朱建山：“非?！睂?shí)驗(yàn)，點(diǎn)燃創(chuàng)新的火花

文 | 王梓霖

“老師，我來(lái)點(diǎn)，我會(huì)點(diǎn)火！讓我來(lái)！”一位學(xué)生急得站起來(lái)，生怕教師沒(méi)有注意到自己。這是出現(xiàn)在廣東省深圳市光明區(qū)理創(chuàng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校物理教師朱建山課堂上的一幕。

這節(jié)課上，朱建山要教授的知識(shí)是空氣的浮力。備課時(shí)他注意到，書中配有一張熱氣球的圖片，熱氣球是利用輕于空氣的氣體來(lái)提供升力的航空器。生活中用到浮力原理的現(xiàn)象很多，比如學(xué)生感興趣的孔明燈。點(diǎn)燃孔明燈的燈芯，內(nèi)部的空氣會(huì)因受熱膨脹而從中間擴(kuò)散，使內(nèi)部空氣密度比外部小，充滿熱空氣的球體就會(huì)飛起來(lái)。朱建山設(shè)計(jì)了在課堂中“放飛”孔明燈的小實(shí)驗(yàn)，為了保證安全，他挑選了阻燃材料作為燈罩，并在授課前關(guān)閉了門窗，“這樣孔明燈不會(huì)受到橫向氣流的干擾，只會(huì)在熱空氣的影響下垂直上升”。課堂上，不少學(xué)生躍躍欲試，想要親手點(diǎn)燃燈芯，見證孔明燈的徐徐上升。

物理學(xué)科是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)不僅是物理教學(xué)的重要手段和方法，也是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)和內(nèi)容。好的實(shí)驗(yàn)不僅能使教學(xué)生動(dòng)形象，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情。在朱建山的課堂上，類似的實(shí)驗(yàn)還有不少。二十多年里，經(jīng)過(guò)不斷完善和凝練，朱建山及其團(tuán)隊(duì)逐漸形成了“始于驚奇，濡以文化——以非常實(shí)驗(yàn)引領(lǐng)中學(xué)物理創(chuàng)新教育”的物理教學(xué)范式。

創(chuàng)新教育：讓教學(xué)放飛思想

朱建山，廣東省物理正高級(jí)教師，深圳市光明區(qū)理創(chuàng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校副校長(zhǎng)。教育部首屆基礎(chǔ)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)跨學(xué)科專任委員，華南師范大學(xué)教育學(xué)部兼職教授，廣東省名教師工作室主持人。曾獲2019年廣東省教學(xué)成果獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。

中學(xué)時(shí)期，朱建山就表現(xiàn)出對(duì)物理的濃厚興趣。沒(méi)課的時(shí)候，他總愛(ài)扎進(jìn)學(xué)校的無(wú)線電維修興趣小組，在拆拆裝裝、拼拼湊湊中學(xué)習(xí)物理知識(shí)。20世紀(jì)90年代初，朱建山從師范院校物理學(xué)專業(yè)畢業(yè)，在湖南衡陽(yáng)的一所小鎮(zhèn)中學(xué)開啟了自己的教師生涯。只兩三年時(shí)間，這個(gè)課上得有新意、思維又很活躍的小伙子就成為縣里同齡人中的佼佼者。一次教學(xué)比賽中，縣里的物理特級(jí)教師彭俊南注意到了他，彭俊南重視調(diào)動(dòng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，尤其鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，這與朱建山的想法不謀而合。彭俊南將他引薦到自己所在的衡陽(yáng)縣西渡鎮(zhèn)二校，之后的日子里，他們一起將學(xué)校的課外科技活動(dòng)小組辦得有聲有色。

彼時(shí)鄉(xiāng)村學(xué)校沒(méi)有像樣的實(shí)驗(yàn)室和足夠的資金支持，但有心的學(xué)生總能從身邊發(fā)現(xiàn)一些可以用作實(shí)驗(yàn)器材的物品，來(lái)進(jìn)行一些小發(fā)明、小創(chuàng)造，不時(shí)會(huì)有超出教師預(yù)期的作品出現(xiàn)。從這時(shí)起，朱建山就堅(jiān)定了在實(shí)際操作中培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維的決心。只是自己要走的這條路能否抵達(dá)更遠(yuǎn)的地方，他還看不太清。

