“老師初中物理教學活動方案，讓我來吧，我能點火！讓我來吧！”一個學生焦急地站起來留學之路，生怕老師注意到他。這是發生在廣東省深圳市光明區力創實驗學校物理老師朱建山教室里的一幕。
這節課，朱劍山要教的知識是空氣的浮力。在準備課程時，他注意到書中有一張熱氣球的圖片。熱氣球是使用比空氣輕的氣體來提供升力的飛機。生活中利用浮力原理的現象有很多，比如學生感興趣的孔明燈。當孔明燈的燈芯點燃時，里面的空氣會因熱膨脹而從中間膨脹，使得空氣燈籠內部的密度比外部小，充滿熱空氣的球體會飛起來。朱劍山設計了一個小實驗，在教室里“放飛”孔明燈。為了確保安全，他選擇了阻燃材料作為燈罩，并在教學前關閉門窗。 “這樣，孔明燈就不會受到橫向氣流的干擾，只會受到熱量的加熱。”課堂上，不少同學都躍躍欲試，想親手點燃燈芯，見證孔明燈緩緩升起。
物理學是一門以實驗為基礎的學科。實驗不僅是物理教學的重要手段和方法，也是物理教學的重要基礎和內容。好的實驗不僅能使教學生動形象，還能激發學生的學習興趣和探究熱情。在朱劍山的課堂上，類似的實驗還有很多。二十年來，經過不斷完善和凝練，朱劍山和他的團隊逐漸形成了“以驚喜開始，以文化豐富——以非凡實驗引領創新中學物理教育”的物理教學范式。
朱建山，廣東省高級物理教師，深圳市光明區力創實驗學校副校長。教育部首屆基礎教育教學指導委員會專職跨學科委員、華南師范大學教育系兼職教授、廣東省名師工作室主持人。獲2019年廣東省教學成果獎特等獎。
創新教育：讓教學解放思想
中學時，朱劍山就表現出了對物理的濃厚興趣。沒課的時候，他總喜歡加入學校的無線電維修興趣小組，通過拆裝、拼湊來學習物理知識。 20世紀90年代初，朱劍山從一所師范學院物理專業畢業，在湖南衡陽的一所小鎮中學開始了教師生涯。短短兩三年時間，這個班上思想創新、思維活躍的小伙子就成為了全縣同齡人中的佼佼者。在一次教學比賽中，縣里的特級物理老師彭俊男注意到了他。彭俊南非常注重調動學生物理學習的興趣，特別鼓勵學生動手操作，這與朱建山的想法不謀而合。彭俊男給他介紹了自己所在的衡陽縣西都鎮第二學校。接下來的日子里，他們共同努力，把學校的課外科技活動小組辦得成功。
當時農村學校沒有像樣的實驗室，也沒有足夠的資金支持，但有興趣的學生總能在身邊找到一些可以作為實驗設備的物品，進行一些小發明和創作。時不時就會出現超出老師預期的作品。出現。從此，朱劍山立志在實際操作中培養學生的實踐能力和創新思維。只是他看不清自己要走的路能否到達更遠的地方。
1999年召開第三次全國教育工作會議，提出深化教育改革，全面推進素質教育，特別注重培養學生的創新精神和實踐能力。此時，朱建山和同事們已經帶領學生開展課外科技實踐活動三四年了。研究完會議精神后，遮住眼睛的面紗似乎被掀開了，他找到了自己的方向。在他看來，物理是最適合培養學生創造性思維的學科，“課堂是素質教育的主戰場”。他加入了湖南省教育科學研究所的項目，將學生的培養重點從課外科技活動轉向物理課堂教學。課堂上，朱建山會帶領學生做實驗，讓學生在實際操作中親眼目睹某種物理現象，進而進行深入思考。在鄉村學校，朱建山自制的設備十分簡陋，但學生們學習認真，“玩”得開心。
“非凡”實驗：讓探究從驚喜開始
隨著國家對教育的大力支持和對科學教育的日益重視，許多學校逐漸配備了物理實驗設備，一些發達地區的學校還設立了專門的實驗室。實驗條件越來越好，但實踐效益卻沒有同時提高。 “在物理課堂教學中，存在物理教學建模化、脫情境化、實驗教學地位弱化等問題。”朱劍山說道。雖然標準化的實驗設備非常精密，但學生用過幾次后就不再感到陌生了。常規的實驗教學過程“高效”，但操作固定、結果可知的實驗環節很快讓很多學生的態度從興奮轉變。平心而論，完成實驗教學過程后，我最記得的就是某個實驗證明了某個物理定律。
