一名非专业物理教师的非典型成长

一名非专业物理教师的非典型成长2016年我从某省重点大学电子信息工程专业毕业，校招进入本地一家通信设备企业做硬件测试，月入7200元，季度绩效平均1800元，年终奖金约为3个月基本工资，这份工作我做了14个月，累计参与3项基站射频模块测试项目，提交bug报告127份，其中被纳入版本迭代优化的有42份。2017年年底，家乡所在的县域教育局发布紧缺学科教师招聘公告，物理学科不限师范类、不限对口专业，仅要求全日制本科及以上学历、持有高中物理教师资格证，我抱着试一试的心态备考，用32天时间通过教资笔试，27天通过面试，2018年9月正式进入县第三高级中学担任高中物理教师，那一年我24岁，是整个物理教研组里唯一没有物理专业背景、没有师范教育经历的教师。第一次上高一物理绪论课，我提前备了3天的课，做了27页PPT，还准备了3个小实验，结果上课到第12分钟，就有学生举手问：“老师，我们学物理以后能干嘛？是不是只能当物理学家或者当老师？”我当时愣了，因为我之前准备的绪论内容里只讲了物理学科的发展历史，完全没准备和职业规划、生活应用相关的内容，只能含糊其辞说“物理是很多学科的基础，学好了以后用处很大”，下课之后我问了班里12个学生，有8个都觉得我的回答太笼统，没有说服力。第一次单元测试，我带的高一（3）、（4）班，物理平均分分别是42.7分、43.1分，而同组另外3个专业出身的老师带的平行班，平均分最低的是53.9分，我带的两个班及格率分别是12.2%、13.5%，平行班平均及格率是29.6%，优秀率（80分以上）我带的两个班加起来只有3个人，占比2.1%，平行班平均优秀率是8.9%。月考成绩出来的那天，教研组开质量分析会，教研组长王老师直接把我的成绩单放在桌上，说“小周，你这成绩不行啊，学生和家长已经有意见了，上周有3个家长找我问你的专业背景，说你不是学物理的，会不会教不好”，那天的会我坐了47分钟，头一直没抬起来，回家之后我把自己关在书房里，列了两张清单，一张是“短板清单”，列了我所有欠缺的能力：一是物理专业知识不成体系，我大学学的都是电子信息方向的应用物理，对普通物理的基础框架、理论推导逻辑完全不熟悉，更不知道怎么和中学物理知识点衔接；二是教学能力零基础，没有学过物理教学论、课程论，不知道怎么设计教学环节，不知道学生的认知规律是什么；三是实验教学能力不足，中学物理的基础实验我之前从来没接触过，不知道怎么操作、怎么讲解、怎么引导学生分析数据。另一张是“提升计划清单”，给自己定了12个月的提升目标：12个月内，成绩追平平行班，18个月内成绩超过平行班平均水平，3年内成为学校骨干教师。我先是在网上找了教育部发布的师范类物理学专业的核心课程清单，一共11门核心课，包括力学、电磁学、热学、光学、原子物理、理论力学基础、物理教学论、中学物理实验研究、教育心理学、课程与教学论、中学物理教学设计，我花了1200多块钱买了全套的教材和配套习题集，给自己定了每天的学习计划：工作日每天晚上7点到11点半，学习4个半小时，周末每天学习8个小时。学习力学的时候，我把程守洙《普通物理学》力学部分的372道习题全部做了一遍，错了68道，每道错题我都整理了错因，同时对应到中学物理的相关知识点，比如我做圆周运动的习题时，发现自己对向心力的来源分析总是出错，就专门找了中学物理里所有圆周运动的题型，一共12种，每种题型做了20道题，整理了32页的题型分析笔记，不仅搞懂了理论推导，还总结出了适合中学生的解题步骤。