在西安，必上的七節科學課（下）

○家庭實驗室全國學校聯盟 陳 耀

對于大多數游客來講，來西安參觀城墻、兵馬俑，跟著導游聽故事，是常規的方式。我們課程團隊對西安課程的設計中，考慮最多的還是如何讓小朋友們感悟工匠精神。工匠精神的內核是技術創新，再將創新的技術做到精益求精。在西安，工匠精神的事例最少跨越6000 年，前有半坡遺址彩陶制作技藝，后有秦直道的驚人設計，當代還有西北工業大學的航空工業設計。

NO.4 科學課——“半坡遺址與工匠精神”

相對于陜西省博物館需要購買黃牛票的熱鬧場面，半坡遺址博物館顯得有些冷清，感覺有些難過，半坡遺址，那可是中華文明的重要發源地。旅游市場的盲從現象和沒有品質的研學，讓這些重量級場所的教育價值，湮沒在浩瀚的熱鬧和喧囂之中。這也加深了我們必須做好半坡遺址科學課的決心，“一定要好玩、一定要有深度”，這是我們對這個課程的期待。

半坡遺址位于西安市東郊浐河東岸的二級臺地上，面臨浐河、背倚白鹿原，地理位置十分優越，因為南臨半坡村，因此而得名。這里保存著一座距今6000 多年的新石器時代仰韶文化母系氏族的聚落遺址。仰韶文化對中華文明最大的貢獻，是出現了彩陶文化，所以仰韶文化又稱彩陶文化。

1954 年—1957 年，我國考古工作者對這里進行大面積勘察，第一次大規模地發掘出一處新石器時代的部落遺址。

半坡遺址的發現和發掘，為研究我國仰韶文化提供了重要的實物資料（仰韶文化因最早發現于河南澠池仰韶村而得名）。在半坡遺址中出土的石器、骨器和陶器，表明半坡先民是我國農業文化的先驅者之一，同時也說明華夏民族是世界上歷史最悠久的民族之一。

如此重要的半坡遺址，卻被太多來到西安參觀的人們所忽略，真的是不應該。

為了籌備半坡遺址科學課，我們設計了一個立體的方案。出發前先帶大家去科考老鼠山古人類遺址（新石器時代浙江好川文化的代表遺址），結合現場走訪和文物的探究，了解新石器時代人們的農耕、狩獵、制作石器陶器等基礎的信息，還發現了水稻耕種的一些遺跡（半坡遺址發現了粟米的遺跡）。

一個多月的準備，大家積累了相當多的關于新石器時代文化的信息。

科考半坡遺址的第一項任務，是現場走訪。科考隊員們走進半坡遺址博物館的古村落遺址大廳，迎面是一座圓形房屋的遺跡，墻壁底部保存較好，屋內有門坎和門道，大門朝南側開設，門道兩邊有隔墻。中部有長方形灶坑，灶坑北邊有兩個柱洞。這些發現，讓大家非常驚訝，驚訝在一是遺址保存得如此完好，二是6000 年前的房子，居然設施如此完善，這也說明了新石器時代的人們在制造房屋方面已經具備了巧奪天工的技術。這與歷史課本上寫的寥寥無幾的介紹對比，形成了強烈的視覺沖擊感。在大部分人的認知中，新石器時代的古人應該是那種住在山洞或者樹洞里的。如今看來，顯然不是。

緊接著，孩子們發現了一個連通灶的遺跡，這是由兩個形狀不同的灶坑組成的。連通灶呈東西向排列，底部有一條火道相連，上半部分已經不存在。通過現場提供的介紹，發現在發掘時，灶坑內堆滿紅燒土和木炭殘塊。由此大家得出結論，半坡古人是已經掌握了一定的熱學原理的，說明6000 年前的老祖宗就懂得運用科學原理。

在半坡村落遺址中，孩子們的發現一件接著一件。還有孩子發現整個村落的中心是氏族成員的居住區，有密集的房屋，儲藏用的窖穴和飼養牲畜的圈欄。房屋有半地下室和地面木架建筑兩種，建筑材料主要為泥草、木料；結構勻稱，地面鋪設地板。

更讓孩子們驚訝的是，圍繞居住區有一道寬約6 米、長約3000 米的大溝，是保證村落安全的重要設施——防御溝。這不就是北京故宮的護城河原理嗎？原來6000 年前的老祖宗就已經懂得如何防御了！看來，是我們對老祖宗的智慧缺乏了解。

我們相信，如果不是我們事先設計了整個課程框架，很多孩子就是跟普通游客一樣走馬觀花，然后說一聲“不好玩”，就埋頭玩手機去了！

所以，好的教育，是需要精心設計的，也需要工匠精神。

我們需要工匠精神的課程，去發現先人們充滿工匠精神的創造。

在古村落的東北部是制陶區，結合陳列的彩陶照片，大家比較起了新石器時代不同地區陶器的區別。他們發現，半坡遺址的彩陶，題材多數是勞動對象和大自然景物、景象，如栩栩如生的奔跑著的鹿，構圖非常精致的山形、水波等。陶器上還有各種裝飾的紋路。

結果有個孩子問，為什么在溫州地區發現的新石器時代老鼠山古人類遺址中沒有彩陶？這個發現非常重要，也為孩子們研究新石器時代不同地區的生產水平打下了學術基礎。

之后，孩子們還發現了半坡遺址的獸骨、果核和腐爛的谷子（粟）等，和溫州的老鼠山古人類遺址的明顯不同。

（這次參觀回去之后不久，一個孩子就專門建了研究“稻、黍、稷、麥、菽”的五谷家庭實驗室，還發現了古書上記載的第六谷“菰米”。后續專題會介紹這個家庭實驗室的經歷。）

孩子們通過近3 個小時的認真探索，發現了這里的生產工具以石質、骨質為主，可以分為農業工具和漁獵工具。在研討中，大家通過證據進行了證明：半坡人以農業生活為主，兼經營打獵、捕魚、飼養家畜等生產活動。