1999年第三次全國(guó)教育工作會(huì)議召開，會(huì)上提出要深化教育改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育，尤其強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。此時(shí)，朱建山和同事們已經(jīng)帶領(lǐng)學(xué)生開展了三四年的課外科技實(shí)踐活動(dòng)。研讀會(huì)議精神后，擋在眼前的那層紗仿佛被揭開，他找到了自己的方向。在他看來(lái)，物理是最適合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的學(xué)科，“課堂是素質(zhì)教育的主陣地”。他加入了湖南省教科所的項(xiàng)目，將培養(yǎng)學(xué)生的重心從課外科技活動(dòng)轉(zhuǎn)向物理課堂教學(xué)。課堂上，朱建山會(huì)帶著學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)際操作中親眼見證某一物理現(xiàn)象，進(jìn)而深入思考。鄉(xiāng)村學(xué)校里，朱建山自制的器材很是粗糙，但學(xué)生學(xué)得認(rèn)真、“玩”得快樂(lè)。

“非?！睂?shí)驗(yàn)：讓探究始于驚奇

隨著國(guó)家對(duì)教育的大力支持、對(duì)科學(xué)教育的日益重視，很多學(xué)校陸續(xù)配齊物理實(shí)驗(yàn)器材，一些發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)校還組建了專門的實(shí)驗(yàn)室。開展實(shí)驗(yàn)的條件越來(lái)越好，實(shí)踐中的效益卻并沒(méi)有同步提升?！拔锢碚n堂教學(xué)中存在著物理教學(xué)模式化、去情境化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位弱化的問(wèn)題?！敝旖ㄉ秸f(shuō)。盡管標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)器材很是精密，但學(xué)生用過(guò)幾回就不再覺(jué)得新鮮，常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程“高效”，但操作固定、結(jié)果可知的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)讓不少學(xué)生的態(tài)度很快從雀躍轉(zhuǎn)變?yōu)榈?，完成?shí)驗(yàn)教學(xué)流程后，最多只記得某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明了某條物理定律。

“亞里士多德曾說(shuō)，古往今來(lái)人們開始哲理探索，都應(yīng)起于對(duì)自然萬(wàn)物的驚異。我覺(jué)得讓學(xué)生產(chǎn)生對(duì)物理的驚奇比灌輸給他們物理規(guī)律更重要。” 朱建山說(shuō)道。創(chuàng)新是實(shí)驗(yàn)的靈魂，怎樣使學(xué)生享受實(shí)驗(yàn)探究的樂(lè)趣，成為他思考的重點(diǎn)。備課時(shí)，朱建山總琢磨些實(shí)驗(yàn)器材與學(xué)生生活貼近，但實(shí)驗(yàn)效果在學(xué)生意料之外的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在教授“機(jī)械能守恒”時(shí)，朱建山從教室的天花板上垂下一條繩子，將從學(xué)校體育館里拿來(lái)的一只保齡球掛了上去。課上，朱建山將分量十足的實(shí)心球捧在手中，第一次推出去，球“砰”的一聲砸回來(lái)，第二次再用力，“砰”的一聲再砸回來(lái)。第三次，他靠著墻面，將球放在腦袋前，牽引的繩索繃得很緊，松手的那一刻，實(shí)心球隨之?dāng)[蕩，教室里傳來(lái)一片驚呼——學(xué)生擔(dān)心砸回來(lái)的球讓老師掛彩。神奇的是，球在腦袋前停住了。一些膽大的學(xué)生興奮起來(lái)，爭(zhēng)先恐后地想上前嘗試。為什么會(huì)有這樣的差別？朱建山隨后講到了這節(jié)課的重點(diǎn)：在不施加推動(dòng)力，只有重力做功的情形下，保齡球的重力勢(shì)能和動(dòng)能發(fā)生轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能保持不變。第三次松手時(shí)朱建山?jīng)]有用手推動(dòng)球體，只是球體自身的重力勢(shì)能發(fā)生了轉(zhuǎn)換，所以最終只會(huì)停在初始位置。

這類材料源自實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)器材之外，流程非常態(tài)，結(jié)果非“常理”，能夠令學(xué)生感到驚奇的物理實(shí)驗(yàn)就是“非常”實(shí)驗(yàn)，它是一種體現(xiàn)趣味性、體驗(yàn)性、科學(xué)性、生活化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。

