一场直抵内核的科学教育革新

时代发展对创新人才发出急切呼唤，温州市实验小学“异想天开”地在学生家中建起了２０００多个“家庭实验室”，脚踏实地地实现了科学教育从知识传授到素质养成的内涵扩张——
一场直抵内核的科学教育革新

学生黄翰慧的家庭实验室

潘心如（左一）等在大罗山找到了紫水晶

学生在参加科技节的集体项目

“少年诺贝尔奖”答辩会

2010年2月1日，温州市实验小学期末结业典礼上，校长白莉莉为获得“少年诺贝尔奖”的学生及其家长颁奖。林大康 摄
■本报记者 俞水 刘宁
11岁那年，爱迪生惊喜地发现自己拥有了一个“麻雀虽小、五脏俱全”的实验室。这是母亲在自家地窖里为他开辟的一个摆满废旧物品和瓶瓶罐罐的“角落”世界。在这里，他叩开了科学的大门。
和爱迪生一样，温州市实验小学五年级学生潘心如也有一个坐落在家里的小小实验室。在这里，她有板有眼地研究起了果实长得像“小铃铛”一样的胎生植物秋茄，还搞出了大名堂：凭着科学论文《秋茄生长对赤潮影响的研究》，一举获得第24届全国青少年科技创新大赛一等奖。
所不同的是，有一个“角落实验室”的想法，潘心如并非像爱迪生一样自然萌发，而是孕育于温州市实验小学这个科学大熔炉里。
在这所学校，被师生们津津乐道的，不仅是获得各级科技创新比赛大奖的学生不胜枚举，不仅是学校获得了众多科学教育类奖项，更是科学教师在全校学生中传递着打开科学大门的“钥匙”——找到一个属于你自己的角落，在角落里摆上你最喜欢研究的东西，你就有了自己的“家庭实验室”。
“给予每一个孩子亲历科学研究过程的平等机会”，“找到适合每个孩子发展科学素养的方式”，在校长白莉莉的理念指引下，这所建立起国内最多“家庭实验室”的小学，将科学从生冷名词幻化为滚烫形容词的探索故事渐渐清晰……
当教师从“演奏者”变为“伴奏者”，科学的世界，“小鬼”当家。
小学里的“少年科学院”
挎着望远镜，拎着照相机，和小伙伴一起在山上“寻宝”，前方有背着大包、撸着袖子的科学老师开路。这个画面，常常在潘心如的脑海浮现。“寻宝”的地方叫大罗山，位于温州市郊，语文课本里朱自清先生描写的美丽梅雨潭就在这里。发生在大罗山上的神奇故事，潘心如和她的同学都听过：
那是２００４年１１月的一天，一个孩子由于内急钻进了杨梅树林小便，不一会儿，大家听到林中传出一声大叫，便一起冲了进去，只见那个孩子正趴在一块岩石上，用颤抖的声音对大家说：“我发现了钻石……”原来，在一块１５０多斤重的石块上镶嵌着大大小小的白水晶。很快，大家又在附近的石壁上发现了几十处水晶洞穴。一群小家伙由此揭开了大罗山上的杨梅又大又甜、畅销海内外的奥秘。
发现秘密的是温州市实验小学第一支课外科考队，这支队伍常常在温州市实验小学科学教师、科技辅导员陈耀的带领下，于双休日出现在神秘的大罗山上。
谈起建立这支队伍的初衷，陈耀感慨万千：“那是为了深化学校科学教育改革而进行的探索。”
温州市实验小学探索科学教育的历史，和校史一样长。
２００２年，“商行天下”的温州为打造家门口的优质校，决定创办１０所现代化学校，温州市实验小学是其中之一。那一年，正值新课程改革在温州拉开序幕，从零开始的温州市实验小学成为新课程改革的“试验田”。肩挑重任的校长白莉莉，把一些学校看作副科、技能科的科学课列入学校“强学科”建设，确定为学校新课程改革的重要突破口之一。她坚定地认为，科学教育关乎学生实践能力与创新精神的培养，而这，是素质教育的核心要素。
