低成本實(shí)驗(yàn)助力創(chuàng)客培養(yǎng)

李春穆

低成本科學(xué)實(shí)驗(yàn)因?yàn)椤叭〔姆奖?，成本廉價(jià)，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(xué)創(chuàng)新探究中的必然趨向與風(fēng)向標(biāo)。的確，既然日常生活中處處蘊(yùn)含著科學(xué)規(guī)律，那么，取材于生活而印證于生活的低成本科學(xué)實(shí)驗(yàn)就應(yīng)該得到大力提倡。盡管低成本科學(xué)實(shí)驗(yàn)有時(shí)處于“散養(yǎng)”狀態(tài)，但由于可以“隨時(shí)隨地”進(jìn)行，且能取得立竿見影的效果，所以，其普遍性效應(yīng)值得發(fā)揮，其對于正規(guī)實(shí)驗(yàn)無疑是一種有益的補(bǔ)充，對于學(xué)生成為創(chuàng)客更是一種有意義的推動。

創(chuàng)客有別于一般人，具有“自造物”意識，勇于創(chuàng)新，善于以拓展與批判的心態(tài)進(jìn)行科學(xué)探究。小學(xué)科學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)客的培養(yǎng)具有正向關(guān)系——因?yàn)榈统杀緦?shí)驗(yàn)的“自主性、開放性與創(chuàng)新性”，決定了學(xué)生的思維活動不是僅僅停留在一般階段，而是進(jìn)入了以“探究、批判、拆解、重組和解構(gòu)”為特征的高階階段。這樣的“進(jìn)入”意味著低成本實(shí)驗(yàn)過程的新、深、廣，意味著實(shí)驗(yàn)器材的充足利用、開掘和應(yīng)用，包括學(xué)生的自造物，包括富有生機(jī)的對比實(shí)驗(yàn)，包括倏忽不見的生成性資源的把控與利用。

一、在自造物實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)創(chuàng)客

低成本實(shí)驗(yàn)器材的開發(fā)應(yīng)該注重學(xué)生的“自造物”環(huán)節(jié)?！白栽臁迸c“創(chuàng)客”理念不謀而合。這里的“自造”不是“蠻干”，而是基于實(shí)驗(yàn)基本過程的創(chuàng)新;不是針對知識技能，而是基于角度或者經(jīng)驗(yàn);不是從“1”到“100”的繼續(xù)，而是從“0”到“1”的創(chuàng)造或創(chuàng)新。表面看比較麻煩，但因?yàn)槭恰暗统杀尽保耆敖?jīng)得起折騰”，學(xué)生有足夠多的自由和時(shí)空去探究。而且，自造了什么樣的實(shí)驗(yàn)材料并不是唯一重要的，實(shí)踐中自主能力的提升、創(chuàng)客意識的萌生、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累、高階思維的形成，才是低成本實(shí)驗(yàn)過程中更值得師生邁出建設(shè)性步伐的重要目標(biāo)。

比如在教科版小學(xué)科學(xué)三年級上冊《空氣占據(jù)空間嗎》的學(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)。這本身就是低成本自制實(shí)驗(yàn)的典型例子，其中關(guān)聯(lián)到的“紙、杯子、水”幾乎沒有成本，而且能在學(xué)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(shí)驗(yàn)，“烏鴉喝水”的實(shí)驗(yàn)等等，皆可以在學(xué)生觸手可及的地方找材料、自制學(xué)具、自我調(diào)整等等。千萬不能因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室沒有相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材就消極面對。

教師應(yīng)該讓學(xué)生意識到，學(xué)習(xí)科學(xué)并非就一定是攀上高峰，實(shí)驗(yàn)器材并非一定由工廠制作，隨時(shí)隨地皆可以通過身邊的低成本器材演繹實(shí)驗(yàn)的精彩。師生都應(yīng)該是“自造物”的高手，都應(yīng)該能夠利用自造物發(fā)現(xiàn)科學(xué)的真相與神奇。自造物中，必須注重以下幾點(diǎn)。

（一）在“無形”變“有形”中自造物

時(shí)下，以高科技或高新技術(shù)為主的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，能夠化“無形”為“有形”，化 “晦澀”為“清晰”。小學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)中的“自造物”，也應(yīng)該在“無形”變“有形”方面下大功夫?？茖W(xué)現(xiàn)象中有一些“無形”或“宏觀”的地方，僅憑學(xué)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(xué)習(xí)或科學(xué)探究中的一個(gè)突破點(diǎn)。而這，恰恰需要師生恰到好處地去“自造物”，并且應(yīng)用于具體的實(shí)驗(yàn)之中，以便發(fā)現(xiàn)那些“藏著掖著”的科學(xué)真相。

