“老师初中物理教学活动方案，让我来吧，我能点火！让我来吧！”一个学生焦急地站起来留学之路，生怕老师注意到他。这是发生在广东省深圳市光明区力创实验学校物理老师朱建山教室里的一幕。
这节课，朱剑山要教的知识是空气的浮力。在准备课程时，他注意到书中有一张热气球的图片。热气球是使用比空气轻的气体来提供升力的飞机。生活中利用浮力原理的现象有很多，比如学生感兴趣的孔明灯。当孔明灯的灯芯点燃时，里面的空气会因热膨胀而从中间膨胀，使得空气灯笼内部的密度比外部小，充满热空气的球体会飞起来。朱剑山设计了一个小实验，在教室里“放飞”孔明灯。为了确保安全，他选择了阻燃材料作为灯罩，并在教学前关闭门窗。 “这样，孔明灯就不会受到横向气流的干扰，只会受到热量的加热。”课堂上，不少同学都跃跃欲试，想亲手点燃灯芯，见证孔明灯缓缓升起。
物理学是一门以实验为基础的学科。实验不仅是物理教学的重要手段和方法，也是物理教学的重要基础和内容。好的实验不仅能使教学生动形象，还能激发学生的学习兴趣和探究热情。在朱剑山的课堂上，类似的实验还有很多。二十年来，经过不断完善和凝练，朱剑山和他的团队逐渐形成了“以惊喜开始，以文化丰富——以非凡实验引领创新中学物理教育”的物理教学范式。
朱建山，广东省高级物理教师，深圳市光明区力创实验学校副校长。教育部首届基础教育教学指导委员会专职跨学科委员、华南师范大学教育系兼职教授、广东省名师工作室主持人。获2019年广东省教学成果奖特等奖。
创新教育：让教学解放思想
中学时，朱剑山就表现出了对物理的浓厚兴趣。没课的时候，他总喜欢加入学校的无线电维修兴趣小组，通过拆装、拼凑来学习物理知识。 20世纪90年代初，朱剑山从一所师范学院物理专业毕业，在湖南衡阳的一所小镇中学开始了教师生涯。短短两三年时间，这个班上思想创新、思维活跃的小伙子就成为了全县同龄人中的佼佼者。在一次教学比赛中，县里的特级物理老师彭俊男注意到了他。彭俊南非常注重调动学生物理学习的兴趣，特别鼓励学生动手操作，这与朱建山的想法不谋而合。彭俊男给他介绍了自己所在的衡阳县西都镇第二学校。接下来的日子里，他们共同努力，把学校的课外科技活动小组办得成功。
当时农村学校没有像样的实验室，也没有足够的资金支持，但有兴趣的学生总能在身边找到一些可以作为实验设备的物品，进行一些小发明和创作。时不时就会出现超出老师预期的作品。出现。从此，朱剑山立志在实际操作中培养学生的实践能力和创新思维。只是他看不清自己要走的路能否到达更远的地方。
1999年召开第三次全国教育工作会议，提出深化教育改革，全面推进素质教育，特别注重培养学生的创新精神和实践能力。此时，朱建山和同事们已经带领学生开展课外科技实践活动三四年了。研究完会议精神后，遮住眼睛的面纱似乎被掀开了，他找到了自己的方向。在他看来，物理是最适合培养学生创造性思维的学科，“课堂是素质教育的主战场”。他加入了湖南省教育科学研究所的项目，将学生的培养重点从课外科技活动转向物理课堂教学。课堂上，朱建山会带领学生做实验，让学生在实际操作中亲眼目睹某种物理现象，进而进行深入思考。在乡村学校，朱建山自制的设备十分简陋，但学生们学习认真，“玩”得开心。
“非凡”实验：让探究从惊喜开始
随着国家对教育的大力支持和对科学教育的日益重视，许多学校逐渐配备了物理实验设备，一些发达地区的学校还设立了专门的实验室。实验条件越来越好，但实践效益却没有同时提高。 “在物理课堂教学中，存在物理教学建模化、脱情境化、实验教学地位弱化等问题。”朱剑山说道。虽然标准化的实验设备非常精密，但学生用过几次后就不再感到陌生了。常规的实验教学过程“高效”，但操作固定、结果可知的实验环节很快让很多学生的态度从兴奋转变。平心而论，完成实验教学过程后，我最记得的就是某个实验证明了某个物理定律。