然而，学校新招来的３名科学教师朱小雪、施昌魏和廖贵慧都是来自农村的自然课教师。虽然从形式上看，自然课是科学课的前身，但从理念上看，新旧课程的变化翻天覆地：一种是灌输型教学，一种是探究式学习；一种注重知识传授，一种注重素质养成。“当时我们面临着前所未有的挑战。”教研组长朱小雪说。在学校的重视和两位教师不服输的努力下（廖贵慧第一年教音乐课），科学课教学逐步走上正轨并确立了在学校的优势地位。
２００３年，陈耀加盟科学组，凝聚了更多力量的科学教师团队为了进一步实现科学课的理念和要求，在暑假结束时达成共识：引导学生立足科学课堂，延伸课外，让学生成为科学实践的主体，教师从科学教育的“独奏者”变为“伴奏者”。
９月份一开学，朱小雪就迫不及待地在校园里贴了个招募课外科学小组成员的小告示，结果，满心期待的她被泼了冷水。只有９个学生报名！
怎么办？面对这样的尴尬，科学组教师决定，要让事实说话，先带好这批孩子，再让“星星之火”引发燎原之势。
于是，科学组教师帮助这些孩子制订了课内外结合的科学研究方案并予以指导，引领他们带着观察与探究的眼睛走进了神奇的大自然。
王从礼，第一支学生科考队的成员之一。在一次野外考察中，他发现一个水塘里有成千上万个水母形状的物体存在，不知究竟是什么生物，就用瓶子采集回来放在家里养。后来，为了让全校同学认识这种新奇生物，老师把这种“水母”养在学校的实验室里。经过一年的探究，王从礼和他的小伙伴终于揭开了这种生物的面纱，原来，这是一种神秘的淡水水体生物，只适合在温州地区生存，是一个动物新品种，被专家命名为“温州桃花水母”。２００４年，在陈耀的辅导下，王从礼等学生的科研课题《追寻桃花水母的踪迹》因对研究古代动物的基因组成有借鉴意义，获得了第18届浙江省青少年科技创新大赛一等奖以及全国劳动技术成果邀请赛一等奖。
这样的成果对科学组教师的鼓舞是巨大的，也成为了更多学生聚集在科学教师身边的“诱饵”。２００４年１２月，“温州市实验小学少年科学院”正式挂牌成立，随之，航模俱乐部、玩具医院、机器人实验室、哈利·波特科学体验室、Ｆ７方程式车队等纷纷设立，学生可以随时“来玩、来学、来创造”。少年科学院俨然成了一个微型科技馆。学校还设立了科技节，举行小发明、航空比赛、四驱车比赛、智力七巧板、“奇思妙想”比赛，等等，校园成了一个科学乐园。
与此同时，参与课外考察的学生又在大罗山脉有了更多科学发现，温州市实验小学科学教育课内外相互促进、相辅相成的氛围形成了，科学教育质量稳步提高。２００４年１２月，中央教科所组织的“全国小学科学教育研讨会”在这里成功举办。学校获得各种科技比赛大奖的学生也越来越多。学校创办短短两年后，温州市实验小学就有２９项学生科学成果获全国、省、市级奖项，获奖学生１００多名。２００５年４月，科学教研组被评为温州市“劳模集体”。在很多人看来，温州市实验小学的科学教育走向了辉煌。
当现代家庭容不下孩子的一个小小科学角落，科学教育，面临尴尬。
绿豆引发的科学课变革
然而，这种“辉煌”在校长白莉莉看来，与科学教育的最终目标还很远。
“我们是有几千名学生的学校，现在的科技活动毕竟只有少数学生参加。科学实践应该面向人人，要让每个孩子都亲历科学研究的过程。”２００５年，面对载誉归来的科学组教师和获奖学生，白莉莉十分冷静。“哪怕没有一个奖项，但所有的学生都不人云亦云，都会提出问题，都有独立见解，都善于反思和总结，我就会感觉我们的教育真正有效。”
校长白莉莉的一席话，让科学组教师一下子清醒了很多。他们认识到，领奖台再华丽、奖杯再耀眼，都不是科学教育的最终目的。素质教育的核心目标——科学精神、实践能力、创新意识才是科学教育的终极追求。把精力配置从“塔尖”转移到“塔基”，才更接近科学教育的本质。
如何实现这样的目标？正当大家苦思而不得其解时，“绿豆在现代家庭中惨遭不幸”的故事给了陈耀启发。