为了补教学能力的短板，我申请听教研组所有老师的课，不管是高一的还是高三的，只要没有课我就去听，一学期下来我听了117节课，其中教研组长王老师的课我听了42节，每节课我都记录三个部分的内容：一是教学环节设计，导入用了什么素材，新知讲解用了什么方法，例题选择有什么梯度，课堂小结怎么设计，作业布置有什么分层；二是学生互动情况，提问了几个学生，每个问题的设计意图是什么，学生的回答暴露出什么问题，老师是怎么引导的；三是改进建议，结合我自己的专业背景，哪些地方可以用信息化手段优化，哪些实验可以做创新改进，一学期下来我的听课笔记写了4本，累计12.7万字。为了补实验教学的短板，我每天下午放学后都留在物理实验室，把中学物理所有的必修和选择性必修实验，一共37个，每个实验都做了至少5遍，记录每个实验的操作要点、常见误差来源、学生容易出错的操作步骤，比如研究匀变速直线运动的实验，我做了8遍，总结出了3个降低误差的小技巧：一是打点计时器要固定在木板的最远端，避免纸带晃动；二是小车的初始位置要尽量靠近打点计时器，增加打点的数量；三是释放小车之前要先接通电源，避免第一个点模糊，这三个技巧后来我教给学生之后，学生做这个实验的误差率从原来的11%降到了2.3%。2019年3月，我讲到平抛运动这一节，按照教材的实验设计，是用斜面轨道释放小钢珠，用复写纸记录落点，然后测量水平和竖直位移，计算初速度，我自己做这个实验的时候发现误差很大，因为小钢珠下落的时候会有空气阻力，落点记录也有误差，多次实验的误差普遍在7%-12%之间，学生做实验的时候经常出现数据和理论值差距太大，不知道怎么分析的情况。我突然想到我大学学的传感器知识，能不能做一个自动记录数据的实验装置？我花了21天的时间，查了30多篇相关的文献，用arduino单片机、光敏电阻、计时器、3D打印的轨道做了第一套平抛运动实验装置，前前后后改了7次，第一次用红外传感器，因为小钢珠的体积太小，感应不灵敏，误差在5%左右，后来换成光敏电阻，在竖直方向每隔1厘米装一个光敏电阻，小钢珠下落的时候挡住光敏电阻，计时器自动记录时间，同时水平方向也装了光敏电阻，记录小钢珠水平方向的运动时间，最后调整了轨道的平整度，用砂纸打磨了3遍，把轨道的摩擦力降到最低，最终的装置误差控制在0.2%以内，成本只要127块钱，比市面上卖的同类数字化实验装置便宜85%以上。我把这个装置用到课堂上之后，学生做实验的时间从原来的45分钟缩短到20分钟，数据准确率提升了72%，原来很多学生觉得平抛运动的规律太抽象，用这个装置做完实验之后，92%的学生都能独立推导出平抛运动的位移和速度公式，比之前的37%提升了55个百分点。同年5月，我带着这个实验创新设计参加市中小学实验教学技能大赛，拿了一等奖，是所有参赛选手中唯一一个非物理专业出身的获奖者，评委给的评语是“把信息技术和物理实验深度融合，解决了传统实验误差大、效率低的痛点，适合在中小学推广”。2019年年底的期中考试，我带的两个班物理平均分分别是61.3分、62.1分，反超平行班平均水平3.7分，及格率达到41.9%，比平行班平均高12.3个百分点，优秀率13.6%，比平行班平均高4.2个百分点，我用14个月的时间，完成了当初给自己定的18个月的目标。随着教学经验的积累，我慢慢发现我的电子信息专业背景，反而成了我做物理教学的独特优势，我可以把很多抽象的物理知识点，用仿真、可视化的方式呈现出来，还可以做很多低成本的创新实验。比如讲天体运动的时候，传统的教学都是用公式推导，学生很难理解轨道半径和线速度、角速度、周期的关系，我用python写了一个天体运动的仿真程序，学生可以在界面上调整中心天体的质量、环绕天体的轨道半径、初速度，系统会实时显示环绕天体的运动轨迹，还有线速度、角速度、周期的数值变化，学生只要调整3次参数，就能自己总结出天体运动的规律，我带的班学习天体运动这一节的知识点掌握率是94%，比平行班的68%高了26个百分点。