刘炳昇科学教育研究及其启示

(1. 广东省嘉应学院，广东 梅州 514015；2. 盐城工学院，江苏 盐城 224051)

中国教育需要大师，更需要有原创精神且兼有至诚至爱之心的大师，笔者的导师刘炳昇教授便是其中之一。刘先生的科学教育造诣深厚，影响深远，每每与当今科学教育学界翘楚论及先生，均得到高度首肯。刘先生的科学精神和人格魅力体现了我国儒家传统美德和朴实、踏实、求实的当代学者风范，我们有责任、有义务予以彰显与弘扬，以便惠泽众生，促进我国科学教育事业的进一步发展。

1 以实验创新为核心，兼融低成本实验与现代教育技术

刘炳昇先生对动手实验具有浓厚的兴趣，早在学生时代深受著名物理教育家朱正元先生“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的思想影响，多次自制各种飞机模型并长期进行天文观察。在南京师范大学任教期间，刘先生几十年如一日，灵活使用刨、凿、斧、锯、锉等工具自制实验仪器，琢磨实验设计思想，挖掘实验教育功能，他所创制的逆风行舟、下翻魔丸、上坡兔子、浮沉子等教具无不体现了精湛实验创新思想。

刘先生高度概括并准确定位了物理实验的教育功能，他指出：“实验是物理教学的重要基础，实验是物理教学的重要内容，实验是物理教学的重要方法，实验是物理教学的必要手段”，提出“挖掘兴趣因素，激发学习动机；提高感知效果，培养观察能力；突出本质因素，建立科学图景；联系生活实际，向相关学科渗透；加强小实验，增强学生动手动脑的机会；加强探索性实验，培养创造能力”，这种“实验是物理教学不可分割的重要组成部分”的思想对我国物理教育的发展具有深远影响。[1]

刘先生坚持以实验创新为核心，他在《物理实验教学多元创新中的几个关系问题》一文中阐述了继承与创新、探究性实验与基础性实验、探究的程式与探究过程的本质、实验技术创新与传统实验手段等关系，[2]为实验创新的正确发展提供了良好的方向指南。刘先生不仅能从生活或自然中获得创新灵感，更能从物理学史、其他学科或他人教具中寻找优点与不足。对于每一个看似简单的物理教具，刘先生总能从功能拓展、优点组合、缺点补偿、物理量转换等不同视角对其进行创新与提升。

刘先生对低成本实验情有独钟，笔者认为其原因有三：一是老一辈人深切感受物质匮乏的艰难，对丝丝缕缕均格外珍惜；二是低成本实验器材大都来源于学生的生活实际，学生对此有亲近感，且材料简易可得，容易推广与实施；三是深得我国物理实验教学的传统精髓。任何一张纸、一个塑料瓶、一根金属棒在刘先生手里均能演变成各种各样的实验器具。低成本实验虽然便宜易得，但是同样折射出创新思想的光芒，刘先生的低成本物理实验发散之深、联系之广令人叹为观止。

现代教育技术与传统物理实验相融合是中学物理实验创新的重要方向。刘先生二十多年前便敏锐意识到中学物理实验变革的重要动向，他不仅招收了物理教育技术方向的研究生，还亲自指导学生开展物理多媒体实验的开发、数字化实验的研制等。现代教育技术与传统物理实验相融合，从某一个角度而言，其成本低、且能解决常规实验所难以解决的可重复性、实验进程的可调节性等问题。随着我国科技的发展，传感器技术日益成熟，改变着我国传统物理实验观念、器具配置与课堂实施等。对于新生事物，刘先生热情洋溢地投入理解与转化之中，鼓励研究生以DIS系统为平台开展中学物理实验研究。

2 重视科学探究，以实验探究为主线进行物理教材开发

科学探究虽然于20世纪90年代才正式引入我国，但其作为课程内容与教学方式，引领着我国科学课程改革。刘先生对科学探究等新教育理念高度敏感，领悟极其快速、高深。刘先生的实验设计过程本身就是典型的科学探究过程，对其每一个实验，我们均可看作是一个完整科学探究或部分科学探究。刘先生曾将浮沉子、海狮戏球等实验进行科学探究改造，其形式既有完整探究，也有部分探究，寓探究、游戏与情趣于一体。[3]

苏科版初中物理教材倾注了刘先生的大量精力，该教材中许多实验是刘先生几十年的研究结晶，教材的编写思路深切地反映了刘先生为人为学的基本理念。该教材语言精美，中华诗词瑰宝、各种语言修辞、亲切可人的语言盈满其间。其语言可以说赘文甚少，一如刘先生平日谨言慎行，出言必真，做人必诚的风格。该教材每节必有三、五个小科学探究，科学探究与物理内容融合极深，力避为了探究而探究之讳。这些科学探究多而不重，要而不繁，寓乐其间，颇有陶行知当年在晓庄力推“学做结合”之风。该教材很好地体现了新课改与课标的精神要旨，图文并茂，结构明晰，很好地融合了物理知识的学科逻辑与学生的认知逻辑。全书除了有鲜明的实验探究主线，其知识主线也体现了较好的创新，科学方法隐线能很好地依附实验探究与知识主线。苏科版初中物理教材的儿童形象鲜明，刘先生除了在语言的运用、探究案例的选取上独具匠心，其图片多以或手举风筝，或捂头思考的衣袂飘飘少年郎形象，一如当年南京城追星赶月的翩翩白衣少年。该教材具有很深的人文特色，扬州的瘦西湖、四川的三星堆等均深深地融入教材。

