實驗改變課堂
——物理教學改革的實踐探索

陶昌宏

(北京教科院基教研中心物理室　北京　100031)

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實驗改變課堂
——物理教學改革的實踐探索

陶昌宏

(北京教科院基教研中心物理室北京100031)

物理學科建構了教學理論模型，其核心內容：“物理教學要堅持以創設問題情景為切入點，以觀察實驗(事實)為基礎，以培養學生思維能力為核心，以提升學生探究能力為重點的基本特征．” 理論模型為實驗改變課堂確立了突破口，系列實驗研究與展示活動為改變課堂做了充分的準備．

教學理論模型實驗改變課堂實驗技能實驗教學實驗創新

實驗能改變課堂嗎?我們的回答是: 能！因為實驗改變了世界! 伽利略所采用的“實驗與邏輯推理相結合”的方法開創了物理學發展的新篇章．奧斯特、法拉第的實驗發現了電與磁的關系，促使電磁學得以蓬勃發展，為人類進入電氣化時代奠定了基礎．

物理學的發展，科學的發展，促進人類文明．科學的應用促進人類的物質文明，獲得科學結論所采用的科學方法、科學思維促進了科學進一步發展．中學物理課程的目標，提升學生的科學素養，培養學生全面發展、持續發展的能力，形成健全的品格．實現課程目標，不僅要讓學生掌握一定的科學原理和結論，而且要讓學生感悟、理解和掌握物理學研究問題、解決問題中所采用的科學方法和科學思維．而實驗、實驗教學、實驗探究是展示科學方法，形成科學思維最優化的過程之一．

實驗是認知的基礎，實驗是物理學發展的基礎，實驗是物理教學的基礎．

1　建構教學理論模型

建構教學理論模型，為實驗改變課堂奠定操作基礎．將教育理念轉化為教學行為，要有能夠指導教師操作行為的理論依據．2005年北京市物理學科建構了教學理論模型．為實施高中新課程，為實驗改變課堂奠定了重要基礎．在建構教學理論模型的過程中，有如下的一些思想認識．

1.1優秀教師重要的任務要把課上好

作為優秀教師，重要的任務就是要把課上好．而上課，僅憑經驗不行，因為學生群體不同，經驗不能成為規律；上課，僅憑感覺不行，因為感覺是個人主觀上的判斷，不是科學推理的結果；上課，靠模仿不行，因為教學是師生互動，共同體驗，共同創造的過程，是師生思想上的碰撞，模仿不能完成為實現教學目標所獲得的體驗，更不能實現創造．

將課上好，要按照教學規律進行教學設計、實施教學．物理教學有其規律嗎？筆者認為，物理教學有規律，因為物理學理論有規律，學生認知有規律．

1.1.1物理學理論的內在規律

物理學包括：物理現象、物理概念、物理實驗、物理規律、物理理論．這其中有規律．例如，沒有物理現象則不會有物理概念，沒有物理實驗很難揭露物理規律．再如，沒有質點、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．因此物理學本身有其內在規律．物理教學要按照其內在規律進行．

1.1.2學生認知規律

中學生的認知有規律，一般是從簡單到復雜，從具體到抽象，從感性到理性的過程．愛護學生、尊重學生重要的體現是按照學生的認識規律進行教學，這樣才能使學生喜歡物理學，學會物理學的相關內容． 例如，介紹力的概念時，要從學生熟悉的、能夠感知和再現的馬拉車、手提水桶、磁鐵吸鐵釘等具體事例中，抽象出力的定義．

1.1.3學生認知的心理需求

幾十年的物理教學使我真切地感受到，好奇之心人人有之，學業期待人人有之，學有所成人人向往．可以說，所有的學生都會對奇妙的物理現象感興趣；所有的學生在啟始學段、啟始學期都滿懷希望地去學習物理學，期待物理學習取得好成績；所有的學生都向往能夠成為用科學武裝頭腦，用科學方法和科學思維去做自己喜歡做的事情，去服務于社會，并立足于社會．物理教學要按照學生的心理需求激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，幫助學生樹立自信心．

20多年前的一名學生曾對筆者說:“高考物理接近90分，大學學習中普物的成績排在班上前幾名，而這些都應歸功于您，您使我對物理有了興趣．”

