低成本實驗助力創客培養

◇李春穆（甘肅：永昌縣第一小學）

低成本科學實驗因為“取材方便，成本廉價，制作方便，操作簡易，安全可靠”，受到廣大師生的青睞，成為科學創新探究中的必然趨向與風向標。的確，既然日常生活中處處蘊含著科學規律，那么，取材于生活而印證于生活的低成本科學實驗就應該得到大力提倡。盡管低成本科學實驗有時處于“散養”狀態，但由于可以“隨時隨地”進行，且能取得立竿見影的效果，所以，其普遍性效應值得發揮，其對于正規實驗無疑是一種有益的補充，對于學生成為創客更是一種有意義的推動。

創客有別于一般人，具有“自造物”意識，勇于創新，善于以拓展與批判的心態進行科學探究。小學科學低成本實驗與創客的培養具有正向關系——因為低成本實驗的“自主性、開放性與創新性”，決定了學生的思維活動不是僅僅停留在一般階段，而是進入了以“探究、批判、拆解、重組和解構”為特征的高階階段。這樣的“進入”意味著低成本實驗過程的新、深、廣，意味著實驗器材的充足利用、開掘和應用，包括學生的自造物，包括富有生機的對比實驗，包括倏忽不見的生成性資源的把控與利用。

一、在自造物實驗中培養創客

低成本實驗器材的開發應該注重學生的“自造物”環節。“自造”與“創客”理念不謀而合。這里的“自造”不是“蠻干”，而是基于實驗基本過程的創新；不是針對知識技能，而是基于角度或者經驗；不是從“1”到“100”的繼續，而是從“0”到“1”的創造或創新。表面看比較麻煩，但因為是“低成本”，完全“經得起折騰”，學生有足夠多的自由和時空去探究。而且，自造了什么樣的實驗材料并不是唯一重要的，實踐中自主能力的提升、創客意識的萌生、實踐經驗的積累、高階思維的形成，才是低成本實驗過程中更值得師生邁出建設性步伐的重要目標。

比如在教科版小學科學三年級上冊《空氣占據空間嗎》的學習中，教材提供的是“底部塞有紙的杯子倒扣在水中紙不濕”的實驗。這本身就是低成本自制實驗的典型例子，其中關聯到的“紙、杯子、水”幾乎沒有成本，而且能在學生的眼皮底下快速找到。其他諸如用針管推拉水和空氣的實驗，“烏鴉喝水”的實驗等等，皆可以在學生觸手可及的地方找材料、自制學具、自我調整等等。千萬不能因為實驗室沒有相關實驗器材就消極面對。

教師應該讓學生意識到，學習科學并非就一定是攀上高峰，實驗器材并非一定由工廠制作，隨時隨地皆可以通過身邊的低成本器材演繹實驗的精彩。師生都應該是“自造物”的高手，都應該能夠利用自造物發現科學的真相與神奇。自造物中，必須注重以下幾點。

（一）在“無形”變“有形”中自造物

時下，以高科技或高新技術為主的科學實驗，能夠化“無形”為“有形”，化“晦澀”為“清晰”。小學低成本實驗中的“自造物”，也應該在“無形”變“有形”方面下大功夫。科學現象中有一些“無形”或“宏觀”的地方，僅憑學生的肉眼無法窺得全貌，無法識得“廬山真面目”，于是，如何變“無形”為“有形”，就成為此類知識學習或科學探究中的一個突破點。而這，恰恰需要師生恰到好處地去“自造物”，并且應用于具體的實驗之中，以便發現那些“藏著掖著”的科學真相。

以《空氣占據空間嗎》的學習為例，學生都知道空氣是無形、無色、無味的，即便它占據了很大的空間，但僅憑肉眼是看不見的。課文中推薦的“紙杯不濕”的實驗，恰恰是“無形”變“有形”的有力證明。但僅憑這個實驗是不夠的，教師應該使用“助產術”幫助學生：“雖然空氣看不見，但當我們放在一個狹小的空間中時，通過一定的推拉擠壓，就會‘看見’，除了紙杯，想一想，還有哪些狹小的空間便于我們操作？”于是，針管、氣球、小皮球（包括學生自己購買的小足球）等等低成本器材出現在實驗過程中，它們都可以讓空氣變得“有形”，因而成為學生的首選。

（二）在“阻塞”變“頓悟”中自造物

并非任何實驗都一定要利用自造物，也并非在實驗的每一個細微處都要應用自造物。“該出手時才出手”，應該成為學生動手自造物的一個基本視點。產生分歧時、前后對比時、效果較差時、思維發散時都鼓勵學生“自造物”。尤其是當學生思維阻塞時，更需要通過自造物讓學生產生頓悟，進而真正地解決問題。

