□本报记者 陈嘉琦
“有同学好奇触电的感觉吗?”教师姜春杰一边发问,一边提着一个盛满实验器具的小篮大步跨进教室。他的提问顿时吸引了全班的注意,大家你一言我一语地讨论着,教室里仿佛炸开了锅。这一幕发生在宁海县深甽镇初级中学日前的一节科学课上。
怎样让学生更直观地感受触电的危害?姜春杰自有办法。只见,他拿出一台手摇发电机,外接两根导线。这是姜春杰为这节课特制的安全用电演示器。“发电机产生的电压是在人身安全范围之内的。”姜春杰的解释让学生们松了一口气,几个胆子大的学生率先走上讲台操作起来。
科学需要严谨,但科学课可以活泼,甚至是惊心动魄。这一切得益于姜春杰的自制教具:氢气爆炸极限测试装置、声音的特性演示仪、教学用间隔视频拍摄装置……这些由姜春杰自研自制的科学课教具不仅填补了科学实验教学中的空白,更是凝结了一名乡村科学教师对待科学教学的初心和情怀。
2001年,大学毕业后的姜春杰来到宁海县明港中学(现为宁海县力洋镇初级中学前横分校)任教。姜春杰发现,当时学校的科学实验条件无法满足科学课本中的实验要求,“初中科学课涉及内容广泛,包括物理、化学、生物和地理知识。如果只是照本宣科,很难完成教学目标,学生的学科素养也难以培养”。简陋的环境并没有浇灭这位年轻教师的教育热情。没有条件就自己创造,没有教具就自己动手。由此,姜春杰踏上了自制教具之路。
从学校出发到宁波市区的电子市场,需要坐3个小时的大巴。几乎每隔一周的周末,姜春杰都泡在电子市场里,采购完器材后就搬回学校自己琢磨制作教具。刚开始制作与课本配套的实验器具时,姜春杰发现单片计算机和摄影可以改进课堂实验教学。于是,他花时间钻研制作了一批和电子技术相关的实验教具。
姜春杰的第一个最得意的实验器材是声音的特性演示仪,“利用这个演示仪可以做出教材中有关声音知识的5个实验,直到现在它还能在课堂上使用”。他始终记得自己第一次拿着自制实验器材走上讲台的场景,“心中很忐忑,怕闹了笑话”,但学生的反应给了他巨大的鼓励,“学生们很激动,催促我赶紧做实验,有的学生为了能看得清楚还挤到了前排”。
2008年,姜春杰调至宁海县深甽镇初级中学任教。尽管教学工作繁忙,但他也从未停下自制实验器材的脚步。为了挤出时间钻研,他把家里的杂物间改造成了一个小型实验室。在这间不到5平方米的小小空间里,他一次次修改代码、连接电路、潜心打造着一个适配于课堂教学的“教具王国”。“乡村学校教学资源相对贫乏,这些实验教具可以打开乡村学生的视野,也在一定程度上缩小了乡村与城市之间的教育差距”,这是姜春杰自制教具的初衷与动力。
2017年,在一次STEM教育的学科培训上,姜春杰捕捉到了当下科学教育中的热点,“将计算机编程控制技术与科学融合教学是大势所趋”。但现实摆在面前:学校没有计算机编程教室,更没有专业教师。姜春杰想让乡村学生也有机会学习编程。为此,他制订了一个“疯狂”的计划:自制一个价格低廉、不占空间的一体化计算机编程装置,让学生们不仅用得起,还能随时学。经过5年的反复试验,姜春杰的单板计算机终于在2022年“面市”,成本不到100元,插上键盘就能用,学生只需3课时就能初步学会程序控制。此外,他还额外制作了几十套编程装置赠送给周边乡村学校。去年,该装置获得了浙江省中小学优秀自制教具展评活动一等奖。
“给学生每人一坨二氧化锰,涂在书本上,这样总知道二氧化锰是黑色粉末了吧!”“把机械手臂做好了,就等使用控制程序调试一下。今天有7节课。”“终于找到液晶屏偶尔死机的问题了,是软件漏洞,应该是彻底解决了。”在姜春杰的朋友圈里,记录着他研究实验教具的点点滴滴。姜春杰从教23年,在他手中诞生的教具难以计数,但他知道,只要教学有需求,自己就会去做;只要技术有变化,自己就会改进。
眼下,姜春杰自制的单板计算机的第四版教程即将出炉,以太阳能电池为供电装置的运行测试也已经成功了。但姜春杰心中还装着一个梦想:做出几百套单板编程机,把它们送给偏远地区的学校,在更多乡村学生的心中点亮科学的火光。