以《空氣占據(jù)空間嗎》的學(xué)習(xí)為例，學(xué)生都知道空氣是無形、無色、無味的，即便它占據(jù)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(shí)驗(yàn)，恰恰是“無形”變“有形”的有力證明。但僅憑這個(gè)實(shí)驗(yàn)是不夠的，教師應(yīng)該使用“助產(chǎn)術(shù)”幫助學(xué)生：“雖然空氣看不見，但當(dāng)我們放在一個(gè)狹小的空間中時(shí)，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(xué)生自己購買的小足球）等等低成本器材出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中，它們都可以讓空氣變得“有形”，因而成為學(xué)生的首選。

（二）在“阻塞”變“頓悟”中自造物

并非任何實(shí)驗(yàn)都一定要利用自造物，也并非在實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)微處都要應(yīng)用自造物?！霸摮鍪謺r(shí)才出手”，應(yīng)該成為學(xué)生動手自造物的一個(gè)基本視點(diǎn)。產(chǎn)生分歧時(shí)、前后對比時(shí)、效果較差時(shí)、思維發(fā)散時(shí)都鼓勵(lì)學(xué)生“自造物”。尤其是當(dāng)學(xué)生思維阻塞時(shí)，更需要通過自造物讓學(xué)生產(chǎn)生頓悟，進(jìn)而真正地解決問題。

烏鴉喝水的案例，小學(xué)生都比較熟稔，這是一個(gè)典型的固體占據(jù)空間的案例。由“固體占據(jù)空間”到“氣體占據(jù)空間”的轉(zhuǎn)變，看似簡單，但需要學(xué)生的一些“頓悟”：固體觸手可及，而氣體隨時(shí)能夠“溢出”。如何封閉空間，不讓空氣跑出去，是做好“空氣占據(jù)空間”實(shí)驗(yàn)的前提?；谶@樣的頓悟，烏鴉喝水的實(shí)驗(yàn)只需稍微改變一個(gè)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(xué)生真正“看見”氣體占據(jù)空間的情形。

二、在對比性實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)創(chuàng)客

毋庸置疑，對比實(shí)驗(yàn)尤為重要。正是在對比中，靈感才汩汩而出，科學(xué)發(fā)現(xiàn)才有了堅(jiān)實(shí)的依托。很多重大發(fā)現(xiàn)或發(fā)明正源于細(xì)微而鮮明的對比。在小學(xué)科學(xué)的低成本實(shí)驗(yàn)中，恰到好處的對比，能夠讓比照和呼應(yīng)關(guān)系更容易地凸顯，能夠讓科學(xué)概念中的內(nèi)在機(jī)制更明顯地呈現(xiàn)出來?！皩Ρ葘?shí)驗(yàn)中控制變量是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)所在”，師生應(yīng)該精心地選擇控制變量，讓對比變得更加明顯而科學(xué)，更具沉甸甸的價(jià)值。

比如，在教科版五年級下冊《浮力》的學(xué)習(xí)中，師生共同動手進(jìn)行以下低成本實(shí)驗(yàn)：把乒乓球放在一個(gè)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(jié)果乒乓球沒有浮起來，這與學(xué)生的認(rèn)知有了矛盾，實(shí)驗(yàn)與理論之間有了落差。緊接著，把這個(gè)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(fā)生了，乒乓球浮起來了。前后對比中不一樣的精彩，促使學(xué)生不斷思考和實(shí)踐，向創(chuàng)客嬗變挺進(jìn)。

（一）對比中體現(xiàn)一個(gè)“趣”字

小學(xué)生注意力的持久時(shí)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(xué)科學(xué)的低成本實(shí)驗(yàn)中尤其應(yīng)該注重一個(gè)“趣”字，注重對比中的搖曳生姿，讓學(xué)生有一點(diǎn)點(diǎn)疑惑、有絲絲意外，讓實(shí)驗(yàn)的走向有必要的“反轉(zhuǎn)”、有極具意蘊(yùn)的生成性體驗(yàn)，讓“趣”充盈在實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)微處。

