吸引学生的课堂原来是这样？

蔡文学物理教学实验创新能手、上海市延安中学物理高级教师，现任《上海市KPK物理教材实验分册》主编，曾荣获全国...





蔡文学

物理教学实验创新能手、上海市延安中学物理高级教师，现任《上海市KPK物理教材实验分册》主编，曾荣获全国自制教具能手、上海十大教育新闻人物等荣誉称号。

当年读书时在实验室做实验的场景，你是否还记忆犹新？那时的我们总是很期待进入实验室，通过自己动手做实验而获得的知识会记得特别牢。当试验成功并得到结论，体会到科学的神奇的同时，还有小小的兴奋和成就感。如今，实验室已经搬到走廊里面了！

我对实验的爱好，很纯粹。

我对实验有瘾。别人鼓励我，我做；别人不支持，我还做。物理不是数学的拓展，时下不少老师把物理课变成了枯燥乏味的纸上谈兵，不少日常现象简单问题复杂化，把学生吓跑了。

在我二十多年的教学生涯中，我始终坚信“物理是一门实验的科学”，要用丰富的实验把学生领进物理这个神秘世界；在“虚拟实验”盛行的今天，始终坚持“原创实验勿离手”。

几张小纸片，几根细铁丝，几枚回形针，这些不起眼的东西都能变成展示物理现象、揭示物理规律的实验器具，产生出奇制胜的实验效果；连续攻克实验设计难关绝非易事，然而却充满乐趣，我喜欢和实验打交道。

在物理教具制作领域，我一直有个观点，“创造发明的目的是转化成产品，而不是为了得奖。”事实上，我们的许多实验仪器已经是教学仪器生产厂家根据我的设计生产出来的成品，其中有一些已经进入上海市教育技术装备部的教学仪器装备目录单，今后将配备到每所中学。去过我办公室的人都知道我有许多宝贝，你看那三张桌子倚墙而立，上面摆满了各种“匪夷所思”的东西：牙签、纸条、乒乓球拍、药片盒、玻璃片，甚至水桶。有人说这是 “杂物”呀！错了。



用牙签在药片盒上钻一个孔，完美的“泊松亮斑”（一种光学现象）跃然墙上……

十指翻飞，一分钟不到，一张纸条做出了“力的合成”的示意模型……

“物理不是数学拓展课，其本质是实验科学。”我有一条人生格言：只想不干，一事无成；只干不想，事倍功半；既想又干，事半功倍。在很多学生眼里，我挺有个人魅力的，想法独特，对创新情有独钟，常常有新点子，鼓励学生大胆尝试，而且允许失败。

于是我自主研发了“四小实验”。它是10个科技小制作、30个物理小实验、10个OM小实验项目、10个实践小探究项目的简称，与之配套的《DIY四小实验拓展课程》别具匠心，备受学生青睐。这门课程由我指导并执教，以手脑并用、探索实践为主要特色。

因为我认为，即使是同样一个实验结果，每个人可以选择不同的实现路径，可以帮助学生有效地学习与消化课堂知识，加深对概念的理解。

而我倡导的校园年度“四小实验竞技大赛”，更是高手如云，堪称物理版“武林大会”，在学生中掀起了一轮又一轮的物理学习热潮。奇怪的是，每项比赛的结果，作为实验包设计者的我都无可争议地“雄踞”最后一名。

学生是按照我提供的图纸来设计的，但他们相互之间会较劲。为了赢过老师，一个寝室的同学会一连几天讨论相关话题，改进实验。影子是什么颜色？当你脑海中出现这个问题时，第一反应是问老师（查资料）还是亲自动手寻找答案？相信大多数人会选择前者。通常情况下，“不懂就问”被当作是“好学生”的一种表现。这时，老师会告诉你，影子是黑色的。

但我有不同看法。影子是什么颜色取决于被什么光照射，教学中老师往往把结论告诉学生，却忽略了前提条件。如果能让学生从“不懂就问”变成“不懂就做”，能加深同学对知识的理解。给学生一个动手做的平台，最好不占场地和专门时间。于是，我产生了制作“科普智慧墙”的念头。

在“智慧墙”全面进校园前，我曾小范围地做过实验，结果发现学生们“玩乐”兴趣颇高，一天下来等到整理时发现，展板少了2块。可能是同学拿走了吧？学校装有摄像头，将“拿展板”的孩子找出来易如反掌，但是我们并没有那么做。孩子对你这个东西有兴趣，他才会拿，实验小道具丢了就丢了，说不定他们中真能出一个科学家。

后来我告诉同学们，这些展板将会常年放在学校里，不会被拿走，所以想玩的孩子不需要将它“据为己有”，一番教育后学校再也没有发生展板缺失之事。

每套“科普智慧墙”由21块展板组成，每块展板固定一个小型实验仪器，实验涉及物理、数学、地理、天文、心理等学科以及新材料、新元件方面的知识，既来源于课本知识，又有扩展和延伸。



“彩色影子”就是展示内容之一。如用蓝光或红光照射，影子都是黑色的，如果两种光源一起照射，就能同时看到蓝色和红色的影子。可见黑影子的前提条件是，只有一种光源。“如果是白色光源，是不是就没影子了?”一位学生动手后发出疑问。“是的，手术台上的无影灯就是利用这个原理。”

尽管小实验涉及声、光、电，但家长们不用担心安全问题，这些实验用的都是5号电池，最高电压9伏，不会对孩子健康造成伤害。对于在市区的学校而言，空间总是很宝贵的。而相对于学生在教室内学习文化课，进入实验室做实验的时间和机会少之又少，只有在物理课与化学课上才能体会到做实验的乐趣。而且实验室内的实验种类也很有局限性，而走廊内的小实验会涵盖多学科知识，很大程度上可以拓宽了学生的思路，不再局限于书本上学习的知识。

