姜春杰：做乡村孩子科学王国的“摆渡人”

力量分析、酒精燃烧、细胞排列、昼夜交替……一个接一个的知识贯穿科学网络。 理想的科学教育是什么？ 是知识点的深度，是课堂的活力，是把学到的东西用在实践中，是生活中举一反三。 这是乡村科学教师姜春杰的回答。

为了让农村学生能接触到更系统、最先进的科学知识，他用双手建成了一个摆满实验部件和器材的“科学王国”。 “我的工作是在课堂上带领学生看到更广阔的世界。 ”他就像科学知识和学生之间的“走狗”，把知识阐释和思维开拓融合到实验过程中，带领学生一起探索科学的奥秘。

在废纸堆中寻找“宝藏”

故事的开始从《十万个为什么》开始。 姜春杰小时候父母经营印刷厂，生意忙得无暇顾及孩子。 想起自己的童年，姜春杰的脑海里浮现出的是印刷机的轰鸣声和放学后一个人玩的自己。 性格内向的姜春杰当时最喜欢读书。 做完作业后，他经常在印刷厂“寻宝”，看各种各样的书。 每一张纸和一本书都有生动的故事，姜春杰的童年就是在这些故事的陪伴下度过的。 偶然，他在废纸堆里发现了封面上渗出了墨的《十万个为什么》。 “为什么星星很亮？ “为什么冬天嘴里会冒出热气？ ”……鲜为人知，但生动的知识让姜春杰着迷。 他抱着这本书看了很久，学到了很多知识，脑子里也多了疑问，对科学的兴趣开始固定下来。 后来，姜春杰在印刷厂发现了关于原子核物理的《高能物理入门》。 模棱两可的理论并没有阻止他读书，反而提高了他对物理的热情。

大学期间，姜春杰打算报考自己最喜欢的核物理专业，但父母担心他以后会被分配到离家太远的研究所。 考虑了很久，他最终选择了与理论物理相近的师范类物理教育专业。 大学时，姜春杰对电路这门课很感兴趣。 虽然不是专业，但是上课老师的讲解和书的原理介绍给了姜春杰自己发明创造的想法。 不同的电路连接会产生什么结果？ 为了让脑海中的奇思妙想成为现实，他每周都去宁波市区的店里买电子原件，按照书中的原理和乍一看的灵光组装。 “那时什么都做。 如果自己感兴趣的话，我非常喜欢用所学的知识设计新的东西。 虽然只买了便宜、旧的零件，但也花了很多生活费。”勇敢的青春和活跃的思维迸发出火花，姜春杰沉浸在自己的世界里，努力接触创新的另一边。

2001年毕业于姜春杰大学，分配到宁波市宁海县明港中学。 “这是我需要的地方，学校当时在宁海比较落后的农村，附近甚至没有超市。 ”简单的环境让姜春杰有更多的时间思考科教最佳途径。 “浙江省初中阶段的科学教材涉及物理、化学、生物和一些地理知识，这也需要我们这样的科学教师成为‘万能型’。 ”姜春杰认为，单调枯燥的说教式教学方式难以实现教学目标，学校简陋的实验条件与教科书的实验要求不相符，难以培养学生独立思考的能力。 学科内容的融合使该课程成为培养学生思维能力、拓宽学生视野的重要途径。 怀着对科学教育的理想和热情，姜春杰开始自制课堂实验用教具开展课堂实验。 希望借此展示课程知识的原理、应用方向、综合拓展，找到与常规教学不同的提高学习效果的方法。

作为早期进行课程创新的乡村教师，姜春杰也遇到了很多困难。 “有人怀疑我没有工作，但最大的问题是器材很难采购。 当时网购还不发达，所以每周末坐两个小时的巴士去宁波，带回宿舍组装。 ”开始制作与教科书配套的实验仪器时，姜春杰发现通过自学的单片机和照片可以改善课堂实验教学。 因此，初期的教具制作多以电子技术和摄影技术为中心进行。

“第一次在课上拿出自制的实验仪器时，我的心怦怦直跳。 但是，学生看到后很兴奋。 他们催促我赶紧做实验。 后座的一些学生为了能看得清楚，搬了长椅坐在前面。 ”通过课程的成功和学生的热情回应，让学生平静下来，认识到学生对科学实验的本能兴趣，或许是科学教育的有效途径。

园丁和工匠

由于教育资源有限，姜春杰在制作教具时需要充分利用有限的材料，做到尽可能多。 “我最开始制作的多功能机器是‘声音特性演示器’，该演示器可以做教材中声音相关知识的5个实验，至今仍可以在课堂上使用。 ”想起自己的教学生活，姜春杰自豪地说：“我可能不是教学最好的科学教师，但动手能力应该最强。”

在乡村学校，科学书籍中许多概念的学生从未接触过，也从未听说过，但学校的课程在很大程度上充当了学生看世界的窗口。 姜春杰需要思考如何将教科书知识与学生的现实生活相结合和平衡。 凸透镜影像在浙江省中学科学教材中的应用包括相机影像和人眼影像两个方向，在传统教学中，通常由教师口授拍照的原理和方法，学生依靠想象形成知识谱系。 “其实很多学生对拍照过程缺乏实际体验。 如果能制造出在课堂上展示拍照过程的器材，就能弥补教材和现实生活之间的差距。”

