从老师演示到学生参与，从验证课本到自编自导—— 中学实验教学好玩起来喽
不惜重金购置先进的实验设备，鼓励学生动手参与创新实践，如今中学实验室正发生着巨大变化，教学实验已不再停留于“老师演示、学生旁观”，内容也不再满足于验证课本知识，而是创造条件鼓励学生自己动手、自主探究。“新实验”给学生带来了前所未有的体验，也给老师带来了意外的惊喜。
课余生活新景：胖子机器人校园里比赛相扑
上海市延安中学教师办公室里，蔡文学老师正摆弄着一个漂浮着绿藻的水槽。他往水里插入铜片，闪着红灯的小喇叭便传出走调的《生日快乐歌》。“我正改进材料，要测试一下雪弗板在水里的黏合强度。”
原本在高二物理课上，这个原电池实验常常令老师精神高度紧张，因为实验要用到硫酸。以前这个演示实验都是由老师操作，学生旁观，还要带好护目镜。现在蔡老师对这个实验进行了改进，把硫酸换成了自来水。“上海的自来水可以看作是弱酸，这样实验就安全多了，学生也可以自己动手做一做。”蔡老师又指了指旁边水槽里黑呼呼的液体，“那里面是学生倒进去的可乐，产生的电流还要强些。”学生可以任意移动铜板，通过观察灯泡明暗，思考铜板距离及方向对产生电流大小的影响。
如今，学校的实验室正悄然发生着变化，课堂上的传统实验开始变得“好玩”。对这样的变化，高一学生徐伟斌觉得挺开心：“原来初中学校的实验室老是关着门，实验课我们常常只能看，不能自己动手。”他尤其喜欢学校发的“四小实验包”。实验包里有轮子、曲轴、电机等材料，利用这份不到100元的材料包，学生可根据说明书选做10项科技制作、数十项物理小实验，还可以借此尝试一下OM比赛项目和小论文比赛题目。“这个实验包学生很欢迎，因为这既不是作业也不打分，学校通过拓展课和作品竞赛来调动学生动手的积极性。”延安中学校长郭雄介绍说。
奇怪的是，每项比赛的结果，实验包的设计者蔡文学老师都无可争议地“雄踞”最后一名。“学生是按照我提供的图纸来设计的，但他们相互之间会较劲比赛。为了赢过老师，一个寝室的同学会一连几天讨论相关话题，改进实验。”
徐伟斌是为数不多的实验包“理论派”。“理论派”的口号是“一切实验的改进先用理论说话”。“为了让反作用小车开得快点，我特地上谷歌研究空气动力学，为螺旋桨设计了一个合适的角度，还把车头削尖，减少阻力。”
与理论派相对立的是“实证派”，实证派的精髓是做了再说，反复改进。“实证派”拥趸徐舒婷也拿“反作用小车”做例子，要拗螺旋桨造型很简单，她的“逆向工程”找了一个更靠谱的抄袭对象——电风扇。“老师提示要尽量加大螺旋桨风力，我马上联想到家里的电风扇，就按着样子做了，效果不错。试验下来感觉理论还是要服务于实际。”有人故意在车头加了一块很长的板，把车加长想早点撞线，但试下来却没用，因为这样车子重了，重心也不对。“水泵喷远”比赛的获胜者潘茄齐坦言，他是受到了家里抽水马桶的启发——把水泵的开口收窄以增加水压，他的水泵威力就比老师的强。
除了参加比赛，课余学生还会利用实验包里的电机、转轴和其它部件创造他们自己的“玩具”。胡晓军同学嫌老师设计的比赛项目“太温柔”，他和同学组装的机器人是为了进行对抗性更强的项目：机器人相扑。大家完全偏离了原本摩擦力机器人轻装上阵的初衷，想尽办法增加自重和毛重，结果搞成了两个胖子机器人蹲在学校大理石地板上互相推搡，成为学校地下课余生活一景。当然更有彻底藐视一切物理定律的超脱群体，比如赵晴天同学不顾风阻为自己的爱车插满了羽毛，“可以参加选美比赛了，我喜欢自己的车子与众不同。”
新实验一火，全校师生差点天天要吃白木耳
