继承中求创新 对立中讲融合①
——浅论刘炳昇物理教育思想

(1. 南京师范大学附属中学，江苏 南京 210003；2. 江苏省中小学教学研究室，江苏 南京 210013)

众所周知，南京师范大学刘炳昇教授对物理实验教学情有独钟、造诣深厚，然而刘老师对教育的贡献不仅是实验仪器的创新与实验方法的改进，更在于他将科学实践活动的思想融入了中学物理教学，引领了中学物理课程改革。

笔者用“继承中求创新，对立中讲融合”来概括刘炳昇物理教育思想，是因为“继承中求创新”既记录了他的教育研究从实验—教学—课程的轨迹，也描述了他以科学实践活动为基础的中学物理课程理念从萌芽—发展—成熟不断积累的过程；而“对立中讲融合”则总结了他的教育哲学内涵，这既是以科学实践活动为基础的中学物理课程的哲学支撑，也是他独特教育行为的源泉。

1 继承中求创新

1.1 构建以科学实践活动为基础的中学物理课程

上世纪90年代刘炳昇老师引领了我国中学探索性实验教学的改革，作为世行贷款“师范教育发展项目—中学理科实践教学”研讨班的中方主持人，介绍国际理科实践教学改革的成果与发展趋势。20世纪初他又参加了教育部科学课程标准(7-9年级)的制订工作，对科学课程中的科学探究进行研究。在这一过程中，他逐步形成了构建以科学实践活动为基础的中学物理课程的主张。他认为：中学物理课程从本质上属于科学课程，它的目标是培养学生的科学素养。从科学的本质和教育的本质特征出发，中学物理课程应当体现科学实践的思想，针对我国物理教学中实践薄弱的状况，构建以科学实践活动为基础的中学物理课程是必要的，实践活动的范畴包含观察、实验、技术设计以及与科学有关的社会实践调查等。

1995年刘炳昇老师在《中学理科实践教学》一书中，提出按图1的立体模型来设计理科课程，把其中的实践活动贯穿在课程的方方面面，并指出：理科课程中的实践活动“期望的是,用自制的设备做实验,得到对科学更深刻、更持久的理解,从中体会实验中的失败和成功,体会科学家的喜悦和沮丧。对于许多学生来说,要理解实验和理论的相互关系,自己做实验并讨论自己所做的实验是无可替代的”，这一思想也充分地反映在苏科版初中物理教材设计中。

图1

1.2 以科学实践活动为基础的中学物理课程的主要功能和特点

(1) 把激发学生兴趣、调动学生学习的内部动机放在首位

刘老师认为：能调动学生学习内部动机的三个要素是引起惊异的情感、挑起思维冲突、能在实际中应用。其中好奇心和求知欲是一个人学习和钻研最持久的内部驱动力。因此培养学生的直觉、动手、探究兴趣，是学生学好物理的关键，对学生的长远发展有重要意义。

① 利用随手取材的实验，引导他们在活动中观察、体验与思考

用身边随手可得的器材做实验，会使学生感到意外、惊奇，激发思维冲突，并产生学习的欲望，需要学生通过自己的观察获取信息,以此作为思维加工的基础。

图2

例如，在苏科版物理九年级下册“电磁感应 发电机”一节中，让学生参与“观察‘磁生电’现象”的活动(如图2)，当教师用手旋转微型电扇的叶片，学生观察到发光二极管亮了；而当学生用手指捏住插头的两极，再旋转叶片使他两手“触电”发麻时，由体验引发了思考。

② 创设贴近学生生活的活动情境，促进他们积极思维

以实践活动为基础的中学物理课程以各种方式联系现代生活与科学技术，旨在挖掘物理学的科学与人文教育功能，让学生感悟到所学的物理知识对普通公民的实际价值，从而形成对科学长远的学习动机，促进他们积极思考，提高参与科学决策的意识和能力。

例如在苏科版物理八年级上册“光的折射”的节导言中创设了如图3所示的情境，这是学生常遇到而且关系到人身安全的问题，激起了学生思维冲突：为什么从岸上看，会觉得水的深度比它的实际深度要小？