正是意识到了动手操作对激发学生科学兴趣、理解科学内容具有不可替代的作用，我才产生了构思制造这些“墙上科技装置”的念头，让我萌生了想要把实验室搬进走廊的想法。

自2005年开始，我就已经着手研究、制作这些实验装置了。从内容上来讲，整个实验墙包括数学、物理、地理、心理等几大分支，而在各个学科内，我希望涉及的面比较广，既有教材内的知识，又有教材外的知识，这就要求我对各个学科内的各分支涉猎广泛。而且没人会告诉学生结果如何，一切都要依靠他们自己来尝试和发现。

教室外长长的走廊上，每隔5米距离，就会设置一块粘贴在墙上的活动实验装置。这些装置只有普通“A3”打印纸大小，其内容却涵盖了“哥尼斯堡七桥”“雪花曲线”“混沌理论”“内旋轮线”“破解八卦”等五十多个数学实验以及二百余个物理实验。这就是“走廊实验室”。

不同于其他科普知识的推广，既然是小实验，这就需要同学们自己动手来探索其中的奥秘。



其中一个小实验名叫“小鸟进笼”，在一个纸板上正反两面分别画着鸟笼和小鸟，推动转板，小鸟就会随着速度的变化进出笼子了，并且连平面的笼子和小鸟都变成了立体图像，栩栩如生。



另外一个小实验名叫“莫氏干涉”，在两个透明的圆板上不同方向的条纹相互交错，当你快速转动圆板时，交错的条纹就会重合成为一条线。

许多小实验都和平时印象当中的规律是相互违背的，这样的矛盾性极大地激起了学生的好奇心，其实往往是因为学生们忽略了某些规律的前提条件。

下课时间一到，学生们三三两两在它们面前驻足停留，大家竞相操作、思考，拨弄着墙上的实验器材，充分享受科学实验的乐趣。用纸片拼个图，尝试放几枚棋子，或是在写字板中填写一个三阶反幻方数字方阵，就能立刻得出深奥且奇妙的科学结论。学生们所花费的，却只有短短的课间10分钟。

如今，看谁能娴熟操作“模拟彩虹实验”、“水果电池实验”、“光的干涉与衍射实验”、“能量穿梭机”等一系列自主开发、新奇有趣的挂壁式实验装置，或饶有情趣地为艺术佳作进行科学诠释，已成为当下“延安”学子追求的时尚生活。“走廊实验室”涉及物理学、数学、地理学、天文学、心理学、化学等多学科的知识，共计100余个精彩科技实验。它与教学内容既有联系又不局限于课本，是课本知识的拓展与延伸。由于这些实验现象具有“新”“奇”“特”的效果、常常与学生的生活经验发生认知冲突，这些冲突强烈吸引学生，使他们常常要“追根问底”，十分有利于达到素质教育的目的。

优势一节省室内空间

“走廊实验室”可以悬挂到走廊的墙壁之上，当然也可悬挂在实验室的墙壁上（也可同其他教具一样放置在桌面上），由于实验设计的厚度很小，不影响师生正常通行，解决了大城市学校房舍紧张的难点。

优势二不增加教师负担

“走廊实验室”所有实验设计都考虑了安全因素，尽量采用低压电源或封闭设计，确保学生安全。并且所有实验面板上都有实验步骤的说明，不需要教师进行指导，不会增加教师的负担。

优势三更适合于中小城市或偏远农村

目前，由于经济发展的原因，广大中小城市和农村没有建造科技馆，而走廊实验室在某种程度相当于一个小型科技馆，因此，它解决了中小城市和农村学生到科技馆参观之困难，体现了教育的公平化、大众化的要求。科学不仅仅是学生们的专利，普通群众也需要科学的普及。在上海市科学技术协会的资助和推动下，“走廊实验室”成功地走进了社区，走进了群众中。目前，“走廊实验室”已经入驻部分社区。

不同于学校的实验，社区里的实验更加贴近生活，让已经工作很久的人们再次燃起对科学的兴趣，学习生活中的科学。



其中一个经典的实验名叫“混沌理论”，实验由当中一个长横杆以及左右连接了两小段横杆组成，当以一定频率转动当中的横杆时，左右两边的小横杆会无规律地随之转动，这就是混沌数学所揭示的“确定性的原因未必产生规则的结果”，这个实验充分说明了为什么地震总是预测不准的问题。

“走廊实验室”的另一部分内容是“名画与科技”，其目的是将名画中的科技展现给大家，让更多的人了解为什么这些画被称为名画，将科技与艺术完美地结合在一起。

大家都知道相对论是爱因斯坦提出的，但是又有多少人知道爱因斯坦是受毕加索的名画《画廊》和《阿维尼翁的姑娘们》的启发才提出了著名的相对论呢？又如圣彼得堡遗产博物馆里的镇馆之宝——历史名画《春天里的耶稣》被称为“神秘杀手”，馆内的七名管理员都为此丧生，其原因是因为画上的颜料里含有大量的辐射物质。

有研究证明，古代西方的原稿名画中或多或少都存在辐射物质，只是含量不同而已。

目前，我只担任“物理小制作”拓展课的教学，其他时间全部用来进行小制作、小实验的创造发明。每当有新的创造发明需要申请专利时，学校会承担所有费用。上海比我聪明的人多得多，但是我相信，能有我这么好的条件来进行创造发明的应该不会多。我倒希望能多一点。

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责任编辑|杨元飞

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