創(chuàng)客視角下低成本科學(xué)實驗探析

甘肅省金昌市永昌縣第一小學(xué) 樊吉福

低成本科學(xué)實驗具有“材料易獲、結(jié)構(gòu)簡單、容易操作、形式新穎、過程有趣”等優(yōu)勢，因而成為小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)中的必要環(huán)節(jié)。低成本科學(xué)實驗本身所具備的“生活性、自主性與開放性”等特點[1]，對于提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力意義重大，而這恰恰也是創(chuàng)客理念中所大力倡導(dǎo)的。創(chuàng)客之“創(chuàng)”，就是“首創(chuàng)、開創(chuàng)”，就是自主開放，就是實踐創(chuàng)新，與低成本科學(xué)實驗的提法特別接近。做實做細(xì)低成本科學(xué)實驗的每一個細(xì)節(jié)，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客精神有著重要的作用。

一、打造一個生活場，讓創(chuàng)意落地

社會即學(xué)校，生活即教育[2]。離開生活與社會這個實踐的大天地，諸多實驗尤其是低成本實驗可能就少了基礎(chǔ)。實際生活中蘊含著很多規(guī)律及原理，反過來，科學(xué)能夠解釋生活中的很多現(xiàn)象。通過生活印證，學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中就能舉一反三，或者舉三反一，學(xué)生的探究及求知過程就會少走一些彎路。引領(lǐng)學(xué)生基于生活、扎根于生活、提煉于生活而進(jìn)行低成本實驗，不僅能助力于學(xué)生實驗興趣的激發(fā)，更能幫助學(xué)生更好、更深地理解科學(xué)內(nèi)在原理與規(guī)律。

例如，在小學(xué)科學(xué)“聲現(xiàn)象”的教學(xué)中，正規(guī)實驗所用的實驗器材都是音叉和鼓。基于生活化的角度，基于創(chuàng)客角度，可以引領(lǐng)學(xué)生利用生活中的低成本器材，比如利用生活中的杯子（最好是高腳杯）、水等制作“水樂器”，依次敲擊不同水位的杯子，讓學(xué)生親耳體驗到高低不同的聲音；或利用一個沾有水的棉花和一根大吸管制作口哨。通過推拉活塞，學(xué)生意識到這與管樂器的發(fā)聲部位是一個原理，管內(nèi)空氣柱發(fā)生振動而發(fā)出聲音，聲音也就有高有低。

以生活性為特點的低成本科學(xué)實驗并非淺嘗輒止，而是進(jìn)一步拓展延伸。例如上述利用高腳杯自制“水樂器”的實驗，主要針對“水”，那么，能否由液體到固體進(jìn)行拓展呢？聲音在水中能夠傳播，那么，在固體中能否清晰傳播呢？答案是肯定的。不妨讓學(xué)生傾聽通過細(xì)繩敲打衣架的聲音，一步步理解到聲音傳播的介質(zhì)不僅僅是液體，氣體與固體也是不可或缺的，而且理解到不同介質(zhì)中其傳播速度是不同的。另一方面，上述利用高腳杯自制“水樂器”的實驗，可通過多種場域進(jìn)行驗證，如自然場域：可通過傾聽風(fēng)、小鳥、流水的聲音進(jìn)行引入；如人工技術(shù)場域，即高腳杯、水；多媒體技術(shù)場域，即通過示波器軟件對著話筒或耳機(jī)說話。如此，不同場域中得以生活化的豐滿，學(xué)生才能更清楚地理解到“振動頻率越高其音調(diào)也越高”等聲現(xiàn)象特征。

二、打造一個自主場，讓實驗精彩

自主意識屬于一種內(nèi)部思維活動，基于內(nèi)心的執(zhí)著與熱愛，由“讓我實驗”到“我要實驗”，因而其學(xué)習(xí)與實驗的積極性較高。學(xué)生自主意識愈強，實驗的價值就愈大——包括實驗的原創(chuàng)性、獨創(chuàng)性與實用性都值得推廣普及。低成本實驗恰恰就是一種內(nèi)部運動和建構(gòu)運動，具有自我選材、自我設(shè)計、自主安排、自我改進(jìn)、自主反饋、自主總結(jié)等特點。當(dāng)更多學(xué)生都自主去夯實實驗中的每一個細(xì)節(jié)，自主進(jìn)行實驗材料的互補，自主進(jìn)行實驗思路的創(chuàng)新及調(diào)整，那么，實驗的改進(jìn)與完成，都有可能在積極的行動中得以實現(xiàn)。做實這兩種“內(nèi)部”運動，必將大幅度提升學(xué)生的自主意識和自主能力，更重要的是提升學(xué)生的創(chuàng)客能力。

例如，學(xué)習(xí)“透鏡”一課時，并非一定要拿著實驗室提供的標(biāo)準(zhǔn)透鏡進(jìn)行實驗。教師不妨分組讓學(xué)生自主做實驗，比如以身邊的“銅絲和水”為主材料做一個水膜透鏡來進(jìn)行低成本實驗：將銅絲繞成一個封閉的小圈后浸入水中，然后用沾有水跡的銅圈貼近課桌上任意一本作業(yè)本或其它東西，學(xué)生發(fā)現(xiàn)字（或其它事物）被放大了。在此基礎(chǔ)上，教師引領(lǐng)學(xué)生把水甩掉后，再次貼近作業(yè)本，字沒有被縮小，應(yīng)該是恢復(fù)到原來的大小了。整個實驗，力爭讓每一個學(xué)生都上臺操作，讓自主自悟成為實驗中的常態(tài)。