“非?！睂?shí)驗(yàn)基于課標(biāo)和教材，結(jié)合生活實(shí)際加以拓展和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)對(duì)課本的二次開發(fā)。當(dāng)朱建山提著檸檬、橘子、西紅柿等蔬果進(jìn)入課堂時(shí)，學(xué)生們的眼睛亮了起來(lái)，感到新奇又疑惑。不少學(xué)生開始翻看教材，想知道老師要講授的內(nèi)容究竟是什么。教材中，這節(jié)課屬于測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的必做實(shí)驗(yàn)，書中給出的方案是以舊電池為實(shí)驗(yàn)器材，采用小組合作的方式探究。這顯然是方便且科學(xué)的，但朱建山總覺(jué)得實(shí)驗(yàn)得更有意思些。他將富含果酸、能夠發(fā)電的蔬果引入實(shí)驗(yàn)，讓孩子們探索影響水果電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的因素有哪些，在一片歡欣的氛圍中，朱建山很快完成了這節(jié)課的課程目標(biāo)。

“老師，如果把兩個(gè)西紅柿并聯(lián)起來(lái)電壓會(huì)怎么改變??？”一位學(xué)生提出疑問(wèn)，這激起了其他學(xué)生的興趣?！袄蠋煟瑢⒁粋€(gè)橘子中的兩三瓣串聯(lián)起來(lái)，電壓電流會(huì)是什么樣呢？”朱建山欣喜地聽到一些學(xué)生提出了更深一層的問(wèn)題，這說(shuō)明他們不局限于課本所學(xué)，而是在實(shí)驗(yàn)中不斷思考，生發(fā)了疑問(wèn)。朱建山鼓勵(lì)學(xué)生自己探究問(wèn)題的答案?！澳菚r(shí)剛好網(wǎng)絡(luò)上有個(gè)視頻，在一個(gè)橙子中插入很多根電極芯片，說(shuō)會(huì)增加電壓，能給手機(jī)充電。孩子們通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，這是不科學(xué)的，同一個(gè)水果里無(wú)論插入多少電極片，電壓都不會(huì)改變?！睂W(xué)生因深入思考、主動(dòng)探究、獲得結(jié)論而興奮不已的模樣，深深刻在了朱建山心里。

以文化人：讓課堂濡以文化

育人價(jià)值缺位是朱建山發(fā)現(xiàn)的又一個(gè)問(wèn)題。有人說(shuō)，離開學(xué)校后人們會(huì)忘掉大多數(shù)所學(xué)，最終還能留下的那部分才能被稱作教育。學(xué)科知識(shí)與技能固然重要，但通過(guò)學(xué)科教學(xué)培育學(xué)生的核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)立德樹人更為根本。物理學(xué)家費(fèi)曼在其著作《物理學(xué)講義》中說(shuō)道：“我講授的主要目的，不是為你們參加考試做準(zhǔn)備——甚至不是為你們服務(wù)于工業(yè)或軍事做準(zhǔn)備，我最想做的是給出對(duì)于這個(gè)奇妙世界的一些欣賞，以及物理學(xué)家看待這個(gè)世界的方式，我相信這是現(xiàn)今時(shí)代里真正文化的主要部分?！痹谕暾喿x了費(fèi)曼的整套著作，讀罷暢銷科普讀物《物理才是最好的人生指南》后，朱建山從中受到啟發(fā)，更注重在課堂中滲透物理文化，以教學(xué)傳遞自然科學(xué)中蘊(yùn)藏的“真善美”，培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

除了繼續(xù)由“非?！睂?shí)驗(yàn)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)求證，他以愛(ài)因斯坦后悔發(fā)明原子彈的故事為例，引發(fā)學(xué)生關(guān)于科技倫理的討論。由物理學(xué)家將復(fù)雜的生活現(xiàn)象凝練成簡(jiǎn)潔的物理公式，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)之美。他梳理與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的物理史料，借由提出某一理論的關(guān)鍵人物、事件和思想進(jìn)行物理文化的滲透。比如在“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的教學(xué)中，朱建山先演示了一個(gè)用金屬湯勺纏繞電線后插入螺線管傳播音樂(lè)的趣味實(shí)驗(yàn)，引入課題，而后模擬“歷史研究”：引導(dǎo)學(xué)生將自己想象成法拉第，重演法拉第的失敗和成功實(shí)驗(yàn)，猜想、假設(shè)、驗(yàn)證每個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。又如，在講到“重力勢(shì)能”時(shí)，一個(gè)重要的概念是“零勢(shì)能面”，人們選取不同的零勢(shì)能面，勢(shì)能差也就會(huì)有相應(yīng)變化?！斑@與生活的哲學(xué)類似，任何事物都有相對(duì)性。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的學(xué)習(xí)困難或考試失利仿佛是一道難以抵擋的風(fēng)浪，但著眼整個(gè)人生，它不過(guò)是一陣微瀾?！敝旖ㄉ秸f(shuō)。他以種種方式促使學(xué)生接受物理文化熏陶，引導(dǎo)他們?nèi)缥锢韺W(xué)家般主動(dòng)思考、自主探索，體會(huì)并踐行物理學(xué)中蘊(yùn)含的人生哲理。