那是在五年级的科学课上，《科学》教材第一单元要求学生通过实验，综合体验阳光、温度、水对绿豆种子发芽的影响。到了第三节课《从实验中获得信息》时，陈耀傻了眼：请研究改变绿豆种子发芽水条件的学生汇报研究结果时，举手的学生不到原先登记实验人数的一半，当汇报改变温度条件对绿豆种子发芽的影响时，举手的学生只有１名。
“为什么没有做实验？”
“材料被保姆倒掉了”、“绿豆被妈妈扔掉了。”多数同学回答。
经过统计，陈耀发现，全班３６名学生，实验材料被大人故意或者不小心扔掉的有１９人，实验失败的只有３人。在后面的平行班教学中，也出现了类似的问题。
原来问题出现在家庭，陈耀沮丧地感到问题的严重性。他数了数，仅五年级上半年，科学课需要学生在家中进行的实验就有１５个，进行这些实验的效果直接关系到课堂教学的成败，其过程对学生科学素质的养成极为重要。
“现代家庭，竟容不下孩子的一个小小科学角落。”挫折中的陈耀不禁想起自己在农村度过的快乐童年，那时，他拥有的“科学角落”数不胜数：在叔叔做木工的房间，他学会了制作为温州鼓词伴奏用的鼓词琴；在家门口的菜园里，种植丝瓜、四季豆的经历让他了解了大自然的奥秘；在爷爷家楼梯下面的黑角落里，将手电筒对准画着各种图案的玻璃片，图案投影在墙壁上成了“电影”，让他走进了光影的世界……
“能不能让我们学校的每个孩子，也在家里有个‘科学角落’？！”陈耀的提议让同事们感到惊喜无比。“尝试一下吧。”老师们说。于是，“角落中的世界”行动率先在陈耀和廖贵慧老师任教的班级中开始试验。
当看到五年级学生金彬彬建成了全校第一个家庭实验室时，陈耀兴奋得像个大孩子。在阳台上，天平秤、酒精炉、显微镜和一张实验桌挤掉了爷爷的跑步机，这样建成的简易实验室，成为了金彬彬流连忘返的乐园。
在班主任的配合和金彬彬的带动下，更多学生在家里建起了实验角落。陈耀再次给学生布置了绿豆发芽实验，效果让他惊喜极了：９３％的学生认真完成了实验，且课堂气氛活跃，学生讲述实验过程时激动又兴奋。陈耀还发现，小小的科学角落，不仅能让学生产生强烈的责任感，更能让家长领略到孩子的科学热情，家庭和学校里的科学热度都会升温。最重要的是，每个学生都能参与其中的普遍性和注重实践过程对学生产生影响的长远性，与校长白莉莉希望科学教育实现的两个拓展——“向每个学生拓展、向学生的学习全程拓展”完全契合。
２００６年９月，科学教研组决定将这项活动在三至六年级学生中全面普及。由于从三年级开始到毕业，学生在校时间约有１０００天，所有的“家庭实验室”又隶属于１个少年科学院，这项行动被命名为“一千零一夜家庭实验室计划”。
当每一个孩子都拥有了自己的“科学领地”，探索途中，风光旖旎。
“家庭实验室”的“星光大道”
一时间，全校兴起了“科学飞入寻常百姓家”的热潮，越来越多的家庭角落被瓶瓶罐罐“占领”，很多冰箱里的食物都被实验材料挤走了，凡被“征用”处，严禁他人随意出入和碰撞。
潘心如就是在自家实验室里，进行了秋茄种植对比实验，发现了秋茄可以抑制赤潮现象，成了学校里的科学小明星。
五（３）班的黄翰慧，则在家里摆上了蜘蛛丝。她和同学赵王越发现，蜘蛛丝被扭转６００圈都不会断，进而得出结论：蜘蛛丝的抗扭转能力很好，而且扭转后不会反弹（与金属的记忆能力相似），可适用于高层建筑与桥梁的建设以及攀岩、救援等。两人共同完成的论文《蜘蛛丝记忆行为的新发现》刚刚荣获第24届浙江省青少年科技创新大赛一等奖。
由于有着强大的“群众基础”，“家庭实验室”里涌现出的“科学小达人”还有很多：
陈隆不仅用废弃的铅笔屑做成了纸张，还在《燃烧吧！泥巴》实验中，找到了将污水处理厂的淤泥进行燃烧和净化处理的方法。
周全和他的搭档共同探索出了去除杨梅汁污渍的好方法。