烏鴉喝水的案例，小學生都比較熟稔，這是一個典型的固體占據空間的案例。由“固體占據空間”到“氣體占據空間”的轉變，看似簡單，但需要學生的一些“頓悟”：固體觸手可及，而氣體隨時能夠“溢出”。如何封閉空間，不讓空氣跑出去，是做好“空氣占據空間”實驗的前提。基于這樣的頓悟，烏鴉喝水的實驗只需稍微改變一個條件就足夠了：用塑料將裝水的瓶子密封，然后用吸水管往瓶子中吹氣，以此讓學生真正“看見”氣體占據空間的情形。

二、在對比性實驗中培養創客

毋庸置疑，對比實驗尤為重要。正是在對比中，靈感才汩汩而出，科學發現才有了堅實的依托。很多重大發現或發明正源于細微而鮮明的對比。在小學科學的低成本實驗中，恰到好處的對比，能夠讓比照和呼應關系更容易地凸顯，能夠讓科學概念中的內在機制更明顯地呈現出來。“對比實驗中控制變量是一個關鍵點所在”，師生應該精心地選擇控制變量，讓對比變得更加明顯而科學，更具沉甸甸的價值。

比如，在教科版五年級下冊《浮力》的學習中，師生共同動手進行以下低成本實驗：把乒乓球放在一個被剪了底的透明塑料瓶的瓶口（其瓶口略小于乒乓球），讓塑料瓶倒置，先從乒乓球上面放水，結果乒乓球沒有浮起來，這與學生的認知有了矛盾，實驗與理論之間有了落差。緊接著，把這個乒乓球與塑料瓶的裝置浸入燒杯的水中，力爭讓乒乓球的下面有水，令人驚奇的一幕發生了，乒乓球浮起來了。前后對比中不一樣的精彩，促使學生不斷思考和實踐，向創客嬗變挺進。

（一）對比中體現一個“趣”字

小學生注意力的持久時間較為短暫，這就需要教師必須以“趣味”“情境”和“詩意”的方式激活或延長其注意力。小學科學的低成本實驗中尤其應該注重一個“趣”字，注重對比中的搖曳生姿，讓學生有一點點疑惑、有絲絲意外，讓實驗的走向有必要的“反轉”、有極具意蘊的生成性體驗，讓“趣”充盈在實驗的每一個細微處。

如在上述“乒乓球浮起來”的實驗中，乒乓球前后不一樣的“表現”本就是趣味連連的：前前后后，乒乓球的重量沒變，但結果不一樣，它的“神奇的變化”第一時間吸引了學生的眼球。就《浮力》一課的實驗而言，教師應該設置趣味性問題：“僅僅是水在乒乓球的上面還是下面，實驗結果竟然如此迥異，這是為什么呀？”如此，讓學生在“趣”中思考，在“趣”中實踐，在“趣”中開發創客思維。

（二）對比中體現一個“新”字

教材或教參做如是安排，并不意味著教師一定要“依葫蘆畫瓢”，尤其在小學低成本科學實驗器材的開發及應用中，更應該杜絕亦步亦趨的傳統做法，更應該大力提倡富有新意或創意的對比實驗。這里的“新”不是天馬行空，不是信馬由韁，而是基于低成本材料特點，基于學生真實的實驗技能、負荷力、可塑性和實驗效能感而進行創新。

就《浮力》一課的實驗而言，傳統教學中，大部分教師都選擇“塑料塊小部分、大部分、全部浸入水中”的實驗。這個實驗不可謂不好，但切入點是基于“浸入水中的面積”，這對于學生而言比較抽象，并且就其材料選擇而言談不上新穎。而選擇“乒乓球”就不一樣了，除了“材料易獲”這個特點以外，它更容易以“親切感”和“新鮮感”而獲得學生的青睞。還有學生可能會用氣球代替乒乓球，而且從對比中發現其實驗效果更加明顯，而這正是創新思維形成和創客培養中我們更加需要的境界。

三、在生成性資源中培養創客

小學低成本實驗因為大面積放權的原因，生成性契機和資源較多。用心捕捉其中有價值的契機與資源，或有沉甸甸的增值，或能促成一般人到創客的華麗轉身。

（一）創客就在未完成的話語中誕生

由一般人嬗變為創客，要讓學生真正地“在場”。“在場”不是旁觀者心態，而是真正地參與。允許學生發出自己的聲音，并且允許學生把話說完，才是學生“在場”的有力體現，也是誕生創客的先決條件，正所謂：“溝通的關鍵是聽到沒有說的內容。”借用這句話，我們不妨倡導這樣的視點：“創客誕生的關鍵在于學生未說完的話。”作為教師，應該時時刻刻捕捉學生發言中的“細微處”“拐彎處”，注意“但是、不過”等思維背后或深處的多重意蘊，尤其要注意那些“卡”在疑惑處未能說出的發言。因為“沒有說”的內容或許才是“珍品”，才是創客誕生中應該被注重的生成性資源。小學科學實驗中，教師尤其應該鼓勵學生抱有一種“我說故我在”的態度，杜絕“半句話”，以盡心表達促實驗的創新，以完整表達促創客的嬗變。

