陶昌宏

(北京教科院基教研中心物理室　北京　100031)

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實(shí)驗(yàn)改變課堂
——物理教學(xué)改革的實(shí)踐探索

陶昌宏

(北京教科院基教研中心物理室北京100031)

物理學(xué)科建構(gòu)了教學(xué)理論模型，其核心內(nèi)容：“物理教學(xué)要堅(jiān)持以創(chuàng)設(shè)問題情景為切入點(diǎn)，以觀察實(shí)驗(yàn)(事實(shí))為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生思維能力為核心，以提升學(xué)生探究能力為重點(diǎn)的基本特征．” 理論模型為實(shí)驗(yàn)改變課堂確立了突破口，系列實(shí)驗(yàn)研究與展示活動(dòng)為改變課堂做了充分的準(zhǔn)備．

教學(xué)理論模型實(shí)驗(yàn)改變課堂實(shí)驗(yàn)技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)?zāi)芨淖冋n堂嗎?我們的回答是: 能！因?yàn)閷?shí)驗(yàn)改變了世界! 伽利略所采用的“實(shí)驗(yàn)與邏輯推理相結(jié)合”的方法開創(chuàng)了物理學(xué)發(fā)展的新篇章．奧斯特、法拉第的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電與磁的關(guān)系，促使電磁學(xué)得以蓬勃發(fā)展，為人類進(jìn)入電氣化時(shí)代奠定了基礎(chǔ)．

物理學(xué)的發(fā)展，科學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)人類文明．科學(xué)的應(yīng)用促進(jìn)人類的物質(zhì)文明，獲得科學(xué)結(jié)論所采用的科學(xué)方法、科學(xué)思維促進(jìn)了科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展．中學(xué)物理課程的目標(biāo)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展、持續(xù)發(fā)展的能力，形成健全的品格．實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，不僅要讓學(xué)生掌握一定的科學(xué)原理和結(jié)論，而且要讓學(xué)生感悟、理解和掌握物理學(xué)研究問題、解決問題中所采用的科學(xué)方法和科學(xué)思維．而實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)探究是展示科學(xué)方法，形成科學(xué)思維最優(yōu)化的過程之一．

實(shí)驗(yàn)是認(rèn)知的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)．

1　建構(gòu)教學(xué)理論模型

建構(gòu)教學(xué)理論模型，為實(shí)驗(yàn)改變課堂奠定操作基礎(chǔ)．將教育理念轉(zhuǎn)化為教學(xué)行為，要有能夠指導(dǎo)教師操作行為的理論依據(jù)．2005年北京市物理學(xué)科建構(gòu)了教學(xué)理論模型．為實(shí)施高中新課程，為實(shí)驗(yàn)改變課堂奠定了重要基礎(chǔ)．在建構(gòu)教學(xué)理論模型的過程中，有如下的一些思想認(rèn)識(shí)．

1.1優(yōu)秀教師重要的任務(wù)要把課上好

作為優(yōu)秀教師，重要的任務(wù)就是要把課上好．而上課，僅憑經(jīng)驗(yàn)不行，因?yàn)閷W(xué)生群體不同，經(jīng)驗(yàn)不能成為規(guī)律；上課，僅憑感覺不行，因?yàn)楦杏X是個(gè)人主觀上的判斷，不是科學(xué)推理的結(jié)果；上課，靠模仿不行，因?yàn)榻虒W(xué)是師生互動(dòng)，共同體驗(yàn)，共同創(chuàng)造的過程，是師生思想上的碰撞，模仿不能完成為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)所獲得的體驗(yàn)，更不能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造．

將課上好，要按照教學(xué)規(guī)律進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施教學(xué)．物理教學(xué)有其規(guī)律嗎？筆者認(rèn)為，物理教學(xué)有規(guī)律，因?yàn)槲锢韺W(xué)理論有規(guī)律，學(xué)生認(rèn)知有規(guī)律．

