今天和大家聊聊我在中小学科学教育中的一些实践与思考。这些年,我一直试着跳出“课本+刷题”的传统模式,让科学知识能真正走进孩子的生活、融入他们的体验——毕竟,对孩子来说,听过的可能会忘,看过的或许有印象,但亲手做过、思考过的,才会真正刻在心里。

前段时间,我们给孩子拍了条关于“惯性”的短剧,让他们自己演。没提前多排练,就课前十分钟顺了一两遍,穿上实验服录完就回教室上课。但效果远超预期:参演的孩子对惯性的理解特别透彻,我相信这种通过“演绎”学到的知识,他们一辈子都不会忘。
其实这个实验里还藏着小道理:敲棍子时苹果会上升,看似是外力作用,本质还是惯性;就像家长的鼓励、老师的批改与提醒,这些“外力”能帮孩子成长,但真正起决定作用的,还是孩子自身的“内因”。
我们科学组总在找这样的机会——把科学原理和生活里的小哲学结合,让枯燥的理科知识多些人文温度,这样孩子学起来不觉得无聊,也能减少心态滑坡的可能。毕竟,当孩子真正动手做实验时,他们的心理健康状态,远好于那些只刷题、背诵、写作业的孩子。

这两年我也在运营视频号,一开始分享实验视频,关注的多是科学、物理、化学老师,后来家长也多了起来。一年半下来,攒了5000多关注、300多个短视频,除了记录生活,每个视频里都藏着科学的小知识点——物理、化学、生物、地理,都是中小学阶段会接触的内容。

有个视频我印象很深,是在笕桥机场研学的时候拍的。那里有个特别的设计:只要晴天喷泉打开,就能看到“双彩虹”,据说最早是为了让家人开心而设计的。当时我就想到了“光的色散”——小学会讲彩虹的形成,中学要学光的色散原理,但课本里的知识总不如亲眼所见震撼。我把这段视频发给学生,他们都觉得神奇:原来彩虹不是“偶然出现”的,只要条件够,就能“定格”在眼前。后来我也和大家分享:其实这种设计的理念,普通人也能借鉴,家里有小院子的,简单布置下,早上散步时就能看到彩虹,让科学真的走进生活。

在孩子的成长中,有个关键期特别重要:五年级到七年级这三年,是他们抽象思维、理性思维建立的黄金阶段。小时候孩子看科学现象,可能只觉得“好玩”,不知道原理;稍微大些,会对现象和原理都感兴趣,再用公式解决问题时,理性思维就慢慢成型了。这个阶段打好基础,后来不管是解决生活里的问题,还是把生活场景转化成考场习题,孩子的思维维度都会比只刷题背题的孩子高一层——哪怕到了九年级,有些家长担心“做实验浪费做题时间”,但只要前期思维建立起来,后期孩子的学习效率和理解能力,会有本质上的“碾压性”优势。
今年暑假我们进社区做科普活动,来的孩子最小的还没上学,最大的是七年级。活动里我带孩子做化学实验时,总会想起自己上学时的遗憾:那时候老师很少让我们动手,连实验装置都没怎么碰过。后来我和以前的老师一起,自己设计了不少实验装置,比如检测“物质溶解吸热放热”的U型管装置。在我看来,100个科学老师里,能自己做出这种装置的,不会超过两三个。这个装置不只是能做实验,还能教孩子“转换法”:把看不见的“热量变化”,转换成看得见的“液面高低”,这正是中考会涉及的科学方法考点。

还有个得意的设计是“增氧酒精灯”。以前实验室里的普通酒精灯,温度只能到500摄氏度左右,很多加热实验做不了。后来我突然想起小时候在奶奶家拉风箱的场景:一拉风箱,往灶台里鼓空气,火就特别旺,温度也高。受这个启发,我和老师一起改了酒精灯:把灯芯换成四股灯芯绒,让它吸更多酒精;再在灯口开个口鼓入氧气——就像风箱鼓空气一样。这样一改,酒精灯的温度能到1200-1500摄氏度,连铁丝都能直接焊接,浙江省中小学科学里所有加热实验都能用。后来在西湖看到技师用类似原理做玻璃花,才知道这个思路早被用在工业里了,我们只是把它引入了实验室。现在学生自己操作这个酒精灯时,都特别开心,那种“亲手掌控科学”的感觉,是课本给不了的。
我们学校实验室还有个“超市化”的想法,也是为了解决一个痛点:很多时候,孩子刚学完某个知识点,兴趣正浓,想做实验却因为“仪器不够、老师没时间准备”错过时机,等后来再做,孩子已经背会了结果,没了“发现的惊喜”,这对孩子来说是很大的遗憾。
我记着以前老师跟我说的话:“别让孩子因为条件不够,错过体验实验快乐的机会”,这句话我记了20多年。所以我们想把实验室做成“超市”,在安全和老师监督的前提下,把初中所有实验器材都摆出来,孩子需要什么,就拿个小提篮自己选——比如今天选三个实验,我们提前备好材料,十分钟就能挑完,再由专业老师陪着做。对老师来说也能省不少事,以前准备一个年级的分组实验,上万个仪器、药品要整理,现在提前备好,老师当天提需求,早上就能协助做好。
按2022年新课标,小学一年级到六年级有78个实验,加上综合类和创新实验,也就100个左右;初中七到九年级有48个必做探究实验。这些实验要是让家长自己找材料,太麻烦了,“超市化实验室”就能解决这个问题。

这些年我特别热衷于科普,也是因为见过太多孩子:有些中途退学、对学习厌恶的孩子,只要让他们动手做实验,90%以上的兴趣都能回来,我一直希望能帮孩子建立“主动探索”的欲望。有次带学生研学,大巴上看到山上有泥石流往下滑,整个车厢的孩子都在讨论“这和老师讲的泥石流原因一样吗”——那一刻我特别开心,因为他们已经学会把生活现象和科学知识联系起来,不用老师天天催着背记了。
现在人工智能这么发达,以前孩子有问题要翻书、问大人,还不一定准;现在大数据、精准化教学、智能体,能把99%以上的中小学知识讲得准确,甚至像老师一样分层引导。所以现在教学的重点,不管哪个学科,都该是“引导孩子主动学”——让他们自己想去学,学了之后能朝着科学家、工程师、企业家的方向走;哪怕有人说“想当打工仔”,带着主动探索的能力,也能慢慢成长。
最近学校也在对接“智慧作业”—— 以前的精准化教学,只是孩子错题了能调出同类题;现在的智慧作业,能像老师的思维一样,分层引导孩子理解问题,这也是教育技术发展的方向。
我做这一切,只是想让孩子知道:科学不仅仅是课本上的文字和公式,还是动脑动手时的好奇、实践成功后的喜悦,解释生活里“为什么”的能力,解决生活问题的手段。期待更多的孩子能在科学探索中找到属于自己的快乐,形成真正科学素养的提升和成长,从而成为真正的对国家有价值的科学建设者,这也是我一直坚持的初心!
(本文作者:刘振奎,理学硕士、学军中学先进教育工作者、浙江省科普联合会“少年科小二”优秀教师)
本文根据浙江省科普联合会周四夜学内容整理
来源: 科小二
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