“融和”教學(xué)：讓育人貼合時(shí)代

一次，在給其他教師進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)的過(guò)程中，有位教師問(wèn)朱建山：“朱老師，您講的這些實(shí)驗(yàn)很有意思，但有什么作用呢？高考又不考?！敝旖ㄉ交卮鸬溃骸皞鹘y(tǒng)教學(xué)與非常實(shí)驗(yàn)的開展是并行不悖的。我們哪怕一個(gè)學(xué)期開展一兩次這樣的實(shí)驗(yàn)，對(duì)激發(fā)學(xué)生的探究欲和好奇心而言都有極大益處?！边@位教師的問(wèn)題讓朱建山深受觸動(dòng)：“現(xiàn)在回憶起來(lái)，這個(gè)回答沒(méi)有錯(cuò)，但我覺(jué)得力度或許不夠?！彼J(rèn)為，教育的根本是育人，但如何在教學(xué)改革中保證教學(xué)的效益，讓更多教師認(rèn)可物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要進(jìn)一步思考。

朱建山理解教師的擔(dān)憂，“我很享受充滿活力的課堂教學(xué)，學(xué)生的成績(jī)也不錯(cuò)，但我不能自得其樂(lè)，而是要努力為一線教學(xué)變革作出貢獻(xiàn)，形成可復(fù)制、可遷移、見實(shí)效、接地氣的教學(xué)模式”。他給自己的“非?！睂?shí)驗(yàn)加上了融“和”的背景，“和”意為“和諧、和美”。討論的是課堂實(shí)驗(yàn)在何時(shí)引入、達(dá)成何種效果的話題，他總結(jié)了適當(dāng)、適時(shí)、適度三原則，提煉了支架式、拋錨式和隨機(jī)式三途徑，旨在達(dá)成傳統(tǒng)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合、整體和諧，助力物理課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型。在重點(diǎn)課教學(xué)中，教師可采用支架式教學(xué)，提出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)主動(dòng)探究的空間，由學(xué)生在課內(nèi)外自主操作，提升其科學(xué)探究能力、科學(xué)思維。在新課導(dǎo)入時(shí)，拋出一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中涉及物理知識(shí)的真實(shí)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而隨機(jī)式教學(xué)多用于試題講解中，在小結(jié)時(shí)引入恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生將物理思維遷移至生活。由此，朱建山的工作室還提出了“習(xí)題實(shí)驗(yàn)化，實(shí)驗(yàn)習(xí)題化”的課題：在中高考復(fù)習(xí)過(guò)程中，很多物理習(xí)題按照常規(guī)的解題思路分析起來(lái)比較困難，學(xué)生難以理解，而借助實(shí)驗(yàn)?zāi)M習(xí)題中的物理情境，不僅能降低難度、幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解，還能激發(fā)其興趣、緩解其備考?jí)毫Α?/p>

變革課堂樣態(tài)，回歸育人本位，離不開每位教師的探索與實(shí)踐。2022年新課標(biāo)發(fā)布，提出“加強(qiáng)課程內(nèi)容與社會(huì)生活的聯(lián)系”“加強(qiáng)課程與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮實(shí)踐的獨(dú)特育人功能”，鼓勵(lì)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”。新課標(biāo)對(duì)實(shí)踐應(yīng)用的要求，說(shuō)明新時(shí)代課程育人的內(nèi)涵和質(zhì)量觀發(fā)生了深刻轉(zhuǎn)變。而朱建山的教育理念與之深度契合，隨著研究的持續(xù)深入，他和團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)努力改變中學(xué)物理抽象難學(xué)的現(xiàn)狀，將物理教育從基于知識(shí)的教育延伸至基于文化的教育，以新、奇、趣、美的“非常”實(shí)驗(yàn)激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生的終身發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。