1.1.1物理學(xué)理論的內(nèi)在規(guī)律

物理學(xué)包括：物理現(xiàn)象、物理概念、物理實(shí)驗(yàn)、物理規(guī)律、物理理論．這其中有規(guī)律．例如，沒有物理現(xiàn)象則不會(huì)有物理概念，沒有物理實(shí)驗(yàn)很難揭露物理規(guī)律．再如，沒有質(zhì)點(diǎn)、則無法定義位移，沒有位移則無法定義速度，沒有速度則無法定義加速度等等．因此物理學(xué)本身有其內(nèi)在規(guī)律．物理教學(xué)要按照其內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行．

1.1.2學(xué)生認(rèn)知規(guī)律

中學(xué)生的認(rèn)知有規(guī)律，一般是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從具體到抽象，從感性到理性的過程．愛護(hù)學(xué)生、尊重學(xué)生重要的體現(xiàn)是按照學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律進(jìn)行教學(xué)，這樣才能使學(xué)生喜歡物理學(xué)，學(xué)會(huì)物理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容． 例如，介紹力的概念時(shí)，要從學(xué)生熟悉的、能夠感知和再現(xiàn)的馬拉車、手提水桶、磁鐵吸鐵釘?shù)染唧w事例中，抽象出力的定義．

1.1.3學(xué)生認(rèn)知的心理需求

幾十年的物理教學(xué)使我真切地感受到，好奇之心人人有之，學(xué)業(yè)期待人人有之，學(xué)有所成人人向往．可以說，所有的學(xué)生都會(huì)對(duì)奇妙的物理現(xiàn)象感興趣；所有的學(xué)生在啟始學(xué)段、啟始學(xué)期都滿懷希望地去學(xué)習(xí)物理學(xué)，期待物理學(xué)習(xí)取得好成績(jī)；所有的學(xué)生都向往能夠成為用科學(xué)武裝頭腦，用科學(xué)方法和科學(xué)思維去做自己喜歡做的事情，去服務(wù)于社會(huì)，并立足于社會(huì)．物理教學(xué)要按照學(xué)生的心理需求激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生樹立自信心．

20多年前的一名學(xué)生曾對(duì)筆者說:“高考物理接近90分，大學(xué)學(xué)習(xí)中普物的成績(jī)排在班上前幾名，而這些都應(yīng)歸功于您，您使我對(duì)物理有了興趣．”

1.1.4基礎(chǔ)性內(nèi)容的教學(xué)規(guī)律

中學(xué)物理重要的教學(xué)內(nèi)容就是使學(xué)生建構(gòu)概念、認(rèn)識(shí)規(guī)律．沒有對(duì)物理概念和物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，將無法進(jìn)行物理課程的學(xué)習(xí)．而認(rèn)識(shí)規(guī)律的前提是建構(gòu)概念，因此物理概念是物理學(xué)的基石．物理概念具有高度抽象、高度概括、高度簡(jiǎn)潔、高度自恰的特點(diǎn)．由于物理概念的特點(diǎn)所以使學(xué)生建構(gòu)概念的時(shí)候一定要讓學(xué)生有清晰的感知和正確的表象．所謂感知，即客觀事物通過感官在頭腦中的直接反應(yīng)．所謂表象，即感知的客觀事物在頭腦中再現(xiàn)的形象．

在特定的物理情景中，感知物理現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)事實(shí)，在頭腦中形成一定程度上的直觀、概括、可操作的表象，然后進(jìn)行物理思維，是形成物理概念的一般性思維操作步驟，這帶有一定的規(guī)律．

學(xué)生在認(rèn)識(shí)規(guī)律的過程中，不僅要知道物理規(guī)律是什么？更要讓學(xué)生體會(huì)在形成規(guī)律的過程中所采用的科學(xué)方法和科學(xué)思維．