人类之所以实验，是为了对未知的探究，而长期以来，课堂中的实验却成了一项“验证说明书”的纯体力活。七宝中学电磁实验室主任徐明打了这样一个比方：老师做的课堂教学实验就像广告，既要吸引人，结果明显，逻辑也要简单；学生做的验证实验则是唱KTV，一词一句都按照歌词来。“广告”往往让人生厌，KTV则全无创意。因为课程标准规定了实验的目的、器材、流程直到最后的结果，学生只需按部就班，完全无误就算合格。而且，学生做实验的目的是为了验证一些必要的知识点，每个学生都必须掌握，自然也就谈不上有什么个性了。传统的课堂实验在一些学生的眼中已经成了鸡肋，按照高三冯同学的说法：“为什么觉得没劲——就像好看的电影你已经被剧透，而你还要先背熟每一句台词。”
“现在更吸引学生的是‘自拍电影’，自编自导，情节曲折，逻辑复杂。至于是拍成文艺片还是科幻片，要看他们的兴趣和能力。”徐明说，学生自己能否动手探索，越来越成为他们对实验是否有兴趣的第一标准。
好奇是学生探究的最大动力，新实验对学生的最大魅力，在于未知命题的神秘和无限可能探索的吸引。延安中学的杨杨同学甚至觉得学校实验包里那张参考图纸都是多余的：“有说明书大家思维就有惰性，做出来的东西千篇一律。”在实验中鼓励学生用新办法去尝试和钻研，成为新实验的一个基本特征。倪佳成同学说：“即使是同样一个实验结果，每个人可以选择不同的实现路径。桌上摆满了仪器设备，没有老师说这个可以用那个不可以用，这种实验对我们就很有吸引力。”
七宝中学材料化学实验室周国亮老师曾经带学生做过一个课题，需要用到一种衣物染料的吸附剂。在实验过程中，学生们想尽办法收集花生壳等各种果皮纸屑，然后逐个测试它们的吸附性能，最后他们竟然发现废报纸纸屑的吸附效果比实验室通常所采用的昂贵的纳米吸附剂还要好，这让周老师十分意外。另有一个学生小组研究如何抑制子宫癌细胞，他们选择各种日常食物，发现白木耳提取液抑制癌细胞生长效果最好，实验结果一传十十传百，七宝中学校长仇忠海笑称：“搞得我们全校师生差点要天天吃白木耳了。”
而很多时候，新实验项目的选择也像人类发明史上的一些故事，来自于实验者的生活和兴趣：七宝中学高俊老师指着一些彩色玻璃瓶介绍，这是来自同学过圣诞节时的想法，“他们过节时想做点小装饰。”高三学生周南因为从小看惯了窗口下方100米的闵行污水厂，所以要他搞研究，很自然地也往这方面靠，产生了用纳米二氧化碳处理污水发电的想法。
兴趣是最好的老师，同时也是最强的动力。有个学生说，小时候看到科学家研究起来废寝忘食，等到自己做了课题才发觉，有兴趣的事情恨不得马上就做出结果。在旁人看来，这些学生的研究不仅繁琐而且枯燥，但是他们却乐在其中。
七宝中学高三学生王晶旎的研究是自动节能灯光方案。这个方案不仅做到“人走灯灭”，它还会根据室内各个部分光照强度的不同智能调节灯光强度。学校特别拨出一间教室作为她的实验场地。她每天在每一张课桌上测光取样5-7次，从夏至冬历时5个月，搜集这些数据以模拟上海地区一年间教室每张课桌每天不同时段的光照变化，最后完成灯光系统的编程。这其中数据统计和运算量之大，可想而知。据介绍，整个方案如果付诸实施，可以为七宝中学一年节电7万度。
学生进入实验室，少则两三个小时，多则一整天，有些课题还会持续数月。七宝中学高三学生解戎说：“我们一进入实验室，时间就不知不觉地过去。开头的半小时一小时就是洗各种试管、测试开仪器。虽然从本质上来说和家里洗盘子没什么区别，但洗洗试管感觉还真不会觉得枯燥。”
实验做得好的学生，都是大学自主招生的热门人选
在人们的印象中，实验、科研都是大学和科研院所搞的，在高中花费这么大的资金和精力发展实验室，究竟值不值得？
现在已被美国康奈尔大学录取的王晶旎，觉得自己在科技创新实践活动中积累起的经验和她做“节能灯”时的研究事例，使她在申请大学时获得了较大的优势。“这段实验经历培养了我严谨、求真的科学精神、学习耐心和自主能力，就连学校课题的答辩也锻炼了我的语言能力，在面对美国大学面试时就比较从容。”
在七宝中学科教中心主任吴纪舫看来，以学校课程、社团活动、创新实验室为代表的新实验已成为一种潮流，而这一切，是从满足学生个性化发展需求开始的。通过新实验这个平台，能综合锻炼学生各方面能力，甚至还包括看似与理科实验相距甚远的“人文素养”。