打造一個自主場，離不開好奇心。比如，在進(jìn)行水膜透鏡實驗之前，不妨利用“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺播放一個視頻：因為亂扔塑料瓶而在大晴天導(dǎo)致火災(zāi)，究其原因，原來是這些小小的塑料瓶導(dǎo)致的——因為它們類似于透鏡可以聚焦太陽光為一點，而造成高溫點燃物體。如此，通過一個廢棄的塑料瓶點燃學(xué)生勇于探究的好奇心，進(jìn)而學(xué)生進(jìn)入到更深層次的學(xué)習(xí)中。

打造一個自主場，還離不開挑戰(zhàn)精神。在水膜透鏡的實驗中，一開始是讓字體變大變小，僅僅這樣是不夠的，不妨將“驗證性器材轉(zhuǎn)換為探究性器材”——利用手電筒中的光，通過“低成本實驗”進(jìn)行更大的挑戰(zhàn)：能否讓光“匯聚”和“發(fā)散”？“匯聚”時能否燒著紙片？如果不能，還缺乏什么……隨著一步步的挑戰(zhàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了科學(xué)的更多真相與奧妙，演繹了科學(xué)世界的更多精彩與驚喜。

打造一個自主場，更離不開分享精神。水膜透鏡的實驗中，“我”的透鏡點燃了紙，“你”的透鏡的發(fā)散作用最明顯，“他”的透鏡什么效果也沒有……這些都可以進(jìn)行分享。在分享中部分自制透鏡可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，總結(jié)其中的成功得失，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客精神有積極的作用。

三、打造一個開放場，讓探究延伸

常規(guī)實驗講究每一個環(huán)節(jié)要完整，合乎規(guī)定要求，低成本實驗則注重考慮多個因素，以較為自由的方式推進(jìn)每一個環(huán)節(jié)。真正的創(chuàng)客，離不開開放的心態(tài)、開放的思路和開放的技術(shù)。低成本實驗中，學(xué)生的開放意識愈強，愈能創(chuàng)新實驗路徑，愈能實現(xiàn)實驗的多姿與厚重。當(dāng)學(xué)生不是囿于此時此地，而是置身于一個開放的實驗場域，那么，學(xué)生學(xué)到的就更多，能夠積累實驗經(jīng)驗，開闊學(xué)習(xí)視域。

比如，“光的反射”的學(xué)習(xí)中，教師不妨開放實驗器材，引領(lǐng)學(xué)生做一個“硬幣出現(xiàn)又消失”的有趣實驗：在一個不透明的杯子底部放一枚硬幣，轉(zhuǎn)動幾下杯子，再放一些水，“光總是沿直線傳播”的認(rèn)知被打破了——因為光的折射，硬幣出現(xiàn)或消失。這個實驗正是“低成本實驗”的典型范例：實驗思路的開放，就近材料的利用，實驗時空的開放，操作過程的簡單……足夠開放的實驗環(huán)境中，學(xué)生特別投入，而且思維得到了開發(fā)。教室、實驗室、野外均可以進(jìn)行光的實驗，一塊冰、一個石頭、城市高樓大廈墻壁上的玻璃等，均是光進(jìn)行反射的媒介。鼓勵學(xué)生隨時隨地進(jìn)行實驗和感悟，不經(jīng)意間就可能成為一名創(chuàng)客。

一方面，不妨將此實驗進(jìn)行進(jìn)一步的開放或者延伸。比如，筆者所在學(xué)校處于城市的邊緣，很多學(xué)生騎自行車，不妨進(jìn)行自行車尾燈為什么發(fā)光的延伸研究。另一方面，因為師生的位置不同，觀察光線的角度不同，所以會有觀察模糊不清之現(xiàn)象出現(xiàn)，此時，不妨利用多媒體中的實物展臺攝像頭“為我所用”，真正達(dá)到立體化、清晰化之效果；不妨將其制作成清晰的美圖或微課，發(fā)布在自媒體中，讓實驗的正效應(yīng)延伸到更大的時空內(nèi)，引起更多人的觀摩、點贊、評價及轉(zhuǎn)發(fā)。而這，同樣是創(chuàng)客視角下必不可少的重要環(huán)節(jié)。

低成本實驗彰顯著多種可能——彰顯著學(xué)生實驗時空的不斷敞開，彰顯著學(xué)生創(chuàng)客能力的不斷提升，彰顯著科學(xué)現(xiàn)象的不斷探索；低成本實驗，同樣指向科學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)實踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[3]，意義重大而深遠(yuǎn)，因而值得師生邁出創(chuàng)新性的步伐。低成本實驗與正規(guī)實驗，應(yīng)該成為科學(xué)實驗中的“兩翼”，發(fā)揮各自應(yīng)有的作用，互相補充，互相印證。教師應(yīng)該是低成本實驗的發(fā)起者、合作者與更新者，應(yīng)該是助力學(xué)生成為創(chuàng)客的強力推手。但愿，沉浸在低成本實驗中的學(xué)生，能夠提高實驗技能，積累實驗經(jīng)驗，提升實驗素養(yǎng)，能夠成為一名真正的創(chuàng)客。