1.1.4基礎性內容的教學規律

中學物理重要的教學內容就是使學生建構概念、認識規律．沒有對物理概念和物理規律的認識和理解，將無法進行物理課程的學習．而認識規律的前提是建構概念，因此物理概念是物理學的基石．物理概念具有高度抽象、高度概括、高度簡潔、高度自恰的特點．由于物理概念的特點所以使學生建構概念的時候一定要讓學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．所謂表象，即感知的客觀事物在頭腦中再現的形象．

在特定的物理情景中，感知物理現象或實驗事實，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，這帶有一定的規律．

學生在認識規律的過程中，不僅要知道物理規律是什么？更要讓學生體會在形成規律的過程中所采用的科學方法和科學思維．

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

因此，物理教學要有過程．過程是讓學生不僅知道結論，而且讓學生體會獲得結論的科學方法和科學思維．因此認識規律要經歷過程，這帶有一定的規律．

1.2教研工作的專業引領作用

多年的教學實踐和教研工作使筆者清楚地認識到,沒有理論的指導，實踐活動往往是盲目的；沒有理論的提升，取得的成果是不穩定的；沒有理論的創新，很難站在改革的最前沿．

在主持北京市基礎物理教研工作中, 如何更好地發揮特級教師的專業引領作用？如何對實踐經驗做出相應的理論提升？如何從教師自身的角度優化課堂教學？是筆者一段時間內認真思考，積極探索的問題．就物理學而言，具有大氣、基礎、普適、實用、親切和簡潔之美! 最先受益于物理學的應該是物理教師．物理教師學物理，教物理，物理教師要學會用物理學的方法指導我們的工作，指導我們的生活． 在潛移默化中，我們逐步學會了用物理學研究問題的方法，物理學解決問題的方法，解決生活中的問題， 解決物理教學中的問題．

課堂教學是一個實際的、復雜的、變化的、生成的、新鮮的、獨特的系統．面對這樣一個復雜系統，我們抓住其中的本質建立模型，通過對模型的研究，發現其規律，從而有效地解決教學中的實際問題．

理論模型要符合現代教育理論、貼近一線物理教師、便于指導教師的操作行為；理論模型要具有物理教育的本質特征；理論模型要繼承物理教育中的優良傳統； 理論模型應是一個開放、發展的系統；理論模型便于發揮物理教師的創造力．一幕幕教學情景的再現，一個個不眠之夜的冥想，一本本教學理論書籍的學習，一篇篇實踐反思文章的撰寫，一個個教學設計的完成，一節節課堂教學的實施．于2005年，在一種比較自然的狀態下，筆者提出 “物理教學的基本特征”這一教學理論模型．

2　教學理論模型的核心內容

教學理論模型的內容以及相關的概念系統，在《高中物理教學理論與實踐》 書中做了闡述．其中教學理論模型的核心內容可表示為:

“物理教學要堅持以創設問題情境為切入點，以觀察實驗(事實)為基礎，以培養學生思維能力為核心，以提升學生探究能力為重點的基本特征．”

筆者是教學理論模型的第一實踐人，也是忠實的實踐者．在北京市以及特級教師支教的省市筆者為物理教師上數十節示范課，在實踐中獲得越來越多的體會，教學理論模型使自己受益非淺!

“物理教學的基本特征”的教學理論模型，成為北京市一線中學物理教師進行教學設計、實施課堂教學，乃至聽課評課、撰寫教學案例和教學論文等物理教學實踐活動的操作指南，有力地促進了廣大教師的專業成長，有效地克服了教學中存在的一些問題，推動了北京市物理學科的教學改革．

為做好“物理教學的基本特征”的實踐研究，本人撰寫系列文章進行解讀，文章發給全市各區、縣物理教研室，上傳到教師研修網，在《物理教學》等雜志連載， 并在全國性的物理會議上多次做關于“物理教學的基本特征”教學理論模型的系列專題報告，理論模型與實踐成果在全國中學物理教學領域產生了廣泛和積極的影響．

3　教學理論模型為實驗改變課堂確立了突破口

教學理論模型的建立，為一線教師進行教學設計、實施課堂教學提供了操作性依據，優化了教師的課堂教學，一些教師在教學方面逐步形成特點．但是，怎樣從個人對課堂教學的優化，走向整體優化，從個人教學的特點，走向整體形成特色，進而改變物理課堂，我們意識到了．理論模型中的關鍵詞:“情景”“實驗”“思維”“探究”.其中，對改變物理課堂有重大作用的是實驗、實驗教學、實驗探究．為此，以實驗為改變課堂的突破口．在實踐教學理論模型的同時，北京市基教研中心物理室有計劃地實施了中學物理系列實驗研究與展示活動．

4　系列實驗研究與展示活動為改變課堂做了充分的準備

在北京教科院基教研中心的支持下，以北京陳經綸中學為基地，北京市中學物理教師系列實驗研究與展示活動順利開展，活動分為5個主題，每個主題歷時2年．

系列實驗研究從教師的實驗基本技能開始，逐步深入到實驗教學、實驗創新、實驗探究教學技能、實驗探究教學創新，循序漸進的開展．到目前為止，已按時間順序完成上述5個主題的研究． 從2005年至2015年，這一做就是十年!