如在上述“乒乓球浮起來”的實(shí)驗(yàn)中，乒乓球前后不一樣的“表現(xiàn)”本就是趣味連連的：前前后后，乒乓球的重量沒變，但結(jié)果不一樣，它的“神奇的變化”第一時(shí)間吸引了學(xué)生的眼球。就《浮力》一課的實(shí)驗(yàn)而言，教師應(yīng)該設(shè)置趣味性問題：“僅僅是水在乒乓球的上面還是下面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果竟然如此迥異，這是為什么呀？”如此，讓學(xué)生在“趣”中思考，在“趣”中實(shí)踐，在“趣”中開發(fā)創(chuàng)客思維。

（二）對比中體現(xiàn)一個(gè)“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(xué)低成本科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的開發(fā)及應(yīng)用中，更應(yīng)該杜絕亦步亦趨的傳統(tǒng)做法，更應(yīng)該大力提倡富有新意或創(chuàng)意的對比實(shí)驗(yàn)。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(diǎn)，基于學(xué)生真實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能、負(fù)荷力、可塑性和實(shí)驗(yàn)效能感而進(jìn)行創(chuàng)新。

就《浮力》一課的實(shí)驗(yàn)而言，傳統(tǒng)教學(xué)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(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不可謂不好，但切入點(diǎn)是基于“浸入水中的面積”，這對于學(xué)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(gè)特點(diǎn)以外，它更容易以“親切感”和“新鮮感”而獲得學(xué)生的青睞。還有學(xué)生可能會用氣球代替乒乓球，而且從對比中發(fā)現(xiàn)其實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，而這正是創(chuàng)新思維形成和創(chuàng)客培養(yǎng)中我們更加需要的境界。

三、在生成性資源中培養(yǎng)創(chuàng)客

小學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)因?yàn)榇竺娣e放權(quán)的原因，生成性契機(jī)和資源較多。用心捕捉其中有價(jià)值的契機(jī)與資源，或有沉甸甸的增值，或能促成一般人到創(chuàng)客的華麗轉(zhuǎn)身。

（一）創(chuàng)客就在未完成的話語中誕生

由一般人嬗變?yōu)閯?chuàng)客，要讓學(xué)生真正地“在場”?！霸趫觥辈皇桥杂^者心態(tài)，而是真正地參與。允許學(xué)生發(fā)出自己的聲音，并且允許學(xué)生把話說完，才是學(xué)生“在場”的有力體現(xiàn)，也是誕生創(chuàng)客的先決條件，正所謂：“溝通的關(guān)鍵是聽到?jīng)]有說的內(nèi)容?！苯栌眠@句話，我們不妨倡導(dǎo)這樣的視點(diǎn)：“創(chuàng)客誕生的關(guān)鍵在于學(xué)生未說完的話。”作為教師，應(yīng)該時(shí)時(shí)刻刻捕捉學(xué)生發(fā)言中的“細(xì)微處”“拐彎處”，注意“但是、不過”等思維背后或深處的多重意蘊(yùn)，尤其要注意那些“卡”在疑惑處未能說出的發(fā)言。因?yàn)椤皼]有說”的內(nèi)容或許才是“珍品”，才是創(chuàng)客誕生中應(yīng)該被注重的生成性資源。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師尤其應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生抱有一種“我說故我在”的態(tài)度，杜絕“半句話”，以盡心表達(dá)促實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，以完整表達(dá)促創(chuàng)客的嬗變。

在教科版小學(xué)四年級上冊科學(xué)《導(dǎo)體與絕緣體》的學(xué)習(xí)中，教師讓學(xué)生舉例身邊的哪些材料是導(dǎo)體或者絕緣體，在諸如“大地、水、金屬是導(dǎo)體”的順暢回答中，一個(gè)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(gè)學(xué)生未說完的話語中蘊(yùn)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(dǎo)體的功能，還有一些材質(zhì)本身是金線、銀線的衣服亦是如此。如果深入進(jìn)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(jià)值的探討或者實(shí)踐活動就可以展開。教師不妨讓學(xué)生拿著“檢測器”去對身邊的一些低成本材料進(jìn)行更為全面的檢測，以此發(fā)現(xiàn)得更多，發(fā)現(xiàn)得更細(xì)。

（二）創(chuàng)客就在被忽略的細(xì)節(jié)中誕生

“細(xì)節(jié)決定成敗。”或許只是實(shí)驗(yàn)材料的“拿”或“放”的順序，或許只是實(shí)驗(yàn)材料在數(shù)量上的稍微不同，或許只是檢測工具的精細(xì)與粗糙，或許只是教師的“尊重有余而引領(lǐng)不足”，都會或多或少影響到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。注重細(xì)節(jié)，既是小學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該堅(jiān)持的底線，也是學(xué)生由一般人嬗變?yōu)閯?chuàng)客過程中必須恪守的視點(diǎn)與原則。