“亞里士多德曾經說過，古往今來，當人們開始哲學探索時，應該從對自然界萬物的驚奇開始。我認為讓學生對物理感到驚訝比向他們灌輸物理定律更重要。”朱劍山說道。創新是實驗的靈魂。如何讓學生享受實驗探究的樂趣成為他思考的重點。
備課時，朱建山總想著一些貼近學生生活的實驗設計，但實驗結果卻出乎學生的意料。講授《機械能守恒》時，朱建山在教室天花板上掛了一根繩子，還掛了一個從學校體育館拿來的保齡球。上課時，朱劍山手里拿著一個實心健身球。當他第一次把球推出去的時候，球“砰”的一聲又回來了。第二次用力一推，球“砰”的一聲又回來了。第三次，他靠在墻上，把球放在頭前。牽引繩非常緊。他一松手，實心球就晃動起來，教室里一片驚呼——學生們擔心把它打回去。球讓老師賠錢。
奇跡般地，球停在了他的頭前。一些膽大的學生興奮不已，紛紛上前嘗試。為什么會有這樣的差異呢？朱劍山接著講了本課的重點：當不施加推力，只有重力作用時，保齡球的重力勢能和動能進行了轉換，但總機械能保持不變。朱劍山第三次松手時，他并沒有用手去推球，而是球自身的重力勢能進行了轉換，所以只會停在初始位置。
這種材料來自實驗室標準設備之外，過程不正常，結果也不“正常”。能讓學生感到驚訝的物理實驗都是“非凡”的實驗。它是一種體現趣味性、體驗性、科學性、生活化的物理實驗教學活動。
“非凡”實驗以課程標準和教材為基礎，結合現實生活條件進行拓展和創新，實現教材的二次開發。當朱劍山提著檸檬、橙子、西紅柿等果蔬走進教室時，學生們眼睛一亮，感到新奇又困惑。很多學生開始翻起課本，想知道老師要教什么。教材中，本課是測量電源電動勢和內阻的必修實驗。書中給出的方案是利用舊電池作為實驗設備，采用小組合作的方式進行探索。這顯然方便又科學，但朱劍山總覺得實驗更有趣。他將富含果酸、能發電的水果和蔬菜引入實驗中，讓孩子們探索影響水果電池電動勢和內阻的因素。在歡樂的氣氛中，朱劍山很快完成了本節課的課程目標。
“老師，如果兩個西紅柿并聯，電壓會怎樣變化？”一名學生問道，引起了其他學生的興趣。 “老師，如果把兩個或三個橙子的花瓣串聯起來，電壓和電流分別是多少？”朱劍山很高興聽到有同學提出了更深層次的問題，這說明他們并不局限于課本上學到的東西，但我在實驗過程中不斷思考，提出問題。朱劍山鼓勵同學們自己去探索問題的答案。 “當時網上正好有一個視頻，在一個橙子里塞了很多電極芯片，據說可以提高電壓，給手機充電。孩子們通過實驗證明，這是不科學的。沒有。”無論同一個水果中插入多少個電極，即使打開薄膜，電壓也不會改變。”學生們深入思考、積極探索、得出結論的興奮之情深深地打動了朱劍山的心。
做一個有文化的人：讓課堂沉浸在文化中
缺乏教育價值是朱劍山發現的另一個問題。有人說，離開學校后，人會忘記大部分所學的東西，最后剩下的才可以稱為教育。學科知識和技能固然重要，但更根本的是通過學科教學培養學生的核心能力，實現道德發展。物理學家費曼在他的《物理講座》一書中說：“我教學的主要目的不是讓你為考試做準備——甚至不是讓你為在工業或軍隊服役做準備。我最想要的是給予一些贊賞”我相信這個美好的世界以及物理學家看待它的方式是當今真正文化的重要組成部分。”看完費曼的全套著作，又讀完了最暢銷的科普書《物理是最好的生活指南》之后，朱劍山受到啟發，更加注重在課堂上滲透物理文化，通過教學傳達自然科學蘊含的“真、善、美”，培養學生的物理核心素養。