偶然，姜春杰在拍卖网站上看到了古董皮腔相机。 这台照相机的结构简单，可以探索照相机的内部结构。 于是，他用木头、皮腔等材料制作了一台“仿皮腔照相机”，将拍摄到的照相机的底片取下安装在皮腔照相机上，组装成可以辅助教学的照相机演示机。 “该教具可以让学生体验手动调节、对焦图像的过程，在轻松自由的氛围中牢记知识。 ”上课时，姜春杰带着自制的摄像机演示机，带学生到操场进行实验。 他首先向学生介绍了各个部分的功能和成像原理，演示了一遍操作过程，然后让学生掌握主动，调整焦距、画面，按下快门。 随着一张张照片的成形，学生的思想一点点地扩大了。

姜春杰鼓励学生自己做实验，在他看来知识的使用可以推动学生的学习。 在实验过程中，可以调动学生的各种感觉，从而建立的知识体系将更加深入。

在偏重化学知识的课堂上，姜春杰利用自制的氢气生成和收集装置，结合书中罗列的方程进行了氢气生成实验。 “书上关于氢燃烧的反应只是简单的说明，学生无法直觉。 为了牢记学生氢的特性，我用纸杯收集生成氢，然后拿出火柴点燃。 砰的一声，纸杯被冲击着冲了出去。 学生们以为氢会像火柴一样静静地燃烧，没想到会爆炸。 ”姜春杰笑着说。 当他让学生亲自完成实验操作时，有一段时间谁也不想点燃氢气，而是沉浸在氢气爆炸带来的惊吓中。

后来，一名学生在完成实验后，找到姜春杰，认为可以仿照鞭炮的导火线制造延缓氢气燃烧的装置。 姜春杰听后，鼓励这个学生亲自实验，两人合力制作了氢气爆炸极限的测试装置。 在一次次的改进创造和师生对话中，姜春杰带领学生打开了科学的大门，让他们能够根据课本上的知识去思考更多的可能性，把脑子里的奇思妙想变成可行的方案。

发现和创造

目前，姜春杰在宁波市宁海县深圳镇初级中学工作，担任初二和初三两个班的科学教师，今年担任班主任。 教学工作很忙，为了能有更多的时间专注于器材的制作，姜春杰把自己的杂物间改造成了一个小实验室。 这间不到5平方米的实验室，见证了姜春杰无数点亮灯光奋斗的夜晚。 科教需要与时俱进，但先进实验仪器采购困难，只能自己动手。

姜春杰经常进入实验室，一次修改代码，连接电路，思考如何将尖端技术应用于课堂。 “乡村学校教育资源匮乏，学生们的家庭条件不太好。 通过这些教具实验缩小他们和城市孩子的差距，开阔他们的视野，是我自制教具的初衷和动力。 ”说起完成的教具，姜春杰自豪地说：“我制作的器材都具有先进的技术力量，能够清晰简洁地展示教科书的原理，像我的得力助手一样调动了课堂上学生的积极性。”

“双减”背景下，姜春杰的教育有了一些调整。 校内托管服务时段的设置为学校培养全面人才提供了发挥空间。 姜春杰综合考虑多方面的资源和自己的教学经验，致力于在学校开办陶瓷STEM实验室，拓展学生的创造力，培养工程能力，为未来的优秀工程师奠定基础。 “陶瓷STEM实验室将艺术陶艺融入科学知识、工程内容、技术内容，是一项学科融合的活动，可以培养学生的创造力。 ”在传统的实验中，实验目的、实验仪器以及实验过程都是经过设计的，师生在进行实验时没有发挥很大的空间，忽视了学生的创造性。 陶瓷实验室只提供活动场地和器材，真正的主动权掌握在学生手中，学生可以在实验室内自主决定作品类型，调配陶瓷釉料，制作预期作品。

2022年秋季学期，陶瓷实验室正式投入使用，这种教学形式的创新适应了当今科学人才培养的需要。 “学生作为独立个体，需要有足够的空间去思考、去创造，我们正在探索的是将学生创造力运用于实践的有效途径。” 从自制教具、让学生亲自动手，到以学生为主体的陶瓷实验课程，姜春杰一直在探索科教的最佳方向，而别出心裁的创新始终贯穿于他的教育生涯。 姜春杰认为，科教的目标，不仅是善于掌握教科书知识，更要跟上当今时代发展的步伐，让学生多视角地看到世界的变化。

教学需要教师保持学习的热情，而不拘泥于传统的教学模式。 教学以来，姜春杰积极探索以学生为主体，培养学生科学素养，培养综合人才的教学路径。 在实验课上，他鼓励学生大胆操作。实践时，他会教学生大胆发现，无论有什么想法都能与老师沟通。 现在，他不记得自己做了多少教具。 教育有需求就做，技术有变化就改善。

“给每个学生二氧化锰，涂在书上。 那样的话就知道二氧化锰是黑色的粉末了吧。 ”“我一大早就起床，做机器人手臂，等程序被控制，今天有七节课。 “终于发现了液晶画面偶尔死机的问题。 是软件的漏洞。 今天应该彻底解决了。 ”……姜春杰用朴素的文字记录着教育的点滴。 作为科学教师，对姜春杰来说，教育就是提高学生的科学素养，培养全能型人才。

姜春杰的科学之路，始于爱情，历久弥新。

资料来源： 《教育家》杂志社