姜景翔则设计出了能提醒同学保持正确坐姿的“视力懒保姆机器人”。
……
然而，让每一名学生在家里都有一块“科学领地”并非易事，每一个“家庭实验室”故事都蕴含了学校科学教师和班主任的心血。
“首先要打通的是家长关。”如今，走进黄翰慧的家里，你会发现一楼的室内阳台上是动物的世界，二楼十二三平方米大的空间，是实验器具的天地，三层露天阳台一角则是她的“迷你菜园”。然而，黄翰慧最初建起“家庭实验室”时，收集的瓶瓶罐罐总被妈妈扔掉，对女儿喜欢“让人感到恶心的蜘蛛”，还常常到石头底下、厕所里面找蜘蛛丝的行为，妈妈也不太理解。在黄翰慧的科学教师胡秦琼和班主任许海琴的努力“说服”下，加之妈妈逐渐发现黄翰慧做实验时“投入得惊人”，妈妈竟然自己也喜欢上了这些小研究，黄翰慧的“家庭实验室”越来越大了。为了得到更多家长的配合，学校每年都会把三年级学生的家长请到学校，以丰富的内容和形式开一个“家庭实验室”家长动员会。
时刻注意保护孩子们来自生活的奇思妙想，是科学教师的“秘诀”。他们记得，这些如今在学校小有名气的“小科学家”们，最初的研究都源于生活。比如，潘心如做的第一个实验是“如何去除刀具上的鱼腥味”，黄翰慧早期的研究是“成年人和孩子谁的指甲长得快”，陈隆最初研究“玻璃瓶倒水速度实验”的想法，就源于他浇花时的发现：不同形状的塑料瓶、以不同倾斜角度倒水的速度不一样。还有的同学通过在生活中的观察，产生了研究“苍蝇能不能倒着飞”、“飞蛾为什么要扑火”等奇思妙想。
“土到底，才能洋到家！”即使一些实验听起来有些幼稚，但在老师们看来，这些想法都是宝贝。“绝对不刻意拔高学生的认识水平，每一位学生的好奇心和科学梦想都要受到尊重”，是科学组所有教师的共识。
当然，呵护学生“异想天开”的同时，科学组教师也没有忽视学生进行科学实验的规范性和严密性。科学组教师制定了一套制度来规范“家庭实验室”活动。《１至５星级“家庭实验室”创建标准》、《三至六年级“家庭实验室”活动操作指南》、《科学伙伴活动细则》等，对学生进行家庭实验的数量、质量、要求等都提供了可参照的标准。学校还将学生的“家庭实验室”成绩记入科学课期末成绩，与学生评选科学免试特优生挂钩。
“科学探究就像攀爬高山，让孩子体会到过程的快乐、欣赏途中的美景，就要为他们搭建展示和竞争的平台。”陈耀说。为此，温州市实验小学设计了“家庭实验室”班级报告会、“家庭实验室”科学成果展示墙、温州市科技馆阿里巴巴家庭实验展等十多种展示方式。其中，“少年诺贝尔奖”评比是温州市实验小学最具分量的“科学盛会”。
２００８年１０月，经过长时间备战与层层选拔，潘心如入围校级“少年诺内尔奖”评选决赛。她记得，第一个上场后，她看到了５００多名同学坐满了阶梯教室，台上坐着学生和教师评委，提问环节，数不清的小手“嗖”地一下举了起来。“你说秋茄在普通泥土里生长一个月后根部就烂掉了，你怎么判断根部烂掉呢？”“你怎样证明秋茄能在赤潮水里存活呢？”由于准备充分，虽然很紧张，但她对同学们甚为专业的问题对答如流。一个月后，她终于与爸爸一起站在了“少年诺贝尔奖”颁奖台上，接过镶着诺贝尔照片、写着自己名字的大大奖牌时，“那种光荣感到现在都忘不了”。
在“少年诺贝尔奖”评比中杀出重围后，潘心如等学生又在老师的辅导下，参加了市级、省级甚至全国比赛。一向反对过于重视竞赛成绩的陈耀和朱小雪坦言，帮助学生冲刺各类奖项的原因，除了希望以此锻炼他们的综合能力，增强他们对科学的认同感，更重要的是他们获得的荣誉可以让更多孩子“上钩”，进而走进科学的世界。“科学是面向每一个孩子的。”这才是他们心里最大的“算盘”。