在經歷了緊張的科考之后，我們還設計了讓孩子們體驗古人鉆木取火的活動環節，通過團隊合作，利用原始的方法進行取火，還一起用古老的方法制作了古人的陶器，讓整個半坡遺址的科學課，做到了學術研究和寓教于樂的結合。張弛有度的課程，讓大家對6000 年前的老祖宗產生了深深的敬意！

NO.5 科學課——“航空飛行器”

在西工大的公眾展示區，孩子們看到了ARJ21 客機的原型機。

ARJ21 屬于支線客機，是中國按照國際標準研制的具有自主知識產權的飛機，主要用于滿足從中心城市向周邊中小城市輻射型航線的使用要求。孩子們覺得很奇怪，為什么飛機的渦扇發動機要放在尾部，跟機場看到的大型客機發動機在主機翼下方的設計不一樣。大家猜測，可能是支線客機機身比較小，機翼距離地面近，裝在機翼上容易碰到地面，為了避免這種情況，才放到尾部。大家的猜測五花八門。

在航空設計教室，孩子們一起親自動手進行設計。設計的材料是幾片泡沫板子，很多孩子剛開始有點兒輕視，覺得非常簡單，結果發現自己膚淺了。手擲試飛，馬上就落到地面。主要是因為飛機左右不對稱、前后重心不對稱等問題。

導師團準備了配重小鉛塊（調節重心的小鉛塊），讓大家耐心進行重心校準，還調試左右的對稱布局，經過一番研究，終于，一架架小飛機沖天而起。

在3 個多小時的探索課程中，孩子們發現，制造一架小小的泡沫飛機都這么難，那制造大飛機，該是多大的挑戰！

所以，道理不需要靠說教，只要讓他們經歷，就足以激發內心的思想。每個孩子都是思想家。

NO.6 科學歷史課——“華清池”

華清池景區由唐城墻和湯池遺址兩部分組成。湯池遺址是唐明皇在此修建唐長安城西華門外興慶門的所在地，建于唐玄宗時期的公元713 年—734 年，是中國歷史上最大的皇家溫泉景區。作為科考課程，唐玄宗、楊貴妃的歷史故事，不是我們科考華清池的重點，我們的重點還是古代勞動人民的工匠精神。

孩子們拿著科考筆記，認真測量記錄溫泉浴池的數據和發現，驚嘆于古人的智慧。但是大家比較疑惑的是，古時候溫泉水是否真的是熱的？

在泉眼位置觸摸后，大家解開了謎團，發現流出來的真的是熱水。

大家馬上坐下來討論，弄清楚了華清池水是恒溫水的原因。原來，華清池的下面是一座死火山，地下有著很高的溫度，所以讓它擁有了熱氣騰騰的溫泉水。華清池溫泉水是從驪山北麓兩組斷裂構造的交叉部位上的前震旦系片麻巖中流出來的。

誰在這里泡溫泉不重要，關鍵是溫泉是從哪里來的。

對華清池的科學考察中，孩子們發現了每個池子、每個石雕都非常精致，他們得出結論，古人總是用一生時間做一件事情，所以特別精致。

因為華清池的科考，孩子們決定回溫州后繼續研究火山巖。結果在2023 年的國慶節，他們在距離雁蕩山50 公里之外的地方發現了可能是1.2億年前的一個火山口，巖漿流過形成的流紋巖從底部延伸到地表，蜿蜒1000 多米。

所以，好的教育，就是相互啟發，由此及彼。

NO.7 遺憾的科學歷史課——“秦直道”和“涇渭分明”

盡管我們在課程設計中已經把西安的代表性地點都盡可能考慮了，也盡可能讓孩子們都看了，但是秦直道，是我們這次科考課程的遺憾。因為，這個地點是孩子們在幾天的科考中自己發現的，在研討中，有孩子發現秦直道的起點可能在西安。我們一聽，突然靈機一動。

通過資料查閱，發現秦直道位于內蒙古自治區、甘肅省和陜西省咸陽境內，該道路始建于秦始皇三十五年（公元前212 年）。建成之后的秦直道在清朝之前都有使用，至清朝時逐漸廢棄。目前已經對外開放的有秦直道遺址、秦直道起點遺址和秦直道遺址延安段、秦直道遺址慶陽段等。

關于秦直道，大家最感興趣的傳說，是路面不長草，這是為什么？大家展開了各種各樣的猜測。

為什么是遺憾？因為今年不能去秦直道進行實地考察了。大家決定，明年帶鹽度計去實地測探秦直道的路面是否含有鹽分。聽著孩子們的發言，我們又對明年的西安科考有了期待！

跟“秦直道”課程一樣，“涇渭分明”課程，也是今年西安科考的遺憾。

“涇渭分明”是個成語，也是發生在西安市高陵區的奇特景觀。渭河屬于黃河的支流，涇河是渭河的支流，涇河和渭河交匯形成了一清一濁的現象，主要是因為涇河和渭河的含沙量是不同的，兩者交匯后形成了互不相融的壯麗景觀，也形成了比較明顯的界線。

我們只能通過數據和信息分享的方式，討論“涇渭分明”的原因。

但是，我們也很奇怪，為什么到西安的旅游線路中壓根就沒有介紹“涇渭分明”的，這么偉大的自然奇觀，怎么沒有去關注。

好奇不斷，繼續科考。