更新。•体现了“给学生以自由，有自由才有选择；给学生以兴趣，有兴趣才有学习；给学生以主动，有主动才有进步；给学生以探究，有探究才有创新”。把培养学生的创新精神和实践能力作为“比其它所有目标都重要”的“第一目标”。•我省中学物理课程与教学改革实施10年来同样取得了重要成绩，而这些成就的取得，与广大物理教育工作者的辛勤努力和大胆探索分不开的，更与刘炳昇教授的多年探索研究与大力指导分不开的。刘教授长期从事中学物理课程与教学的研究，特别是实验教学的研究，几十年如一日，形成了独具特色的，意义重大、影响深远的实验教育思想。1“苏科版”义务教育阶段初中物理课标教材简介•教材编写着力突出了三条主线。•其一是“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。”•其二是“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。”•其三是“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的关系”[1]。•教材编写不仅结构上充分体现了新课程改革的理念，还从内容上突出了物理科学素养的培养与形成。教材从教学资源呈现，到物理概念、规律和观念的阐述都在其背后沉淀着丰富的物理学基本思想，充分反映了物理学科的特点及物理课程的价值。“苏科版”教材的编写着力体现物理教育的灵魂，即将科学理性与人文精神有机融合。•此外，教材在激发学生学习物理的兴趣方面也具有独特的作用，得到了绝大多数初中物理教师、学生以及家长的高度评价与认同。从物理教学实践活动来看，随着教师使用教材时间的变化，教师的教学观念和教学方法逐渐地发生了一些变化。•多数教师经历了从“教教材”到“用教材教”，从“重视知识传承，忽视过程方法”到“知识与技能共进，过程与方法同行”的转变过程。教师遇到教材中有关陈述相关过程（不是学生经历的相关过程）之后就给出结果的内容时，在教学中都能够进行再创造，跳出了重结果的圈子，设计一些富有创见性的教学过程来引导学生进入物理学习的境界之中。教师依据“苏科版教材”进行教学设计时，通常既把它作为“教科书”也把它作为教学过程的一个重要资源来使用，而不是生硬地“教教材”。2刘教授物理实验教育思想探索•笔者和许多物理老师一样，曾多次聆听刘教授报告，和刘教授一起合作编写、讨论教材，一起开展教学实践和研讨活动。笔者在和刘教授接触、研讨过程中，深深感受到刘教授在实验探索和实验教育研究中所表现出的大智慧，在研读刘教授的著作和论文后，我们认为刘炳昇教授的物理实验教育思想主要体现在以下几个方面。2.1强调实验的科学素养教育功能的开发与研究•刘教授认为，实验在学生发展过程中的作用是不可替代的。他指出：实验、理论思维、数学工具的应用，这是物理学科学方法的重要特点。实验可以简化、钝化、强化、加速或减缓、重复与再现物理过程，有利于激发学生的好奇心和求知欲，培养学生的学习兴趣，创设有效获取和掌握知识的学习环境；实验是培养学生各种能力和训练科学方法的有利途径，有利于培养学生良好的道德素养和科学作风。••在刘教授主编的苏科版初中物理教材中，充分体现了了加强实践和探究活动、发展学生的创新意识和实践能力这一原则。教材中安排的“读一读”、“试一试”、“想一想”、“做一做”、“画一画”、“看一看”、“猜一猜”、“观察与思考”等栏目，无不体现了他的实验教育思想，而教材精心设计的七个特色栏目，更反映了苏科版别具一格的个性色彩，进一步彰显了刘教授的实验在培养学生的科学素养方面是不可替代的这一重要思想。