仍然以《導(dǎo)體和絕緣體》的教學(xué)為例，教師組織學(xué)生用“電路檢測器”檢測了身邊的很多種低成本器材，但唯獨(dú)忽略了對“插頭”和“卷筆刀”這兩種材料的檢測。或許就實(shí)驗(yàn)的步驟及任務(wù)而言，這樣的遺漏并不是遺憾，然而就科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性而言，如果從創(chuàng)客誕生的先決條件而言，這樣的細(xì)節(jié)遺漏就可能是致命的。因?yàn)椤安孱^”和“卷筆刀”所代表的科學(xué)意義跟一般材料不一樣——它們既是導(dǎo)體又是絕緣體。引領(lǐng)學(xué)生有意識或者特別地檢測這兩種器具，一方面可以拓寬學(xué)生的思維廣度，另一方面也可為下一課“開關(guān)”的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)?？梢?，細(xì)節(jié)的價(jià)值應(yīng)被重估，細(xì)節(jié)實(shí)驗(yàn)應(yīng)被大力強(qiáng)化。

（三）創(chuàng)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(xué)的條件之一。的確，按部就班完成本節(jié)課的內(nèi)容，能夠“順風(fēng)順?biāo)堪丁保辽佟安怀鰡栴}”，至于“下一節(jié)課”的內(nèi)容最好留待“以后”。這樣真的好嗎？關(guān)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(xué)生的“攪局”行為毫無價(jià)值嗎？答案是否定的。創(chuàng)客的誕生有時(shí)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(qū)別對待：有的毫無價(jià)值就立即屏蔽，有的蘊(yùn)含著珍貴的探索價(jià)值就給予學(xué)生機(jī)會。這一過程中，教師的細(xì)膩和敏感不可或缺。

同樣是在《導(dǎo)體和絕緣體》的學(xué)習(xí)中，在教師組織學(xué)生就身邊的材料舉例點(diǎn)出導(dǎo)體與絕緣體的過程中，一個(gè)學(xué)生提到了開關(guān)，而教師以“這是下節(jié)課的內(nèi)容暫不討論”為由阻斷了他的發(fā)言。事實(shí)上，開關(guān)與上文提到的“插頭”和“卷筆刀”都是身兼“導(dǎo)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(xué)生提到了，教師不能因?yàn)檫@是“圈定的活動”外的內(nèi)容就漠視。相反，教師應(yīng)該積極地讓學(xué)生找找身邊的這類特殊材料：電飯鍋、電線、電工鉗……如此，學(xué)生對導(dǎo)體與絕緣體的認(rèn)識更深刻，不知不覺朝著創(chuàng)客的方向嬗變。

“內(nèi)隱的思維發(fā)展才是創(chuàng)客教育靈魂之所在?！鄙鲜錾尚再Y源的把控與利用，正是促進(jìn)學(xué)生內(nèi)隱思維發(fā)展的有力體現(xiàn)。激發(fā)內(nèi)隱中的思維因子，讓其助力于小學(xué)科學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)，助力于學(xué)生創(chuàng)客精神的培養(yǎng)，應(yīng)該成為科學(xué)探究活動中的常態(tài)。教師應(yīng)該善待、重組、活用生成性資源，讓其洞開學(xué)生的多重視域，助學(xué)生成為真正的創(chuàng)客。

當(dāng)然，依托低成本科學(xué)實(shí)驗(yàn)助力學(xué)生成為創(chuàng)客的路徑不止以上幾條，還可以通過“團(tuán)隊(duì)力、跨學(xué)科力、分享力、信息技術(shù)力”等的保駕護(hù)航，夯實(shí)低成本實(shí)驗(yàn)的過程和細(xì)節(jié)，在使之變得搖曳生姿的同時(shí)也變得高效厚重。不論什么樣的路徑與方法，“做中學(xué)學(xué)中做”的理念不能丟，“科學(xué)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?qū)W生，低成本小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材開發(fā)及應(yīng)用都將變得意蘊(yùn)十足。

【本文為甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度一般課題“基于創(chuàng)客理念的‘低成本’小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材開發(fā)及應(yīng)用探析”研究成果，課題立項(xiàng)號：GS〔2021〕GHB0729）】