“科学教具玩家”为学生们带来宝藏科学课

独守寂寞

      “太美了”“好神奇”，日前，深甽镇初级中学的校园里，孩子们的热情被一场甩铁花表演点燃。表演者是科学老师姜春杰，他在操场空地上舞动燃烧的铁丝棉，铁花四溅，似烟火绽放。
      “用有趣的方式引孩子们走近科学，能让学习快乐高效。”姜春杰说，此前学生对铁燃烧存在误区，以为铁仅能在纯氧中燃烧，实则铁丝够细，空气中亦可燃。因铁丝含碳元素，灼热的燃烧生成物会爆裂，蹦出壮观火花。
      在深甽中学，姜老师是一位有名的“科学教具玩家”，创造出了一个又一个优秀自制教具，设计出了一个又一个精彩的科学活动案例。
      扎根山村学校
      前不久，在教学楼一楼的实验室里，记者逮到了在仪器前埋头捣鼓的姜春杰。他皮肤黝黑，穿一件深色夹克，朴素、真实。
      2001年，作为最后一届公费师范专业学生的姜春杰毕业后回到县里等待分配。临近开学，姜老师得知自己被分到了明港中学，即现在的力洋镇初级中学前横分校任教科学。这是一所条件艰苦的乡村初中，与大多被分配到城区学校的同学相比，姜春杰心里有些失落。
      “你早晚会爱上这里的。”校长的这句话，开启了姜春杰的教学生涯。事实也的确如此，姜春杰很快就被乡村学生的天真、质朴和热情所打动。尽管学校硬件设施有限，但农村学生对科学的天然好奇心让他深受触动，他对乡村教育的热情日益升温，并安心钻研起面向乡村的科学教育。
      2008年，姜春杰调任深甽镇初级中学任教。这所乡镇学校条件同样不佳，但望着熟悉的故土、曾经就读的校园以及充满求知欲的孩子们，姜春杰决定在此扎根。多年的教学过程中，姜春杰虽有多次调到城区学校的机会，但都一一放弃了。
      “坚守乡村学校，除了多年积累的深厚感情外，更重要的是找到了自己的专业发展方向。”姜春杰说。
      投身教具研究
      姜春杰一直热衷于科学教具研究。在《声音的特性》这堂课中，二胡、锣鼓等实验用品繁多不便携带且操作繁琐。于是，姜春杰匠心独运，用计算机控制信号发生电路，做出了可以随意调节声音频率和波形的“声音的特性演示器”。这个自制仪器能让学生体验1-50000Hz频率声波的听觉差异，伴随着示波器内波形的变化，仪器发出从低沉的低频音到尖锐的高频音，直至听不见的超声波。这台演示仪在2014年浙江省初中科学实验创新评比活动中脱颖而出，斩获一等奖。这也激励着姜春杰笃定实验创新之路。
      凝华现象在生活中不常见，学生缺乏直观认识。“很多学生误认为霜由露水凝固而成，其实它是由空气中的水蒸汽直接凝华而成。”姜春杰说，学生不可能蹲在冬天的野外观察一整晚，因此他就想着做个教具，把这些缓慢的变化过程缩时呈现。通过直观的过程观察，学生就可以自然地建构知识了。
      于是，姜春杰将数码相机改造为微距录制装置。因为需要连续拍摄好几天，他又自制了大容量供电和照明装置，定时间隔拍摄照片，再用软件将照片合成视频，这便有了“教学用间隔视频拍摄装置”，以及随之而来的一系列科教“大片”。
      “很多知识点都可以用这个教具去演绎，比如盐的结晶、霜的形成、昆虫的变态发育……”姜春杰一点开“大片”，学生们立刻被吸引，不时发出惊叹。
      就这样，一堂堂科学课在姜春杰的“改造”下成了大家争着抢着想上的“魔法”课。
      开展教育创新
      STEAM教育是集合科学、技术、工程、艺术、数学多领域融合的综合教育模式。姜春杰意识到STEAM教育是未来教学的发展趋势，他开发了诸如“电灯泡制作”、“基于共振喇叭的音箱制作”、“电报和电话机制作”等STEAM活动案例，用于提升学生的工程设计与物化能力。同时STEAM活动也让学生意识到学习的意义，变被动学习为主动学习，促进深度学习的发生。
      在科学STEAM活动里，计算机编程控制与科学知识的智能化应用紧密相连。长期扎根农村教育的姜春杰深知农村地区资源有限，于是他决心研制一种易用且廉价的计算机编程学习设备。凭借自学编程和计算机硬件设计的坚韧毅力，他成功开发出成本低于100元的“一体化BASIC编程单板机”，专门用于提升乡村学生的STEAM教育技术水平。这款设备如同一把神奇的钥匙，开启了学生体验科学与计算机技术融合乐趣的大门，激发他们对科学和计算机技术的热爱。凭借此装置，他不仅荣获2023年浙江省优秀自制教具展评活动一等奖，基于该装置设计的教学案例还在北师大与UNESCO联合举办的“第五届全球未来教育设计大赛”中斩获二等奖。
      姜春杰还别出心裁地开设了陶瓷STEAM活动课。在课堂上，学生们亲自动手，用化学药品巧妙改变陶泥和釉料特性，再经烈火淬炼，将科学、技术、工程与艺术美学完美融合，共同探索化学药品、泥土和火交织碰撞出的奇妙变化，感受传统工艺与现代科技融合的独特魅力，使美育和科学教育相互赋能，实现“1+1>2”的效果。
      近十年来，姜春杰设计的创新实验和教学案例共获得全国一等奖2个，全国二等奖2个，省一等奖4个，省二等奖6个，市一等奖4个，2022年被教育部教育装备研究与发展中心授予“全国自制教具能手”称号。“希望未来有更多的孩子能因为我的启迪，走进科学的殿堂，探索未知的世界。”姜春杰说。
      来源：今日宁海

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