2.2注重全面开发实验的教学功能，特别关注激发孩子的好奇心和求知欲•刘教授在多部著作中都明确指出：好奇心是与生俱来的，但不可能自然而然地保持和发展好奇心；好奇心只有在一定条件下才可以转化为求知欲，进而发展为科学的兴趣，由此形成的动机是一种内部的驱动力。•而物理实验则是激发学生的好奇心和求知欲的最佳途径，要按照直觉诱发—动手参与---探究提升层次进行，全面培养和提升学生的直觉兴趣、操作兴趣和理论探究兴趣。通过生活中诸多奇妙现象，培养学生的观察兴趣，用最平常的东西引导学生获得不平常的发现。•苏科版教材中通过多种形式，如丰富多彩的插图、贴近学生生活实际的实验案例、现代科技成果展示、社会调查、撰写科技小论文等，课内课外相结合以达到保持学生的好奇心，进而把好奇心转化为求知欲，激发学生的学习本能，培养学生的科学探究精神和创新意识•为此，刘教授设计了许多看似非常简单、却能给实验者意想不到的发现的小实验，•如教材中选入了两个出乎意料的的实验。哪支蜡烛先灭的实验和盛满水的杯子里能放入多少回形针的实验，与日常生活经验和猜想明显不符合的实验现象让同学们感到惊讶，并带着这种好奇心步入物理学习中。2.3关注体现实验探究的本质，赋予“验证性”实验以探索的思想内涵•从上世纪90年代开始对探索性实验的研究到现在对“科学探究”的研究，刘教授的观念总体是一致的。上世纪后期，当许多人主张用探索性实验替代验证性实验的时候，他发表了“论验证性实验的思想”的文章，从科学发现的过程论证了验证性实验的地位，辩证地指出，不是要否定验证性实验，而是应赋予它探索的思想。文章从科学方法的高度阐述了研究实验的意义，还从培养人的角度研究实验的意义。认为培养创新性的人才，需要让学生通过实验学习探索的思想和方法，但创设的情景需要符合学生的特点。2.4着力追求实验体现“真实美和简单美”的真谛•刘教授一直希望让学生感受真实自然现象和实验现象的美感，提倡用简单的器材获得意想不到的发现和收获。如在利用水滴和凸透镜自制水滴显微镜（图a）时，用它进行观察头发丝、昆虫的翅膀，所观察到的现象让同学们感到意外和惊讶，极大的激发学生的学习兴趣。又如用手指在高脚杯杯口进行摩擦（图b），•会发出声音，随着高脚酒杯中加入不同量的水，会产生音调不同的声音，学生感觉很神奇，完成实验很有成就感。再如用漏斗向下吹乒乓球的实验（图c），在试验前学生猜想不吹气乒乓球都会掉下来，吹气一定下落的更快，但是当体验后发现吹气时并不会落下，而且越是用力乒乓球和漏斗贴的越紧。这些实验都是简单的实验器材，意外的现象，让学生感受到物理实验的魅力和神奇。图b图c图a3中学物理教学中有机融入刘炳昇实验教育思想的建议•长期以来，由于对物理实验教学认识的偏差、实验器材的匮乏和中高考对实验的考查方式的影响，中学物理实验在绝大多数学校没有得到应有的重视，作为物理学理论的重要基础、培养学生观察、分析、理解能力、终生学习能力和学生形成科学价值观的最为重要的教学手段-物理实验被淡化甚至放弃了。因此，在大力倡导新课程理念的今天，研究刘教授物理实验教育思想，对促进中学物理实验教学、践行新课程理念、培养学生观察能力、动手能力，激发学生的学习兴趣和学习内驱力，使学生养成科学的学习态度、热爱科学献身科学的品质，进而提高物理课堂教学的有效性以及对教师自身专业发展无疑具有重要的现实意义和深远的影响。3.1进一步认识和发挥实验在物理教学中的作用•新课程理念突出了学生的主体地位，强调激发学生的学习兴趣。让学生自主学习、探究学习，合作学习。但是，如何激发学生的学习兴趣？如何持久保持学生的好奇心与求知欲？单纯的理论说教是不可能实现的。