科学组教师们没有失算，如今，建立起“家庭实验室”的学生约２４００名，仅２００９年，报名参加学校“少年诺贝尔奖”评选的学生就有１２０３名。截至目前，在家庭科学角落里生发出的科研项目中，获全国青少年科技创新大赛一、二等奖的各１项，获浙江省青少年科技创新大赛一等奖的１３项、二等奖的１９项，获市级比赛二等奖以上的１０５项。
“这些奖项都是有源之水。”陈耀说，“科学就像卡拉OK，虽然我们的学生不能个个成为科学家，但每个人都有权利享受科学的快乐，就像即使不能人人成为歌唱家，但人人都可以享受歌唱一样。”
当“处处有科学”体现于管理体系的各个因子，每位孩子心中的科学种子，就会生根发芽。
科学梦想的“机制温床”
由于激发了众多孩子的科学梦，“家庭实验室”的探索获得诸多认可。
２００７年教师节前夕，作为温州市唯一的全国模范教师代表，陈耀走进了中南海怀仁堂，在全国优秀教师座谈会后，受到胡锦涛、温家宝等国家领导人的亲切接见。当温总理走到陈耀面前时，陈耀将温州市实验小学《一千零一夜“家庭实验室”计划》画册呈送给了总理。温总理听着他的介绍，随手翻阅画册，频频点头赞许：“孩子们做得很出色，画册我要带回去仔细看看。”
会后，中科院院士、南京大学教授、国家自然科学一等奖获得者、著名物理学家闵乃本欣然为少年科学院题词：“少年科学院家庭实验室的开展是素质教育的创新尝试，期待取得更大的成功。”中国工程院院士何多慧、毛二可及中国科学院院士姜伯驹等专家也纷纷对这项尝试表达了认可。
同年，从７００多项优秀学生成果中遴选而成的《天使３６１°：来自家庭实验室的报告》由浙江科技出版社编辑出版，获得广泛好评。
２００７年９月，浙江省委书记赵洪祝为“家庭实验室”题词：“‘家庭实验室’的创办是加强少年素质教育的创新尝试，希望不断取得新成效。”
２００８年６月，温州市教育局召开温州市实验小学“家庭实验室”工作现场会。市教育局局长林卫平对温州市实验小学的科学教育探索给予充分肯定：“‘家庭实验室’是孩子们探索的乐园，少年科学院是孩子们创造的殿堂。”
２００８年１２月，浙江省教科院召开“创新育人模式，推进素质教育”经验推广会，“家庭实验室”成果在省级平台得到了推广。
随后，“家庭实验室”科技实践活动获得第２３届全国青少年科技创新大赛科技实践活动一等奖，同时捧得集体项目最高奖项——全国十佳优秀科技实践活动奖。该项目还立项为全国教育科学“十一五”规划２００８年度教育部规划课题。
对于这些荣誉，科学组的教师们很清醒，是强有力的理念支撑和机制保障打通了科学教育的难关。
在温州市实验小学，校长白莉莉“创造适合每一个孩子发展的教育”、“每一个孩子都有享受科学的权利”、“关注每一个孩子、关注孩子的全程”的教育理念，体现在每一项科学活动中：即使无法入围校级决赛，参与“少年诺贝尔奖”评选的所有学生都会获得纪念证书；一年一度的科技节中，每个班级的全体学生都要参加趣味十足的集体项目；在“迷你菜园”种植大赛中，每一名学生都会在毕业前获得一次代表班级承包“迷你菜园”的机会；在科学名人堂里，每一名学生都可以把自己得意的科学作品摆在展台上供大家欣赏……
与此同时，“把握小学阶段这一科学素质养成重要时段”的教育理念，也成为全校每一名教师的追求。一天早上，一个孩子跑来，激动地向陈耀报告：“老师，我在天上看到了‘ＵＦＯ’！”陈耀立即到教室里询问所有学生，大家都说在天边看到一个呈黄色的盘旋物体。“当即写作文，尊重客观事实，就写你所看到的，不作猜想与评论。”就这样，原本是班主任老师陈雪华的语文课，在两位老师短暂协商后，立即变成了作文课兼科学观察课。那天，所有学生都在作文里对这一事件进行了客观描述，没有一名学生把这个物体确切地称为“ＵＦＯ”。“有了全校教师的支持，才让科学离孩子如此之近。”陈耀和朱小雪强调。