总之，透过苏科版初中物理教材，我们可以品味刘先生精益求精的科研精神与治学态度，也可以洞悉刘先生既有深厚的实验研究基础，也富有厚重的人文精神与修养，更富有教材编制的思想与技艺。书如其人，人如其书，干净纯洁，思想厚重而形式轻灵。

3 参与编制初中科学课程标准，积极推进科学课程改革试验

由于历史和现实的种种原因，我国义务教育的科学课程基本为分科形态的课程，课程比较注重各学科知识体系的完整性。随着现代科学技术和社会的发展，建立以统一性为基础的现代综合科学课程已成为科学课程改革的发展趋势。2001年后，我国开始制订义务教育科学课程标准，进行科学课程的改革试验。出于对科学教育的深刻认识和对改革的执着追求，刘先生积极申报和参与了教育部组织的义务教育初中科学课程标准的研制工作，进行课程的推广试验工作。刘先生与袁运开、赵铮、郭玉英等教授一起做了大量的理论和实践研究工作。刘先生重点钻研标准中“科学探究”和“物质科学”部分，并在《义务教育初中科学课程标准(2011年版)解读》一书中执笔解析了这两部分内容。为了推广科学课程的实验，刘先生不辞辛劳前往实验区培训中学教师，宣讲课程标准，他特别重视通过生动的实验演示和实例，剖析科学探究的本质特征，避免探究教学的形式化。他先后到过的实验区有深圳、宁波、常熟、武汉、宁武、桂林等，华东师大原校长、初中科学课程标准研制组组长袁运开教授说：我与刘炳昇老师从2000年相识，在参加国家义务教育科学课程(7—9年级)标准制定和科学教材编写工作中，他对科学教育的执着追求和对科学探究的见解给我留下深刻的印象。在对中学科学教师进行课程标准和科学教材的培训过程中，他通过生动的实验表演和典型案例，阐述了科学探究的意义和探究教学设计的要求，深受实验区教师的一致好评。

4 因材施教，精心提携青年才俊

刘先生桃李满天下，他从来不呵斥与责骂学生。他对学生严格要求是透过自身的一丝不苟的实验操作、精益求精的科研治学来体现，从他那追求卓越的旨趣中，学生感受到他的威严与长者风范。他的学生有的长于理论研究，有的长于实验设计，有的长于比较教育，有的长于教育技术，有的学生心理学基础较好,刘先生总是充分利用并发挥学生所长进行论文选题与科学研究。刘先生非常注意给学生创造良好的学术平台，他曾推荐多名学生到华东师范大学、华南师范大学进行博士后研究工作，推荐多名学生攻读博士学位，并提出诸多中肯的建议。

刘先生非常注重对学生基本功的训练与基本科研态度的培养，如做静电实验时，他对拿捏有机玻璃棒的手形，器物表面的干燥与洁净程度均有严格要求。刘先生不仅是物理实验大师，他也非常精通普通物理学，他对于物理实验不止于表面兴趣，对物理实验现象背后的物理本质挖掘非常透彻，如他曾用普通物理知识详细地分析了铝棒发声、卡片拨动梳齿、弹簧测力计测不同方向力的误差。[4]从他身上，我们知道要在物理课程与教学论专业有所成就，必须兼融物理学、教育学、物理教学等知识。刘先生经常带学生去中学物理课堂听课，他的评课不仅宏观大气，而且兼有细致入微。纵观他的评课，居然没有一个批评的字眼，但他融入柔和语调之中的善意建议及其弦外之音让人默然顿悟。

5 启示

刘先生科学研究的成功经历启示我们，第一，科研成功必须有真正的永恒兴趣，刘先生为了中学物理实验研究甘愿清贫，他对物理实验的兴趣从时间来看，始于青春年少，贯穿一生。他对科学教育的兴趣超然于物质与名利，超然于世俗的得失。第二，科研成功必须有宽广的知识基础。如果科研流于兴趣则不容易深入，只有宽广的知识基础才能使研究左右逢源，视野开阔。刘先生的实验可以深入地理、经济、天文、化学、工程等不同领域，从刘先生的研究中，我们可以找到很多当今流行的教育理念，如核心素养、STEM等线索。第三，科学研究必须刻苦钻研，身体力行。刘先生曾几十年如一日在实验室进行实验设计与开发，涉猎各种实验著作，对古今中外的经典物理实验总能娓娓道来。

作为人师，刘先生在我国科学教育界口碑甚好，学生成为中流砥柱者为数不少。刘先生从来不批评人好高骛远，志大才疏。他对于学生总是极度宽容，在关键时刻作不经意点拨，使人幡然醒悟，总是在学生需要帮扶的时候毅然相扶。他自己谨言慎行，但从不记学生之过，可谓真正之仁者。