除了繼續帶領學生通過“非凡”的實驗進行科學驗證外，他還以愛因斯坦后悔發明原子彈的故事為例，引發學生對科技倫理的討論。物理學家將復雜的生活現象濃縮為簡潔的物理公式，讓學生體驗科學之美。他整理了與教學內容相關的物理學歷史資料，通過提出某種理論的關鍵人物、事件和思想來滲透物理學文化。
例如，在《電磁感應現象》的教學中，朱建山首先演示了一個有趣的實驗，將金屬勺子纏繞在電線上，然后插入螺線管中以傳播音樂。他介紹了題目，然后模擬“歷史研究”：引導學生把自己想象成法拉第，重演法拉第失敗和成功的實驗，猜想、假設，并驗證每個實驗的結果。再比如，在談論“重力勢能”時，一個重要的概念就是“零勢能面”。如果人們選擇不同的零勢能面，勢能差就會相應變化。
“這和人生哲學類似，一切事物都有相對性。對于學生來說，當前的學習困難或者考試失敗，似乎是一場不可阻擋的風暴，但放眼整個人生，卻只是輕微的波浪。”朱劍山說道。他用多種方式鼓勵學生接受物理文化的熏陶，引導他們像物理學家一樣主動思考、獨立探索，理解和踐行物理學所蘊含的生命哲學。
“一體化”教學：讓教育與時俱進
有一次，在給其他老師進行專業培訓過程中，有老師問朱建山：“朱老師，你講的這些實驗很有趣，但是它們有什么用呢？高考不考。”朱劍山回答道：“傳統教學與非凡實驗齊頭并進，即使我們每學期進行一兩次這樣的實驗，對于激發學生的探究欲望和好奇心也是大有裨益的。”朱見山被這位老師的問題深深觸動：“現在回想起來，這個答案并沒有錯，但我覺得可能還不夠有力。”他認為，教育的根本是育人，但如何在教學改革中保證教學的有效性，讓更多的教師認可物理實驗教學，還需要進一步的工作。思考。
朱建山理解老師們的擔憂，“我很享受充滿活力的課堂教學，學生的成績也不錯，但我不能滿足于自己。相反，我必須努力為一線教學改革貢獻力量初中物理教學活動方案，創造出可復制、可轉移、有效的模式。腳踏實地的教學模式。”他在自己的“非凡”實驗中加入了“和諧”的背景，寓意“和諧、和諧、美好”。討論的內容是何時引入課堂實驗以及能達到什么效果。他總結了適度性、及時性、適度性三個原則，提煉了支架式、錨定式和隨機化三種方法，旨在實現傳統教學與實驗教學的平衡。深度融合、整體和諧，助力物理課堂教學變革。
在重點課程教學中，教師可以采用支架式教學，提出實驗設計思路，為學生創造主動探索的空間。學生可以在課內、課外獨立操作，提高科學探究能力和科學思維。在引入新課時，拋出一個涉及現實生活中物理知識的真實問題，激發學生的學習興趣。試題講解中多采用隨機教學，總結中引入適當的實驗，啟發學生將物理思維轉移到生活中。因此，朱劍山工作室還提出了“實驗習題、實驗習題”的話題：在高中、高考的復習過程中，很多物理習題很難按照常規的解題思路進行分析，學生也很難理解。并且借助實驗模擬習題中的物理情況，不僅可以降低難度，幫助學生準確理解，還可以激發學生的興趣，緩解備考壓力。
改變課堂方式，回歸育人本位，離不開每一位教師的探索和實踐。 2022年新課程標準發布，提出“加強課程內容與社會生活的聯系”、“加強課程與生產勞動和社會實踐的結合，充分發揮實踐獨特的教育功能”，鼓勵“干中學”、“用中學”。新課程標準對實踐應用的要求，說明新時代課程教育的內涵和質量觀發生了深刻變化。朱劍山的教育理念與之深度契合。隨著研究的不斷深入，他和他的團隊將繼續努力，改變中學物理抽象、難懂的現狀，將物理教育從知識型教育延伸到文化型教育，以新奇、奇特、有趣、美麗的“非凡”實驗激發學生的創新意識，為學生的終身發展奠定堅實的基礎。
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來源 |本文發表于《教育家》2022年11月號第2期，原標題《朱劍山：“非凡”實驗，點燃創新火花》