物理學(xué)的魅力在于：用科學(xué)的方法探索期待的結(jié)果，在探索的過程中往往能得到意想不到的收獲．

因此，物理教學(xué)要有過程．過程是讓學(xué)生不僅知道結(jié)論，而且讓學(xué)生體會(huì)獲得結(jié)論的科學(xué)方法和科學(xué)思維．因此認(rèn)識(shí)規(guī)律要經(jīng)歷過程，這帶有一定的規(guī)律．

1.2教研工作的專業(yè)引領(lǐng)作用

多年的教學(xué)實(shí)踐和教研工作使筆者清楚地認(rèn)識(shí)到,沒有理論的指導(dǎo)，實(shí)踐活動(dòng)往往是盲目的；沒有理論的提升，取得的成果是不穩(wěn)定的；沒有理論的創(chuàng)新，很難站在改革的最前沿．

在主持北京市基礎(chǔ)物理教研工作中, 如何更好地發(fā)揮特級(jí)教師的專業(yè)引領(lǐng)作用？如何對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做出相應(yīng)的理論提升？如何從教師自身的角度優(yōu)化課堂教學(xué)？是筆者一段時(shí)間內(nèi)認(rèn)真思考，積極探索的問題．就物理學(xué)而言，具有大氣、基礎(chǔ)、普適、實(shí)用、親切和簡(jiǎn)潔之美! 最先受益于物理學(xué)的應(yīng)該是物理教師．物理教師學(xué)物理，教物理，物理教師要學(xué)會(huì)用物理學(xué)的方法指導(dǎo)我們的工作，指導(dǎo)我們的生活． 在潛移默化中，我們逐步學(xué)會(huì)了用物理學(xué)研究問題的方法，物理學(xué)解決問題的方法，解決生活中的問題， 解決物理教學(xué)中的問題．

課堂教學(xué)是一個(gè)實(shí)際的、復(fù)雜的、變化的、生成的、新鮮的、獨(dú)特的系統(tǒng)．面對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，我們抓住其中的本質(zhì)建立模型，通過對(duì)模型的研究，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，從而有效地解決教學(xué)中的實(shí)際問題．

理論模型要符合現(xiàn)代教育理論、貼近一線物理教師、便于指導(dǎo)教師的操作行為；理論模型要具有物理教育的本質(zhì)特征；理論模型要繼承物理教育中的優(yōu)良傳統(tǒng)； 理論模型應(yīng)是一個(gè)開放、發(fā)展的系統(tǒng)；理論模型便于發(fā)揮物理教師的創(chuàng)造力．一幕幕教學(xué)情景的再現(xiàn)，一個(gè)個(gè)不眠之夜的冥想，一本本教學(xué)理論書籍的學(xué)習(xí)，一篇篇實(shí)踐反思文章的撰寫，一個(gè)個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)的完成，一節(jié)節(jié)課堂教學(xué)的實(shí)施．于2005年，在一種比較自然的狀態(tài)下，筆者提出 “物理教學(xué)的基本特征”這一教學(xué)理論模型．

2　教學(xué)理論模型的核心內(nèi)容

教學(xué)理論模型的內(nèi)容以及相關(guān)的概念系統(tǒng)，在《高中物理教學(xué)理論與實(shí)踐》 書中做了闡述．其中教學(xué)理論模型的核心內(nèi)容可表示為:

“物理教學(xué)要堅(jiān)持以創(chuàng)設(shè)問題情境為切入點(diǎn)，以觀察實(shí)驗(yàn)(事實(shí))為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生思維能力為核心，以提升學(xué)生探究能力為重點(diǎn)的基本特征．”

筆者是教學(xué)理論模型的第一實(shí)踐人，也是忠實(shí)的實(shí)踐者．在北京市以及特級(jí)教師支教的省市筆者為物理教師上數(shù)十節(jié)示范課，在實(shí)踐中獲得越來越多的體會(huì)，教學(xué)理論模型使自己受益非淺!