“亚里士多德曾经说过，古往今来，当人们开始哲学探索时，应该从对自然界万物的惊奇开始。我认为让学生对物理感到惊讶比向他们灌输物理定律更重要。”朱剑山说道。创新是实验的灵魂。如何让学生享受实验探究的乐趣成为他思考的重点。
备课时，朱建山总想着一些贴近学生生活的实验设计，但实验结果却出乎学生的意料。讲授《机械能守恒》时，朱建山在教室天花板上挂了一根绳子，还挂了一个从学校体育馆拿来的保龄球。上课时，朱剑山手里拿着一个实心健身球。当他第一次把球推出去的时候，球“砰”的一声又回来了。第二次用力一推，球“砰”的一声又回来了。第三次，他靠在墙上，把球放在头前。牵引绳非常紧。他一松手，实心球就晃动起来，教室里一片惊呼——学生们担心把它打回去。球让老师赔钱。
奇迹般地，球停在了他的头前。一些胆大的学生兴奋不已，纷纷上前尝试。为什么会有这样的差异呢？朱剑山接着讲了本课的重点：当不施加推力，只有重力作用时，保龄球的重力势能和动能进行了转换，但总机械能保持不变。朱剑山第三次松手时，他并没有用手去推球，而是球自身的重力势能进行了转换，所以只会停在初始位置。
这种材料来自实验室标准设备之外，过程不正常，结果也不“正常”。能让学生感到惊讶的物理实验都是“非凡”的实验。它是一种体现趣味性、体验性、科学性、生活化的物理实验教学活动。
“非凡”实验以课程标准和教材为基础，结合现实生活条件进行拓展和创新，实现教材的二次开发。当朱剑山提着柠檬、橙子、西红柿等果蔬走进教室时，学生们眼睛一亮，感到新奇又困惑。很多学生开始翻起课本，想知道老师要教什么。教材中，本课是测量电源电动势和内阻的必修实验。书中给出的方案是利用旧电池作为实验设备，采用小组合作的方式进行探索。这显然方便又科学，但朱剑山总觉得实验更有趣。他将富含果酸、能发电的水果和蔬菜引入实验中，让孩子们探索影响水果电池电动势和内阻的因素。在欢乐的气氛中，朱剑山很快完成了本节课的课程目标。
“老师，如果两个西红柿并联，电压会怎样变化？”一名学生问道，引起了其他学生的兴趣。 “老师，如果把两个或三个橙子的花瓣串联起来，电压和电流分别是多少？”朱剑山很高兴听到有同学提出了更深层次的问题，这说明他们并不局限于课本上学到的东西，但我在实验过程中不断思考，提出问题。朱剑山鼓励同学们自己去探索问题的答案。 “当时网上正好有一个视频，在一个橙子里塞了很多电极芯片，据说可以提高电压，给手机充电。孩子们通过实验证明，这是不科学的。没有。”无论同一个水果中插入多少个电极，即使打开薄膜，电压也不会改变。”学生们深入思考、积极探索、得出结论的兴奋之情深深地打动了朱剑山的心。
做一个有文化的人：让课堂沉浸在文化中
缺乏教育价值是朱剑山发现的另一个问题。有人说，离开学校后，人会忘记大部分所学的东西，最后剩下的才可以称为教育。学科知识和技能固然重要，但更根本的是通过学科教学培养学生的核心能力，实现道德发展。物理学家费曼在他的《物理讲座》一书中说：“我教学的主要目的不是让你为考试做准备——甚至不是让你为在工业或军队服役做准备。我最想要的是给予一些赞赏”我相信这个美好的世界以及物理学家看待它的方式是当今真正文化的重要组成部分。”看完费曼的全套著作，又读完了最畅销的科普书《物理是最好的生活指南》之后，朱剑山受到启发，更加注重在课堂上渗透物理文化，通过教学传达自然科学蕴含的“真、善、美”，培养学生的物理核心素养。