针对很多学生觉得物理抽象、难学的问题，我花了6个月的时间，整理了一套高中物理“降维学习手册”，覆盖12个核心模块，一共247个知识点，每个知识点都配了生活中的类比案例、3道梯度习题，比如把楞次定律“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”类比成“来拒去留”的社交习惯：你要靠近我，我就推开你，你要离开我，我就拉住你，学生一下子就记住了楞次定律的核心内容；把电容的充放电类比成水库的蓄水放水，电容的容量相当于水库的库容，电压相当于水位，充放电电流相当于水流速度，学生很容易就理解了电容的工作原理。我把这套手册用到学困生辅导上，选了20个物理平均分在35分以下的学生做试点，每天抽20分钟辅导，用了一学期的时间，这20个学生的物理平均分从32.4分提升到58.7分，及格率从0提升到35%，其中有个叫李明的学生，之前数学能考130多分，但是物理每次都考30多分，他总说物理是“玄学”，看不见摸不着，我给他辅导的时候，经常带他做小实验，用矿泉水瓶做液体压强实验，用电池、线圈和磁铁做简易电动机，用手机的加速度传感器测电梯的加速度，慢慢的他对物理产生了兴趣，用了3个月的时间，他的物理成绩提升到72分，后来高考物理考了89分，考上了哈尔滨工业大学的机械工程专业，去年他放暑假回来找我，说他现在学大学物理一点都不费劲，多亏了我当时给他做的那些小实验，让他搞懂了物理的底层逻辑。2021年，我报名参加省高中物理优质课大赛，参赛的课题是《电磁感应现象》，我自己设计了一套可交互的实验装置，用arduino控制线圈的匝数、磁体的运动速度、磁体的磁场强度，系统会实时显示感应电流的大小，还能自动生成磁通量变化和感应电流的关系曲线，上课的时候我没有直接讲电磁感应的产生条件，而是让学生自己调整参数，记录数据，总结规律，整节课学生的参与率是100%，所有学生都能自己总结出电磁感应的三个产生条件，最终我拿到了大赛的一等奖，得分94.6分，是整个大赛27个一等奖获得者里唯一一个非物理专业出身的教师，赛后有评委问我是哪个师范大学物理系毕业的，我告诉他我是学电子信息工程的，他很惊讶，说“你的课把物理的科学性和技术的应用性结合的非常好，比很多专业出身的老师讲的都透彻”。同年，我获评县骨干教师，完成了3年前给自己定的最后一个成长目标。2022年，学校安排我带高二的物理竞赛辅导，一开始我心里没底，因为我没有竞赛辅导的经验，但是我发现物理竞赛里很多实验题、应用题，都和电子信息、工程技术相关，刚好是我的优势，我花了3个月的时间，把近10年的全国中学生物理竞赛的真题全部做了一遍，整理了17个竞赛常考的实验模块，每个模块都设计了对应的创新实验装置，比如竞赛里常考的霍尔效应实验，我自己做了一套低成本的霍尔效应实验装置，成本只要80多块钱，比传统的实验装置便宜90%以上，学生可以自己调整电流、磁场强度，测量霍尔电压，总结霍尔效应的规律。我带的15个竞赛生，在2022年的省级物理竞赛里，拿了2个一等奖，5个二等奖，8个三等奖，是学校有史以来物理竞赛最好的成绩，其中有个叫张宇的学生，还进了省队，参加全国中学生物理竞赛拿了铜牌，被中国科学技术大学提前录取。