“物理教學(xué)的基本特征”的教學(xué)理論模型，成為北京市一線中學(xué)物理教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施課堂教學(xué)，乃至聽課評(píng)課、撰寫教學(xué)案例和教學(xué)論文等物理教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的操作指南，有力地促進(jìn)了廣大教師的專業(yè)成長(zhǎng)，有效地克服了教學(xué)中存在的一些問題，推動(dòng)了北京市物理學(xué)科的教學(xué)改革．

為做好“物理教學(xué)的基本特征”的實(shí)踐研究，本人撰寫系列文章進(jìn)行解讀，文章發(fā)給全市各區(qū)、縣物理教研室，上傳到教師研修網(wǎng)，在《物理教學(xué)》等雜志連載， 并在全國(guó)性的物理會(huì)議上多次做關(guān)于“物理教學(xué)的基本特征”教學(xué)理論模型的系列專題報(bào)告，理論模型與實(shí)踐成果在全國(guó)中學(xué)物理教學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛和積極的影響．

3　教學(xué)理論模型為實(shí)驗(yàn)改變課堂確立了突破口

教學(xué)理論模型的建立，為一線教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施課堂教學(xué)提供了操作性依據(jù)，優(yōu)化了教師的課堂教學(xué)，一些教師在教學(xué)方面逐步形成特點(diǎn)．但是，怎樣從個(gè)人對(duì)課堂教學(xué)的優(yōu)化，走向整體優(yōu)化，從個(gè)人教學(xué)的特點(diǎn)，走向整體形成特色，進(jìn)而改變物理課堂，我們意識(shí)到了．理論模型中的關(guān)鍵詞:“情景”“實(shí)驗(yàn)”“思維”“探究”.其中，對(duì)改變物理課堂有重大作用的是實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)探究．為此，以實(shí)驗(yàn)為改變課堂的突破口．在實(shí)踐教學(xué)理論模型的同時(shí)，北京市基教研中心物理室有計(jì)劃地實(shí)施了中學(xué)物理系列實(shí)驗(yàn)研究與展示活動(dòng)．

4　系列實(shí)驗(yàn)研究與展示活動(dòng)為改變課堂做了充分的準(zhǔn)備

在北京教科院基教研中心的支持下，以北京陳經(jīng)綸中學(xué)為基地，北京市中學(xué)物理教師系列實(shí)驗(yàn)研究與展示活動(dòng)順利開展，活動(dòng)分為5個(gè)主題，每個(gè)主題歷時(shí)2年．

系列實(shí)驗(yàn)研究從教師的實(shí)驗(yàn)基本技能開始，逐步深入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)技能、實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)創(chuàng)新，循序漸進(jìn)的開展．到目前為止，已按時(shí)間順序完成上述5個(gè)主題的研究． 從2005年至2015年，這一做就是十年!

每個(gè)階段分3個(gè)層次：

第一層次：以學(xué)校教研組為單位，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)

專題研討活動(dòng)

第二層次：區(qū)、縣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)比賽活動(dòng)

第三層次：北京市進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)比賽活動(dòng)

其間，(偶數(shù)年)

2006年，舉辦北京市第一屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)技能比賽活動(dòng)；

2008年，舉辦北京市第二屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)比賽活動(dòng)；

2010年，舉辦北京市第三屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新比賽活動(dòng)；

2012年，舉辦北京市第四屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)技能比賽活動(dòng)；

2014年，舉辦北京市第五屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)創(chuàng)新比賽活動(dòng)．

其間，(奇數(shù)年)

2007年，舉辦北京市第一屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)技能展示與表彰大會(huì)；

2009年，舉辦北京市第二屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)展示與表彰大會(huì)；

2011年，舉辦北京市第三屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新展示與表彰大會(huì)；

2013年，舉辦北京市第四屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)技能展示與表彰大會(huì)；