在日益呼唤培养学生创新能力之时，创新型学生从何而来？学校培养创新人才，是不是只有原来成绩最好的那批学生才能脱颖而出？“其实创新并不复杂，今天比昨天做得更好就是创新。”七宝中学校长仇忠海在肯定课堂实验是学生实验的基础之余，深感标准化的课堂实验已经远远不能满足现代教育的发展需求。“学生个性化发展向我们提出了更高的要求，这在学校新实验室中体现得特别明显。”仇忠海的观点是，有创新能力的学生虽然据他观察只是学生中的一小部分，但这一小部分并不总是学习最好的那一部分尖子学生。学生的创新能力与学科成绩并不相关。学生的爱好不经过尝试可能自己都无法察觉，所以“学校的任务不是急着去挑选，而是创设平台”。
高中新实验室的两大特征是入口低和空间广，在从兴趣出发的基础上，让学生选择自己所喜欢的方向钻研下去。延安中学的“智慧墙”项目，将一个个物理或者数学理论转化为小实验设备，设计在一块小塑料板上，沿着教室外墙一路挂过去，让原本封闭的实验室走向学生，“我们的目的是让学生触手可及。”郭雄校长说。在国家教材中规定高中阶段学生做的物理实验是18个，上海地方规定是38个，延安中学的计划是增加到150个，外加50个数学实验。
七宝中学科技基础入门实验覆盖光学、磁学、力热学、生命科学、材料化学、机器人等14个模块，全体学生高一上学期每周1课时实验课雷打不动。到高一下半学期，进入第二个层次——科技课程拓展，重点实施经典实验和跨学科实验教学，结合专家科技讲座、研究机构访问等多种形式发现可深入培养的目标学生。第三个阶段是学校高二高三年级以研究小组形式开展课题研究。这些学生数量不多，但都可以称得上是创新人才，是每年各大高校自主招生争抢的热门。仇忠海对七宝中学的实验室颇感自豪：“我们学校的实验室设备，只要现在大学里面有的，我们绝对不会比他们差。”
通过这样一个动手实验的过程，许多学生找到了自己以前听都没听说过的研究方向。七宝中学地空平台主任刘英华对此深有感触。作为高中小学科的地理，如今却吸引了大量学生，不少学生还把地理作为自己未来的专业方向，“这在原来是不可想象的。”刘英华说。
高二学生叶骁宇研究的课题是微生物基因测序，他说这些内容高中课本里面根本没有，完全靠自己查资料自学，“以前只会写作文，但是搞了实验就要学习写论文。作文可以畅所欲言，但是论文要有理有据，有标注，有结论，有图表和实验数据。这是一种理性思维的锻炼。”通过做实验，延安中学唐晓天同学则对科学的严谨有了更深的认识，“你看我们很多摩擦力机器人走起路来一瘸一拐的，这是因为大家划板子时，看起来都是划在尺的刻度线上，但差一点点做出来就走样了。”
即使是课堂知识，学生通过自己动手印象也会深刻许多。“力的合成”是高一物理中一个教学难点。“学生普遍对这个抽象的力学概念感到很难理解。”蔡文学介绍，现在通过学校提供的实验包里的“小车过河”实验就可以形象地演示这个物理概念，学生就容易弄明白了。“在高考实验项目里，学生只是死记硬背，最容易出错的就是实验次序，如果能自己动手拿雪弗板做一个标准天平，他们怎么可能还会把砝码的位置给搞错呢？”
事实上，经历过创新实验的学生，在能力上都会有一个很大的提高。“我们这里实验做得好的学生，都是大学自主招生的热门人选。”仇忠海说。即使是最普通的学生，历经实验室的熏陶，他们在面对考官时都会条理清晰地介绍自己的研究项目，用一个个自己的研究故事，扎实而有条理地打动考官，在自主招生中占据主动。
这种主动更可以延续到大学学习。周国亮老师开设了分析化学实验课程，就是让学生学习各种仪器怎么操作。“听上去很简单，这却是进行科学研究最基本的一步。以前我们学生在高中根本没机会接触这些设备，到了大学才从仪器的操作规范、操作方法学起。而现在我们的学生在高中就已经学会了仪器的操作和使用，养成了很好的实验室操作规范，他们进入大学很快就能开展研究工作，在同学中脱颖而出。”