每個階段分3個層次：

第一層次：以學校教研組為單位，進行實驗教學

專題研討活動

第二層次：區、縣進行實驗現場比賽活動

第三層次：北京市進行實驗現場比賽活動

其間，(偶數年)

2006年，舉辦北京市第一屆中學物理教師實驗技能比賽活動；

2008年，舉辦北京市第二屆中學物理教師實驗教學比賽活動；

2010年，舉辦北京市第三屆中學物理教師實驗創新比賽活動；

2012年，舉辦北京市第四屆中學物理教師實驗探究教學技能比賽活動；

2014年，舉辦北京市第五屆中學物理教師實驗探究教學創新比賽活動．

其間，(奇數年)

2007年，舉辦北京市第一屆中學物理教師實驗技能展示與表彰大會；

2009年，舉辦北京市第二屆中學物理教師實驗教學展示與表彰大會；

2011年，舉辦北京市第三屆中學物理教師實驗創新展示與表彰大會；

2013年，舉辦北京市第四屆中學物理教師實驗探究教學技能展示與表彰大會；

2015年，舉辦北京市第五屆中學物理教師實驗探究教學創新展示與表彰大會．

(1)北京市幾千名中學物理教師參加了實驗研究活動，區縣進行了數十場的實驗現場展示活動，北京市進行了10場實驗現場比賽及展示活動，進行數百次實驗研討會．

(2)出版《實驗改變課堂》初、高中物理一套書籍(圖1)．其中精選66個實驗創新作品，從實驗創新的背景、研制、實驗探究教學等方面做了系統闡述．

圖1　出版的書籍

(3)研制、開發了數百個實驗作品， 其中百余件實驗作品具有創新性． 有的實驗，如實驗 “靜摩擦系數測量規”獲國家專利．

(4)實驗研究的一些觀點、方法、策略和技術等研究成果 ，有些發表在《物理教學》、《物理教師》等專業刊物上，有些上傳到教師研修網，制成光盤發放到物理教師手中，有些案例在培訓教師中做宣講，很好地發揮成果在中學物理教學中的作用．

系列實驗教學研究，在北京市中學物理教師中，營造了研究實驗、研究實驗教學、進行實驗創新、研究實驗探究的良好氛圍．這種氛圍有效地促進教師的專業成長，提高了物理教師的教學基本功．教師的實驗研究能力有所增強，實驗教學的內容不斷豐富，教學中實驗的次數明顯增多，教學效果增強了．學生的學習興趣提高了，視野開擴了，思維活躍了，實驗能力提高了，動手能力增強了，實踐能力提升了．

研究活動有力地促進了中學物理教師的專業成長． 有效地優化了課堂教學．

物理課不做實驗成為很多教師難為情的事情了．物理課上，學生在建構概念、認識物理規律的過程中，能夠基于實驗、基于事實，這是一件十分了不起的事情，是一件偉大的事情．

以教學理論模型、系列實驗研究為核心的內容先后獲得獲得第三屆北京市教育教學成果一等獎；第四屆北京市教育教學成果一等獎；第二屆全國教育改革創新先鋒教師獎；獲首屆國家級教學成果二等獎．

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，取得了很好的實踐效果．更重要的是，廣大物理教師在創造實驗作品的過程中，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富!

1陶昌宏.高中物理教學理論與實踐.北京：北京師范大學出版社,2008

2陶昌宏，秦曉文.實驗改變課堂.北京：北京師范大學出版社,2012

3喬際平，續佩君.物理教育學.南昌：江西教育出版社,1992

陶昌宏(1955-)，男，特級教師，陶氏教學法創始人，中國教育學會物理教學專業委員會常務理事.

2016-08-15)

編者按：物理教學改革學術研討會于2016.7.23～7.24日在河北大學成功舉行(詳見120頁)，會議論文擇優在本刊陸續發表.