2015年，舉辦北京市第五屆中學(xué)物理教師實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)創(chuàng)新展示與表彰大會(huì)．

(1)北京市幾千名中學(xué)物理教師參加了實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)，區(qū)縣進(jìn)行了數(shù)十場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)展示活動(dòng)，北京市進(jìn)行了10場(chǎng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)比賽及展示活動(dòng)，進(jìn)行數(shù)百次實(shí)驗(yàn)研討會(huì)．

(2)出版《實(shí)驗(yàn)改變課堂》初、高中物理一套書籍(圖1)．其中精選66個(gè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新作品，從實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的背景、研制、實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)等方面做了系統(tǒng)闡述．

圖1　出版的書籍

(3)研制、開發(fā)了數(shù)百個(gè)實(shí)驗(yàn)作品， 其中百余件實(shí)驗(yàn)作品具有創(chuàng)新性． 有的實(shí)驗(yàn)，如實(shí)驗(yàn) “靜摩擦系數(shù)測(cè)量規(guī)”獲國(guó)家專利．

(4)實(shí)驗(yàn)研究的一些觀點(diǎn)、方法、策略和技術(shù)等研究成果 ，有些發(fā)表在《物理教學(xué)》、《物理教師》等專業(yè)刊物上，有些上傳到教師研修網(wǎng)，制成光盤發(fā)放到物理教師手中，有些案例在培訓(xùn)教師中做宣講，很好地發(fā)揮成果在中學(xué)物理教學(xué)中的作用．

系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，在北京市中學(xué)物理教師中，營(yíng)造了研究實(shí)驗(yàn)、研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、研究實(shí)驗(yàn)探究的良好氛圍．這種氛圍有效地促進(jìn)教師的專業(yè)成長(zhǎng)，提高了物理教師的教學(xué)基本功．教師的實(shí)驗(yàn)研究能力有所增強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容不斷豐富，教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的次數(shù)明顯增多，教學(xué)效果增強(qiáng)了．學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了，視野開擴(kuò)了，思維活躍了，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岣吡?，?dòng)手能力增強(qiáng)了，實(shí)踐能力提升了．

研究活動(dòng)有力地促進(jìn)了中學(xué)物理教師的專業(yè)成長(zhǎng)． 有效地優(yōu)化了課堂教學(xué)．

物理課不做實(shí)驗(yàn)成為很多教師難為情的事情了．物理課上，學(xué)生在建構(gòu)概念、認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的過程中，能夠基于實(shí)驗(yàn)、基于事實(shí)，這是一件十分了不起的事情，是一件偉大的事情．

以教學(xué)理論模型、系列實(shí)驗(yàn)研究為核心的內(nèi)容先后獲得獲得第三屆北京市教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)；第四屆北京市教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)；第二屆全國(guó)教育改革創(chuàng)新先鋒教師獎(jiǎng)；獲首屆國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)．

十年的汗水，十年的付出，十年的艱辛，不僅取得了豐碩的成果，取得了很好的實(shí)踐效果．更重要的是，廣大物理教師在創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)作品的過程中，留下了非常難忘的記憶．這記憶將成為教師生涯中寶貴的財(cái)富!

1陶昌宏.高中物理教學(xué)理論與實(shí)踐.北京：北京師范大學(xué)出版社,2008

2陶昌宏，秦曉文.實(shí)驗(yàn)改變課堂.北京：北京師范大學(xué)出版社,2012

3喬際平，續(xù)佩君.物理教育學(xué).南昌：江西教育出版社,1992

陶昌宏(1955-)，男，特級(jí)教師，陶氏教學(xué)法創(chuàng)始人，中國(guó)教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事.

2016-08-15)

編者按：物理教學(xué)改革學(xué)術(shù)研討會(huì)于2016.7.23～7.24日在河北大學(xué)成功舉行(詳見120頁)，會(huì)議論文擇優(yōu)在本刊陸續(xù)發(fā)表.