学义老师的科学课 | 培养能超越老师的孩子

一个好像天天“务农”的老人

哪儿来这么大魅力？

其实，他的“头衔”，数都数不清：

教龄超过四十年的物理名师

人教社全国物理新统编教材的编写者之一

全国教师基本功大赛的指导老师

北京市东城区多年的物理教研员

多次区级统考的出题人

多所重点中学争相聘请的学科专家……

他还会钳工、木工、金属淬火工艺、中英文书法、单簧管、笛子、小提琴、骑摩托……

这个像武侠小说中深藏不露的“扫地僧”一样的老者，就是“传说中”的张学义老师。

如今，这位在公立校教了几十年高中物理的名师，在明诚开辟了一片全新的天地：小学的科技课，和中学的技术课。

用“全新”来形容张学义老师在明诚的科技课，并不为过。在六十出头的年纪，他开始研究美国的科学课，用新的思路，完全重构了原有的教学内容。

他说：“教书几十年，我对于各个年级的知识点，当然都滚瓜烂熟了。但是看了美国的科学课教材，我发现，他们各年级讲的内容虽然不一样，但是，学习的流程和方法，是统一的。”

张老师提到的“各年龄段统一的学习流程”，包括了这样几个步骤：

观察 - 提出问题 - 做出预测 - 制订计划 - 执行计划 - 记录结果 - 重复验证 - 得出结论

具体怎么用呢？上学期，张老师给同学们出了个难题：西藏的孩子想上学，要翻山越岭，咱们想一想，怎么能帮他们建一座桥？

第一步，观察。观察什么呢？张老师给出真实的照片和数据，让同学们有直观的感受：这座桥要建在什么样的地方，跨越多宽的距离？

接下来，提出问题、做出预测：咱们要建一座什么样的桥？用什么材料？承重能达到什么标准？

当同学们有了初步的想法，真正的挑战就开始了：既然大家预测了一个承重的数值，咱们就要在实验室里，做个模型，形状、结构、承重，都按比例计算，看到底能不能实现。从这一刻起，同学们就要自己去实施“制订计划 - 执行计划 - 记录结果 - 重复验证”的程序。

最开始，张老师给同学们提供的“建筑材料”，是细细长长的意大利面，和松松软软的棉花糖。意面用来模拟建桥的钢筋，棉花糖用来黏合意面。这座“意面桥”，要用有限数量的意面建造，建好之后，要能承受一瓶矿泉水的重量。

难，是真的难。好玩，也是真的好玩。同学们撸起袖子，一次次尝试，一次次失败。

很快，同学们有了新发现：“张老师，棉花糖太软了，用来做连接点的话，撑不住。但是干的棉花糖比较硬，效果就好多了！”接着，又有同学提出：“张老师，我想在棉花糖的连接点上，再裹一层热熔胶，就保证没问题了！”还有人说：“意面太细太脆了，换竹签子行不行？”

同学们不知道的是，他们提出的要求，全都在张老师的计划之内。干棉花糖、热熔胶、竹签，应有尽有，早就准备好了。但只有在孩子们为了解决问题而自己提出要求时，张老师才会像机器猫一样满足他们。

孩子们逐渐摸到了“施工”的门道，这时，张老师又布置了新的任务：通过查资料，去了解目前世界上先进的桥梁结构是什么样的。

很快，孩子们就明白了，为什么方方正正的桥，一压就垮。跟随先进的技术，他们也设计制造出了漂亮的金字塔式竹签桥。经过实验，这样的桥，竟然能吊住40斤矿泉水！

从一瓶水都承受不了的意面桥，到承重40斤的竹签桥。短短5、6次课程，学生们就自己完成了这个巨大的飞跃。

而躲在幕后的张学义老师，不但帮学生掌握了科学研究方法的全流程，还把物理课当中“力学”的部分，融会贯通在其中，不着痕迹地完成了复杂的教学任务。

到这里，这座“桥”，还没有建完。张老师说：

“竹签其实还是有各种问题，不好固定，也不够结实。下一步，我给同学们发铜丝，用电烙铁去焊一座金属桥。这时我们又会讨论：大家都知道热胀冷缩，所以实际上，桥的长度是不固定的。那怎么设计桥头，才能保证桥不会因为热胀冷缩而断裂呢？大家经过调研，就会知道，实际的桥墩也会有滚珠，让它有活动的余地。