图3

③ 实践活动要关注学生从具体到抽象的认知过程

初中学生常感到物理难学，其主要原因之一是学习内容比较抽象，为此，以实践活动为基础的中学物理课程对于教材中一些重、难点的安排，特别关注学生从具体到抽象的认知过程。例如，先“初识光的折射现象”，再“探究光的折射特点”；先“初识透镜”，再“探究凸透镜成像的规律”；先“比较物体运动的快慢”，再学习“速度”；先“体验液体压强的存在”，再“探究液体压强的特点”；先由漂浮感受向上托力而初识浮力，再探究下沉是否受到浮力，从而构建浮力的概念等。由此较好地化解了学习的难点，使学生树立信心。

(2) 关注科学探究的本质内涵

对于探究性实验，刘老师提出要力求更好地体现探究的本质内涵而非探究形式，为此需要做到：

① 创设好情境

教师要尽量选择能激发学生认知冲突的情景，让学生提出问题。例如九上“物质的比热容”的探究活动，从真实生活中“海边沙滩中午烫而海水凉”的情景引入探究课题，教师提出“同样都是在阳光照射下，为什么海水和沙子的温度不一样？”学生就会联想到日常生活中类似的疑问，既有利调动学生的学习动机，又有利明确探究的目的和思路。

② 要为探究提供实验技能的支撑

上例中最好先用演示实验比较沙子和水的升温情况，再让学生用水和酒精做实验。前者比较贴近情景中提出的问题，但作为学生实验比较困难，所以由教师演示；后者换用另外两种不同的物质，实验比较适合学生的技能水平，为推广到不同物质而铺设阶梯，有利于学生形成比热容的概念。

2 交流讨论，让小结生辉

要通过积极的交流讨论，把看似平淡的概念形成过程变为理解概念和发展思维的过程。例如，在凸透镜成像的规律实验中获得数据以后，让学生说一说，如果将发光物从光具座左端逐渐向凸透镜方向移动，所成的像的性质是如何变化的？用自己的语言阐述凸透镜成像的规律，说出区分成像性质的两个关键位置以及分别是哪些性质像的分界点。

(1) 把应用知识和训练能力的重心转移到实践中来

在物理教学中,笔头练习是重要的,它能帮助学生加深对概念和规律的理解,扩展学生的知识面,培养学生的阅读、逻辑思维、运用数学工具和文字表达的能力。在检验教学效果方面,还具有实施迅速方便、成本低廉、反馈信息及时等优点。然而，擅长做题的中国学生，观察、实验动手能力差和不会解决实际问题也是出了名的。反思我们的日常教学，包括课程的价值取向，不难发现这与学生的智能结构“畸形”有关,而这种“畸形”又是主要采取笔头练习的教学模式必然结果。因此，中学物理教学的当务之急是应该把教学训练的重心从笔头练习转移到实践中来。

① 利用课后的小实验、小制作、小论文、联系实际的社会调查活动

苏科版初中物理教材的作业(WWW)中,要求计算的题目并不多，很多都是实践活动。例如,在学过“乐音的特性”“凸透镜成像”后分别让学生做如图4、图5的实验，在学过“平面镜”后让学生制作潜望镜；在学过“速度”后，让学生制作“喷气火箭”，测量其速度等。

图4

图5

类似的实例很多,事实表明：科学实践训练符合中学生的身心发展的需要、符合中学生的认识规律，而且实践中蕴藏着极其活跃的因素和意料不到的问题,有益于活化知识和训练思维。

② 开展形式多样的综合实践活动,为学生全面而又有个性的发展提供条件

除了在课堂中关注每一个学生的学习外，提供适合于不同学生的“项目学习”是促进学生个性发展的一项策略。由于解决实际问题的过程往往是多学科、综合性的，所以开展综合实践活动可以使学生体验较为完整的探究过程和开放性技术训练，培养创新意识，提高实践能力。

苏科版初中物理教材设置了系列的综合实践活动。这些课题具有创新性特点，对学生有一定的挑战性。例如，“比较材料的隔声性能”要求学生能设计比较隔声性能的简易实验；“制作简易的密度计”让学生经历技术设计的过程，体会科学向技术转化的思想。由于探究方案和制作方法多样，能为不同的学生提供施展身手的平台，动手能力强和理论思维能力强的学生均能发挥自己的优势。

(2) 开设实践活动选修课

针对中学物理教学中由于一刀切而造成的学生思维水平不高的现象，刘老师认为存在的主要问题为：教学中缺少由学生自己发现问题和提出课题的训练；教学中缺少提出猜想和假说、并自主设计实验的训练；实验中很少有意识地设置能使学生观察发现的情境,从而也就使学生丧失了观察、思考和应用知识的机会；教学中问题的答案往往是唯一和理想化的,因此学生的思维缺乏应有的多向性和灵活性。刘老师认为应该根据学生学习中的不同需求，开设不同的课程。