形成了较完善的科学教育机制和体系，也是“家庭实验室”取得成功、学生科学素质得以养成的保障。温州市实验小学正是在逐渐探索中，形成了以科学课堂为主体、少年科学院组织的课外兴趣小组为配合、上千“家庭实验室”为少年科学院分支科研机构、各项科技活动为竞争与展示平台的机制与体系，才有了学生科学素养的全面提高。
同时，市教育局与学校给予了科学学科发展有力的资金保障，学校建立了有１６名科学教师的庞大队伍，并在绩效工资统计、教师业务成长方面作出了创新性探索，成为了保障机制中的重要环节。
成绩耀眼，但科学组教师还是希望为“家庭实验室”的探索打点“补丁”：要让家长对科学的认识更到位，成为孩子走近科学的“啦啦队”；要提高科学教师团队的整体素养，因为对孩子的科学启迪发生在生活每一处、每一刻；要建起更丰富的学生展示平台，因为每一位学生的奇思妙想都弥足珍贵……
“希望西部贫困地区学校分享‘家庭实验室’的经验。”这句在优秀教师座谈会后，陈耀握着温总理的手所讲的话，也成为了陈耀与同事奋斗的动力。因为，农村的广阔天地拥有着更多的天然科学“角落”。
虽然，温州市实验小学对“家庭实验室”的探索并没有结束，但坐落于上千名学生家庭的科学角落已经对学生产生了影响：黄翰慧想把自己的蜘蛛丝实验做下去，不断完善，她说科学研究是没有止境的；陈隆说，即使小学毕业了，中学不再要求建立“家庭实验室”，他还会保护着他的实验室，因为他真的觉得做实验很有趣；潘心如说，如果爱迪生当年读书的学校也开展了“家庭实验室”活动，那么他的妈妈也许就不用把他领回家了。
“他们都获得了科学王国的邀请函。” 校长白莉莉觉得，他们是幸运的，因为他们享受了科学。“而这，是教育应该赋予每一个孩子的机会。”
[专家观点]让科学面向每一个孩子
中央教育科学研究所 郁波
记得2004年第一次走进温州市实验小学时，这所学校科学教育的状况就给我留下了深刻的印象。强大的科学教师团队、充满生气的少年科学院、精心创设的校园科学教育环境，有那么多的事实可以告诉你，这是一个对科学教育有着高度认识的学校。几年来，又不断听到有关温州市实验小学科学教育方面取得的新成果，生活在这里的孩子是幸福的。
无论是课堂教学领域的探索、少年科学院里丰富多彩的活动，还是“家庭实验室”的创立，温州市实验小学向我们展示的是现代科学教育的一个基本理念，那就是科学教育要面向所有学生，要努力把每一个孩子都培养成具有科学素质的现代公民，而不仅仅是培养少数科学家。这是人类社会发展到21世纪后对教育提出的要求，也是科学教育面临的新转折。从这个意义上，温州市实验小学“给予每一个孩子亲历科学研究过程的平等机会”“把精力从塔尖回归塔基”的思想和实践对于每一所学校都是有借鉴意义的。
准备几个瓶瓶罐罐和日常生活中容易得到的物品，在教师和家长的指导和帮助下对感兴趣的自然现象进行研究，这给孩子们增加了多少接触科学、进行科学探索的机会，又丰富了多少他们科学地认识自然的经验！在这个过程中，他们会有效地延伸学校科学课程的学习，发展对周围世界的好奇心和探索兴趣，他们将更有机会体验科学家用以认识自然界的方法，学习对观察和实验的尊重，锻炼依赖事实和推理得出结论，知晓如何对待来自同伴的质疑和评论。而这些都是现代公民科学素质中的核心部分。
相对发达国家，我国的科学教育资源是不够丰富和充分的。如果在我国的城市和乡村有更多的学校能够像温州市实验小学一样，重视科学教育，并且积极创设条件将学校科学教育与校园外的科学教育形成一个有机的整体，必将大大加快科学教育改革的步伐，也将会让更多孩子享受到更高质量的科学教育。