再接下来，一座桥建好了，晚上也得能通行，那么LED路灯怎么串联？怎么设计延时路灯，到一定时间就亮或者灭？怎么做出感应的效果，一辆车开到5米远的地方，路灯就会自动亮？

这些内容，把力学热学、光学电学，各种知识都揉进去了。还想加什么内容，都可以继续设计。”

两个月下来，同学们发现，不知不觉间，自己已经有了能力，用非常有效的思维方式和研究方法，去解决现实世界中许多真实的、棘手的大问题。

这，正是张老师教学的目标：

科学，就是帮学生建立科学的思维方式，掌握科学研究方法。

技术，就是把科学知识应用起来，去解决实际问题。

这样的科学技术课，不再区隔成物理、化学、生物这些独立的学科，而是用综合的视角和统一的研究方法，帮学生去认识一个整体的客观世界。

同时，“解决问题”的教学方法，激发了孩子们主动寻找答案的巨大兴趣。他们不但爱上了学习，还开始自发地想要解决更多问题。

比如最近，张老师自己改装了普通的门铃，带着同学们探索各种开关的设计：有线开关、无线开关、感光开关、磁控开关、温控开关、震动开关、声控开关……

玩儿过这一套，孩子们摩拳擦掌，准备大干一场：明诚一直以来有个问题，不同教室上下课时间不一致，不能集体打铃，全靠老师自己掌握时间，稍不注意就会耽误下一节课。孩子们打算跟张老师一起，设计一套连通全校教室的上下课打铃系统，只要设定好程序，每个教室都可以按照自己的日程表，单独打铃。

张老师说：“如果设计成功了，这样的成果，是可以当作产品卖出去的。”也许用不了多久，这群孩子就能看到，自己的科研成果，应用在各个中小学的校园中了。

类似的有趣成果，在张老师的学科教室里，数都数不清。小到小学生照着真实的模型，用橡皮泥捏出的小松鼠和啄木鸟，大到用水瓶做的，能飞上天的简易火箭，摆满了整间教室。

“孩子嘛，有的玩，就有兴趣”，张老师笑眯眯地说，“这么多年了，我不觉得累。我看他们玩得开心，爱上科学课，我就特别高兴。我好像没见过不喜欢科学课的孩子。”

他一边说，一边有条不紊地照顾着一屋子的“宝贝”：蚕宝宝、小螃蟹、小乌龟、蝾螈、鹦鹉、蘑菇……接下来他还要带着孩子们孵小鸡、种麦子，秋天搭大棚，冬天种黄瓜和西红柿。

“你看咱们的蓝宝（全校师生共同的朋友，一只蓝色的鹦鹉），每个月要洗一次澡。咱们会通知全校同学，就会有很多孩子来围观、拍照。

通过观察，你就会知道，原来所谓的‘洗澡’，不是放进水里洗。那怎么做呢？咱们在温水里，加上柠檬汁和盐用来消毒，把混合好的液体往天空一喷，蓝宝就会在水雾里转，把羽毛打湿，然后它抖抖羽毛，在太阳底下晒干，就完成了整个的清洁工作。”

* 蓝宝最近一次洗澡 *

类似可观察的东西实在太多了，张老师常常要在非教学时间，接待他的小客人。“他们一早就跑过来，观察这个观察那个，该上课了都不知道，我还得哄他们去上课。”张老师笑着说，有些无奈，又有点得意。

“对了，孩子们还会观察到一些我都不知道的知识”，张老师边说边找出照片，“我让孩子们观察蜗牛吃什么，他们真的尝试了各种各样的蔬菜，结果有个孩子就发现，蜗牛吃很多东西，单单不吃辣椒，我以前还真不知道！”

看得出，张老师对于学生超越自己的发现，感到非常骄傲。这说明，孩子在他的帮助下，已经有了很强的科学精神，在用正规的方法探究身边的世界。

张老师已经计划好了，这一周，全校学生就要开始养蚕，最后的蚕茧可以用来做毛毡工艺品；之后种小麦，将来会用来做麦芽糖、牛轧糖；养的平菇和金针菇，会让学生带回家给爸爸妈妈尝一尝……

谁知道在这些观察和实践的过程中，孩子们还会有什么新的发现呢？

也许，作为一个科学课老师，等待下一个学生超越自己的瞬间，就是最大的幸福吧！