除了继续带领学生通过“非凡”的实验进行科学验证外，他还以爱因斯坦后悔发明原子弹的故事为例，引发学生对科技伦理的讨论。物理学家将复杂的生活现象浓缩为简洁的物理公式，让学生体验科学之美。他整理了与教学内容相关的物理学历史资料，通过提出某种理论的关键人物、事件和思想来渗透物理学文化。
例如，在《电磁感应现象》的教学中，朱建山首先演示了一个有趣的实验，将金属勺子缠绕在电线上，然后插入螺线管中以传播音乐。他介绍了题目，然后模拟“历史研究”：引导学生把自己想象成法拉第，重演法拉第失败和成功的实验，猜想、假设，并验证每个实验的结果。再比如，在谈论“重力势能”时，一个重要的概念就是“零势能面”。如果人们选择不同的零势能面，势能差就会相应变化。
“这和人生哲学类似，一切事物都有相对性。对于学生来说，当前的学习困难或者考试失败，似乎是一场不可阻挡的风暴，但放眼整个人生，却只是轻微的波浪。”朱剑山说道。他用多种方式鼓励学生接受物理文化的熏陶，引导他们像物理学家一样主动思考、独立探索，理解和践行物理学所蕴含的生命哲学。
“一体化”教学：让教育与时俱进
有一次，在给其他老师进行专业培训过程中，有老师问朱建山：“朱老师，你讲的这些实验很有趣，但是它们有什么用呢？高考不考。”朱剑山回答道：“传统教学与非凡实验齐头并进，即使我们每学期进行一两次这样的实验，对于激发学生的探究欲望和好奇心也是大有裨益的。”朱见山被这位老师的问题深深触动：“现在回想起来，这个答案并没有错，但我觉得可能还不够有力。”他认为，教育的根本是育人，但如何在教学改革中保证教学的有效性，让更多的教师认可物理实验教学，还需要进一步的工作。思考。
朱建山理解老师们的担忧，“我很享受充满活力的课堂教学，学生的成绩也不错，但我不能满足于自己。相反，我必须努力为一线教学改革贡献力量初中物理教学活动方案，创造出可复制、可转移、有效的模式。脚踏实地的教学模式。”他在自己的“非凡”实验中加入了“和谐”的背景，寓意“和谐、和谐、美好”。讨论的内容是何时引入课堂实验以及能达到什么效果。他总结了适度性、及时性、适度性三个原则，提炼了支架式、锚定式和随机化三种方法，旨在实现传统教学与实验教学的平衡。深度融合、整体和谐，助力物理课堂教学变革。
在重点课程教学中，教师可以采用支架式教学，提出实验设计思路，为学生创造主动探索的空间。学生可以在课内、课外独立操作，提高科学探究能力和科学思维。在引入新课时，抛出一个涉及现实生活中物理知识的真实问题，激发学生的学习兴趣。试题讲解中多采用随机教学，总结中引入适当的实验，启发学生将物理思维转移到生活中。因此，朱剑山工作室还提出了“实验习题、实验习题”的话题：在高中、高考的复习过程中，很多物理习题很难按照常规的解题思路进行分析，学生也很难理解。并且借助实验模拟习题中的物理情况，不仅可以降低难度，帮助学生准确理解，还可以激发学生的兴趣，缓解备考压力。
改变课堂方式，回归育人本位，离不开每一位教师的探索和实践。 2022年新课程标准发布，提出“加强课程内容与社会生活的联系”、“加强课程与生产劳动和社会实践的结合，充分发挥实践独特的教育功能”，鼓励“干中学”、“用中学”。新课程标准对实践应用的要求，说明新时代课程教育的内涵和质量观发生了深刻变化。朱剑山的教育理念与之深度契合。随着研究的不断深入，他和他的团队将继续努力，改变中学物理抽象、难懂的现状，将物理教育从知识型教育延伸到文化型教育，以新奇、奇特、有趣、美丽的“非凡”实验激发学生的创新意识，为学生的终身发展奠定坚实的基础。
- 结尾 -
来源 |本文发表于《教育家》2022年11月号第2期，原标题《朱剑山：“非凡”实验，点燃创新火花》