1998年刘老师亲自在南京金陵中学高三教改试验班开设了物理实验选修课程——《小型物理实验探索研究》，1999年又在南京师大附中针对高二学生开设了同样的课程。该课程带有专题研究性质,为学生提供了不同类型的实验课题,既有观察、思考、定性实验,如“会翻跟头的小魔丸”“奇异的浮沉子”“静电散花”等,又有自由选做的课题,如“电学黑箱的研究”“闪光照相的运动学研究”等，通过观察、思考和实验研究,最后完成小型研究报告。该课程作为一种对学生进行科学方法训练的尝试,经过约12周的时间完成了课程的学习，撰写论文并进行了论文汇报和答辩。大学教授直接给中学生上选修课，这是很少见的，选修课取得了非常好的教学效果。现在，以实践活动为主要内容的选修课在许多学校开设，例如南京师大附中江宁分校的《生活中的物理》和《实验物理》、南京金陵汇文学校的《物理中的福尔摩斯》等课程都已开设多年，受到学生们的热烈欢迎。

刘老师认为：实践活动不仅能为那些笔试理论成绩好的学生提供培养实践能力的机会,而且也为那些理论成绩暂时稍差的学生提供发展的可能,有利于学生个性的全面发展。应当说，刘老师关于重视实践训练的创意为克服题海战术、进行个性化教学提供了切实可行的途径。

3 对立中讲融合

本世纪初我国基础教育新课程改革快速推进，在教师耳目一新、学生兴高采烈的同时，课堂教学出现了泛化探究、虚假合作、散乱活跃、低俗表扬等形式化的倾向；出现了由于对结论的追求而剥夺学生独立思考权利、限制学生思维自由的不平等行为；出现了教师是教教材还是用教材教的困惑。面对新课程实施中出现的这些问题，刘老师多次深入一线听课并进行调查研究，深深认识到不仅在理论上要在对立中讲融合、交锋中求统一，而且必须要落实到行动上。他从2004年就陆续提出要辩证地认识和处理课改中看似对立的6个矛盾，从而克服了那种要么肯定一切、要么否定一切的认识误区，理清了教师在课改中反映出来的思想困惑和行为偏差，开创了中学物理课程与教学论的新局面。

(1) 学科、认知结构与心理发展的统一

刘老师认为：在儿童发展本位、社会需求本位和学科本位三者关系的权衡上，过于偏向某一个侧面而不讲三者融合就会犯错误。“学科本位”的课程观只突出学科，只以学科知识和技能为核心，不仅忽视学生的心理特点和认知规律，忽视从综合和整体的视角来认识自然世界，忽视社会发展对公民整体素质的长远要求，也忽视科学思想、科学精神和科学方法教育，因此有较大局限性，不能适应现代社会为促进学生发展提高科学素养的要求。但是“学科本位”的课程观是随着学科体系的发展和相对完善而出现的，它使得分科课程内容结构化和系统化，从而使学生能从学科的视角深入地认识自然世界、掌握学科的知识，既便于在应用中迁移，也有其进步意义。

(2) 科学理性与人文精神的融合

20世纪后期人们开始对科学理性与人文精神的对立表现出深深的忧虑，有人甚至认为这是对现代文明的最严重的威胁；另一方面，脱离生活、脱离社会的科学教育使学生陷入空前的精神危机，带来了极大的社会问题。于是寻求科学理性与人文精神的融合进入了人们的视野，科学与人文融合的课程观逐渐形成。

刘老师认为物理学的人文教育功能体现在：① 奇妙的物理现象能有效地激发学生的好奇心和求知欲；② 通过物理学在现代生活中的应用，能使学生感受到物理学的成果正深刻地改变着人们的生活方式；③ 物理学的重大发现影响着人类社会发展的进程；④ 伴随着物理学发展的思想方法和科学精神是对人类精神文明的巨大贡献。

在苏科版初中物理教材编写中，刘老师既紧紧扣住培养学生科学素养这条主线，又带领编写组注重挖掘人文教育因素，关注科学思想与人文精神的熏陶，表现在：① 从教材结构上关注渗透人文教育，体现了将人文精神融合于物理知识教学的意图。② 灵活多样，多方联系，提高课程的文化品位，特点是注重渗透性、综合性和开放性，教材还在“生活·物理·社会”“信息库”“综合实践活动”“WWW”等栏目中安排了人文性的内容。