刘教授的“小实验、大智慧”思想可以帮助我们解决这一困惑，用学生喜闻乐见的且与学生生活密切相关的实验来实现是最有效的途径。•但事实上，在我们的课堂教学过程中，实验特别是探究性实验没有得到应有的重视。虽然许多教师用多媒体展示还原实验过程，进行模拟实验，让学生看到明显的实验现象，但与实际实验操作相比，缺少了真实性和震撼力，缺少了让学生发现问题、分析问题和解决问题的机会，更重要的是学生失去了动手操作的机会，无法感悟实验过程的艰辛、无法使学生感受试验成功的喜悦，失去了动手操作能力得到提升的机遇。•另外，刘教授的实验教育思想还将实验教育延伸至课外，扩大实验教学的外延，培养了学生观察生活、体验生活和思考生活的情感态度，使学生能够留意生活中的点滴小事，能够从生活中一些看似平凡的“小”事情中挖掘出“大”道理，并且把课内所获得的知识和技能应用于生活实践中。通过实验创设情境，提高学生的求知欲望。如在《压强》一节内容引入时，利用人躺在钉板上的视频激发学生的好奇心，学生看完感到意外和惊奇，接着老师用自制的钉板让学生来亲自体验，体验光着脚站在钉板上的感受。这让体验者和其他同学在紧张、兴奋的情绪中见证实验，有着积极的心态和强烈的求知欲进入研究压强的新课学习。3.2进一步加强物理实验教学•许多一线教师，对物理实验的重要性认识不足，物理学是一门实验科学，任何物理规律的建立，都必须经过实验的验证，物理规律的建立两大类型：理论物理学家运用严密的理论分析和数学推导，建立新的物理学理论，必须经过实验验证才能得到世人的公认；长期的实践或者实验物理学家发现了某些实验现象，需要建立新的物理学理论来给以正确的解释，从而导致了新的物理学理论的建立。离开物理实验作为基础与支撑，物理学理论只能是空中楼阁，是无源之水、无本之木。•而目前物理教学的实际现状是物理实验远离了中学课堂，可有可无，大量的演示实验被取消了或者用多媒体展示而替代了，实验教学没有得到足够重视，当然这也是与中考物理学科的尴尬地位、物理实验的考察方式和实验所占分值偏小等原因有关的。研究刘教授的物理实验教育思想，就是为了纠正物理教师重理论轻实验的错误的教学观念，引导大家通过实验使学生喜欢物理进而热爱物理，认真学习物理，尤其是新课程强调为学生终身发展奠基，让学生由“学会”到“会学”，物理实验的作用是无法替代的。•例如，在学习探究凸透镜的成像规律时，传统的做法是教师在台上演示，学生在座位上观察并总结。这样做有几个问题难以解决：①所成实像光亮度不够，即使课室用上遮光布，中后排学生仍然难以看清。②成在像屏上的实像，处在不同角度的学生的观察效果有很大的不同。③光具座上的标尺刻度较小，学生难以看清。④光具座的放置方向很难做到“两全其美”。若使光屏垂直于学生的观察视线（即平行于黑板），则学生无法看到光具座上的刻度，且蜡烛、凸透镜和光屏可能互相遮挡；若使光屏平行于学生的观察视线（即垂直于黑板），虽然学生可正面看到光具座上的刻度，但由于观察视线不和实像平面垂直，又大大削弱了实验的观察效果。•如果我们教学中把以上实验改为学生分组实验，利用现有的光具座、蜡烛和凸透镜等仪器，让学生每两人为一小组，使教师的演示和学生分组实验观察互相配合进行，学生的观察效果就会大大增强，在此基础上加以总结并得出结论就变得顺理成章，同时，由于学生直接“参与”了实验，增加了创造体验，印象一定比只看老师演示深刻得多。这样的课，同学们不仅将他们所学的知识融会贯通，而且感觉到既轻松愉快又生动活泼，透彻理解并掌握了相关规律，突破学习中的难点，深受同学们的喜爱。3.3实验教学中重视继承基础上的创新•由于人们对实验的轻视，学校实验室的设备陈旧，有的设备已经多年没有更新，上个世纪六七十年代的设备仍没退休，超期