在教科版小學四年級上冊科學《導體與絕緣體》的學習中，教師讓學生舉例身邊的哪些材料是導體或者絕緣體，在諸如“大地、水、金屬是導體”的順暢回答中，一個怯生生的聲音冒出來了：“有些衣服是絕緣體，有些衣服可能不是……”顯然，這個學生未說完的話語中蘊藏著極為珍貴的生成性資源——那些帶金屬拉鏈或者紐扣的衣服肯定具備導體的功能，還有一些材質本身是金線、銀線的衣服亦是如此。如果深入進去，諸如“衣服中的部分與整體”“一般與特殊衣服”“電工身上和普通人身上的衣服”等極具價值的探討或者實踐活動就可以展開。教師不妨讓學生拿著“檢測器”去對身邊的一些低成本材料進行更為全面的檢測，以此發現得更多，發現得更細。

（二）創客就在被忽略的細節中誕生

“細節決定成敗。”或許只是實驗材料的“拿”或“放”的順序，或許只是實驗材料在數量上的稍微不同，或許只是檢測工具的精細與粗糙，或許只是教師的“尊重有余而引領不足”，都會或多或少影響到實驗的結果。注重細節，既是小學低成本實驗應該堅持的底線，也是學生由一般人嬗變為創客過程中必須恪守的視點與原則。

仍然以《導體和絕緣體》的教學為例，教師組織學生用“電路檢測器”檢測了身邊的很多種低成本器材，但唯獨忽略了對“插頭”和“卷筆刀”這兩種材料的檢測。或許就實驗的步驟及任務而言，這樣的遺漏并不是遺憾，然而就科學探究的嚴謹性而言，如果從創客誕生的先決條件而言，這樣的細節遺漏就可能是致命的。因為“插頭”和“卷筆刀”所代表的科學意義跟一般材料不一樣——它們既是導體又是絕緣體。引領學生有意識或者特別地檢測這兩種器具，一方面可以拓寬學生的思維廣度，另一方面也可為下一課“開關”的學習奠定基礎。可見，細節的價值應被重估，細節實驗應被大力強化。

（三）創客就在被圈定的活動外誕生

公開課中的“按圖索驥”被視為順暢教學的條件之一。的確，按部就班完成本節課的內容，能夠“順風順水靠岸”，至少“不出問題”，至于“下一節課”的內容最好留待“以后”。這樣真的好嗎？關于下一課的“旁逸斜出”真的要被視為“意外事故”嗎？真的就判定學生的“攪局”行為毫無價值嗎？答案是否定的。創客的誕生有時恰恰就在“被圈定”的活動之外。面對“意外之音”，教師不是立即按下“刪除鍵”，而是視情況不同而區別對待：有的毫無價值就立即屏蔽，有的蘊含著珍貴的探索價值就給予學生機會。這一過程中，教師的細膩和敏感不可或缺。

同樣是在《導體和絕緣體》的學習中，在教師組織學生就身邊的材料舉例點出導體與絕緣體的過程中，一個學生提到了開關，而教師以“這是下節課的內容暫不討論”為由阻斷了他的發言。事實上，開關與上文提到的“插頭”和“卷筆刀”都是身兼“導體與絕緣體”雙重功能的材料，都是不可分割的“孿生兄弟”的組合體。既然學生提到了，教師不能因為這是“圈定的活動”外的內容就漠視。相反，教師應該積極地讓學生找找身邊的這類特殊材料：電飯鍋、電線、電工鉗……如此，學生對導體與絕緣體的認識更深刻，不知不覺朝著創客的方向嬗變。

“內隱的思維發展才是創客教育靈魂之所在。”上述生成性資源的把控與利用，正是促進學生內隱思維發展的有力體現。激發內隱中的思維因子，讓其助力于小學科學低成本實驗，助力于學生創客精神的培養，應該成為科學探究活動中的常態。教師應該善待、重組、活用生成性資源，讓其洞開學生的多重視域，助學生成為真正的創客。

當然，依托低成本科學實驗助力學生成為創客的路徑不止以上幾條，還可以通過“團隊力、跨學科力、分享力、信息技術力”等的保駕護航，夯實低成本實驗的過程和細節，在使之變得搖曳生姿的同時也變得高效厚重。不論什么樣的路徑與方法，“做中學學中做”的理念不能丟，“科學源于生活而反哺于生活”的底線不能變。如此，不論是指向過程，抑或是指向學生，低成本小學科學實驗器材開發及應用都將變得意蘊十足。