4 探究式学习与接受式学习的融合

刘老师对科学探究式学习的意义、过程特征和学习目标、活动情境的设计原则、信息技术支持以及评价等问题系统地做了阐述。他认为探究学习和接受学习是学生的学习方式诸多因素中的一个维度，维度的一端是亲自体验的“绝对”探究，另一端则是完全的接受学习，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。

刘老师强调：科学探究的过程离不开应用知识和技能，所以科学探究需要接受学习；同样，教师在讲授过程中如能渗透探究的思想，就能唤起学生的学习动机，并使学生将已有的经验和认识建立起非人为的、实质性的、有机的联系，从而实现意义建构，所以接受式学习也需要探究学习的支撑。而且探究式学习与接受式学习各有自己的长处，例如：在过程感受和体验上，在对科学探究的理解上，在对探究能力的培养上，探究式学习优于接受式学习；而在对知识结构的理解上，在课堂获得知识的效率上，接受式学习优于探究式学习。因此应根据教学的需要，灵活地交替使用这两种学习方式，才能使学生既有效地获得和理解知识，又培养了创新意识和实践能力。刘老师认为：“探究是一种多侧面、多形式的活动，无论采取何种形式，关键是要体现科学探究的思想和基本特征。”他还多次深入基层学校，通过做讲座和听、评课活动对课堂探究活动进行指导，及时发现问题和解决问题，反复地纠正教学中出现的探究“神化”“泛化”与“僵化”等问题，促进了物理课程改革的健康发展。

5 观察、动手和思考的统一

目前的物理教学，以“提前判断”和“重复”为特征，不太关注学生是否真正理解，用机械训练的方法、死记硬背各种题型，从而忽视了课堂教学的过程特征。刘老师认为：这种重结果、轻过程的教学不能有效调动学生的情感因素与学习动机，容易忽视态度、价值观的培养；缺少过程体验和感受，使得科学方法、能力的培养目标不能落实；对一些重要知识的理解容易浮浅，因此不能从实质上提高物理课堂教学质量。

刘老师提出：从思维角度看，首先应当关注激发学生的好奇心，因为它是形成学习动机的重要因素。关注学习过程，给学生更多的观察、动手实验、思考和交流的机会，让学生产生认知冲突，发现和提出问题，在积极的思维中去解决问题，这对学生的长远发展更有意义。重过程并不是不要结果，而是要用更科学、更符合学生远期发展的方法来获取提高教学质量的结果。

在苏科版教材的实施过程中，刘老师设计了多样化的课堂教学模式供教师们选择，主要有：① 应用归纳法建立概念的模式；② 问题解决—从相依存的物理量中构建新概念的模式；③ 观察、发现和解决问题的探究模式；④ 任务驱动—技术发明模式；⑤ 观察—猜想—收集证据—建立模型的模式；⑥ 观察—想象—理想实验模式；⑦ 与社会问题相联系的课内外结合模式。刘老师还多次开设相关讲座，在江苏省教研室主办的“教育新时空”(名师课堂)节目中详细讲解，受到了广大教师的欢迎。

6 评价主体与评价方式的多元融合

图6

中学物理课程以理科实践活动为基础，不可避免地会遭受到考试瓶颈的约束，因此对考试命题的趋势有必要进行引导。2009年江苏省中考物理统一命题，出了这样一道“非常规”的观察题：如图6所示，小刚将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本，透过玻璃杯观看书上的鹦鹉图片(圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等)，他所看到的虚像可能是( )。

由于涉及柱形透镜，许多“好”学生都答错了，而有的学生灵机一动用身边的玻璃杯甚至矿泉水瓶试一试却选对了，引起了是否“超纲”、投机取巧的争论。刘老师从对课程标准要求的理解、学生的生活经验和培养学生观察、想象能力的角度肯定了该题的命题方向。

刘老师认为在传统学习评价中，主体错位、手段单一、内容狭窄、功能不全，过分强调甄别与选拔，容易挫伤学生的学习积极性。为了促进学生学习发展，必须实现评价主体多元化、内容拓展化、手段多样化，除了笔试之外，还可以采用实践技能考查、综合性活动的交流和汇报以及成长档案等方式。

刘炳昇老师的物理教育思想丰富多彩、博大精深，在实践中产生、发展，为中学物理教育改革做出了卓越的贡献！