2023年，我主持的市级课题《基于信息技术融合的高中物理实验创新教学实践研究》顺利结题，获评市优秀课题，课题研究期间，我一共开发了16个高中物理创新实验装置，覆盖了所有必修和选择性必修的核心实验，这些装置的平均成本只有130多块钱，比传统的数字化实验装置便宜80%以上，误差控制在0.5%以内，完全满足中学物理实验的教学要求，现在这些装置已经被全县12所高中推广使用，我还受县教育局的邀请，给全县的物理教师做了3次实验创新培训，累计培训教师87人次，很多乡村学校的老师说，之前他们学校没有钱买数字化实验设备，学生只能背实验步骤，现在用我设计的低成本实验装置，学生终于能亲手做实验了。我还把自己的教学经验整理成了论文，先后在《中学物理教学参考》《物理教师》《中学物理》等核心期刊发表了3篇论文，其中《低成本数字化物理实验装置的开发与应用》一文，被人大复印资料全文转载，我还开发了一套高中物理数字化实验资源库，包含37个实验的仿真程序、操作视频、教学设计，免费提供给全县的物理教师使用，现在这套资源库的累计下载量已经超过1200次。从2018年入行到现在，我已经教了6年的物理，带了3届高三学生，我带的学生物理高考平均分每年都比全市平均分高12分以上，2023年我带的高三班，物理高考平均分是72.3分（满分100），比全市平均分高14.7分，有3个学生物理考了满分，17个学生物理成绩在90分以上，62个学生的物理成绩超过80分，及格率是97.3%，优秀率是42.7%，远远高于全市的平均水平。现在已经再也没有人质疑我不是物理专业出身了，2018年刚开学的时候，有17个家长联名找校长要求把孩子调出我的班，2020年高一选科的时候，有42个家长专门找校长要求把孩子分到我的班，去年我带的高一新生里，有3个学生的哥哥姐姐之前都是我的学生，家长专门说要把孩子交给我才放心。除此之外，我还负责学校的科技社团辅导，教学生做智能小车、无人机、科创发明，累计带领学生拿到12个省级以上科技创新奖项，有5个学生的设计拿到了实用新型专利，2023年我带的科技社团被评为省优秀学生社团。很多年轻老师问我，非专业出身的老师能不能教好物理，我的答案是肯定的，但是要走一条非典型的成长路径，首先要补好短板，专业知识和教学能力的短板是必须要补的，没有捷径可走，我刚入行的前两年，几乎没有在12点之前睡过觉，累计做了12000多道物理题，写了37万字的学习笔记，听了200多节课，才把专业和教学的短板补上来；其次要发挥自己的优势，不要总想着和专业出身的老师比谁的物理理论功底深，而是要找到自己的差异化优势，比如你是学计算机的，你可以做教学仿真、在线题库，你是学工程的，你可以做实验创新、实践教学，你是学心理学的，你可以做学习方法指导、学困生辅导，每个非专业出身的老师都有自己的独特优势，只要把优势和教学结合起来，就能走出自己的路；最后要始终站在学生的角度思考问题，教学的本质是教会学生学习，而不是展示自己的知识有多渊博，我每次备课的时候都会问自己三个问题：如果我是学生，我能不能听懂这个知识点？这个知识点和学生的生活有什么关系？学生学了这个知识点之后能解决什么问题？只有把这三个问题想清楚，你的课才会受学生欢迎。现在我正在做两个项目，一个是高中物理低成本实验包的开发，一套实验包只要237块钱，包含了27个核心实验的所有器材，能完成90%以上的高中物理实验，比传统的实验器材成本低92%以上，现在已经在3所乡村中学试点，试点学校的学生实验参与率从原来的32%提升到了98%，学生的物理实验题得分率从原来的41%提升到了76%，接下来我打算把这个实验包推广到全市的乡村学校，让更多乡村的孩子也能亲手做物理实验，感受到物理的乐趣；另一个是高中物理交互式学习系统的开发，学生可以在系统里做实验、做习题、看知识点讲解，系统会根