时间：2023-08-23 16:34:33
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培养学生能力是现代教育的主要标志和根本任务。科学成为未来世纪的中心学科，更应重视对学生能力的培养。科学实验是科学教学的主要内容，是科学老师常用的教学手段 ，也是学生学好科学的有效方法。所以，以科学实验为突破口，探索一条培养学生能力的有效途径是必要的，也是可行的。在我国，现行中学教材中的科学实验大多是照方抓药式的验证性实验，启发性、探索性不强，影响了对学生能力的培养。有些实验成功率又不高，更抑制了学生学习科学的积极性。
传统实验与设计实验
中学生所做过的绝大多数科学实验都是教材中预先设计好的实验。学生只是通过实际操作，观察一下实验现象，得出事先已确定的结论。这各实验，我们称之为传统实验。现行科学教材中安排的实验对学生形成、理解、巩固所学的科学知识有一定的作用。但由于实验安排始终处于概念理论的领队地位，仅仅作为验证科学知识的手段，而缺乏对知识信息作纵向和横向的反馈，因此有可能阻碍学生创造思维的发展，不利于能力的培养。
与传统实验相对应的是自己设计实验，这种实验只给出实验目的，由学生自己设计实验方案、选择实验器材、药品、确定实验步骤、分析实验结果。设计性实验是传统实验的延续和发展，是克服学生普遍存在的理论高分，实验低能的有效手段。实验设计是一个动手动脑、培养学生多方面能力的过程，是寻方治病的过程。在实验设计过程中常常会有出人意料的实验现象和心理感觉，学生兴趣盎然。同时也会遇到挫折和失败，这也是对学生进行挫折教育、发展学生非智力因素的一种有效手段，这也是我们现代教育中所必须的。
实验设计的定义界定和作用
实验设计是根据实验课题所提出实验目的，让学生在已有的科学知识和实验技能技巧的基础上，选择恰当的实验方案来解决问题的过程。实验设计的课题一旦提出，学生作为认识主体必定要经历思考步骤（想法）和操作步骤（做法）两个科学认识过程。即首先需要分析课题所希望得到的科学事实是什么，再依次选取欲得到这些事实应采取的正确方法，所使用的仪器设备，应控制的外界条件，对实验结果的分析评估等等，这一系列的思考步骤为认识主体指明和制定了正确的认识方向和道路，是主体顺利达到科学认识目的的主观手段和工具。而作为操作步骤则为主体提供具体的行为方法途径，是主体顺利达到科学目的的现实手段和工具。因此，实验设计这一方法的实施恰恰就是借助于问题情境下，思考步骤和操作步骤两方面的强化实践，使学生在科学知识的学习中有效地提高解决问题的能力，从而有效地落实中学科学教学大纲中所提出的“要重视能力培养和科学方法教育”的要求。
实验设计能力的培养目标
对实验原理、方法、装置的进一步完善，会提出改进意见；
对于给出的各种方案，能分析和优选出最佳实验方案； 综合运用已学过的科学基础知识和实验基本技能，根据确定的实验目的，自行设计科学实验方案，验证结论，得出规律，探索新知识，解决新问题。
实验设计推广存在的难题
1．由于仅限于现行科学教材实验进行探讨，缺乏对国内外各种有关资料的收集、验证和筛选工作，因此从培养学生素质的高度来看，尚缺乏整体研究。
2．升学率的牵制，大面积推广受阻。
3．课时安排，老师的能力及实验室的配置也存在矛盾。
尽管如此，鉴于实验设计这一教学方法对提高学生解决问题能力的实际作用，它应该是科学实验教学方法的改革方向之一。
实验设计试验的几点说明
1．在平行班中进行试验，结果是试验班与对照班相比，学生的自学能力、思维能力、观察能力、动手能力及意志品质等方面均强于对照班。中考中试验班的同学实验题失分率明显降低。
2．实验设计给学生创造了一个良好的学习氛围和最佳的学习心境，大大提高了学习效率。尤其是设计“失败实验”，经过“失败—成功”的多次反复，对学生的震撼力深刻、持久。在这一过程中，学生获得了科学知识，培养了能力，促进了身心发展，培养了良好的意志品质和实事求是、勇于探索的精神。同时使学生受到科学研究方法的训练，对他们以后的工作和学习都打下一定的基础。
一、传统实验与设计实验
中学生所做过的绝大多数科学实验都是教材中预先设计好的实验。学生只是通过实际操作，观察一下实验现象，得出事先已确定的结论。这种实验，我们称之为传统实验。现行传统科学教材中安排的实验对学生形成、理解、巩固所学的科学知识有一定的作用，但由于实验安排始终处于概念理论的领队地位，实验仅仅作为验证科学知识的手段，而缺乏对知识信息作纵向和横向的反馈，因此会阻碍学生创造思维的发展，不利于能力的培养。
与传统实验相对应的是自己设计实验，这种实验只给出实验目的，要求学生自己设计实验方案、选择实验器材、药品、确定实验步骤、分析实验结果。设计性实验是传统实验的延续和发展，是克服学生普遍存在的理论高分、实验低能的有效手段。实验设计是一个动手动脑、培养学生多方面能力的过程，是寻方治病的过程。在实验设计过程中常常会有别有天地的实验现象和心理感觉，学生兴趣盎然。同时学生也会遇到挫折和失败，这也是对学生进行挫折教育、发展学生非智力因素的一种有效手段，这也是我们现代教育中所必须的。
二、实验设计的定义界定和作用
实验设计是根据实验课题所提出的实验目的，让学生在学得的科学知识和实验技能技巧的基础上，选择恰当的实验方案来解决问题的过程。实验设计的课题一旦提出，学生作为认识主体必定要经历思考步骤（想法）和操作步骤（做法）两个科学认识过程。
首先需要分析课题所要得到的科学事实是什么，再依次选取欲得到这些事实应采取的正确方法，所使用的仪器设备，应控制的外界条件，对实验结果的分析评估等等，这一系列的思考步骤为认识主体指明和制定了正确的认识方向和道路，是主体顺利达到科学认识目的的主观手段和工具。作为操作步骤则是为主体提供具体的行为方法途径，是主体顺利达到科学目的的现实手段和工具。因此，实验设计这一方法的实施恰恰就是借助于问题情境下，思考步骤和操作步骤两方面的强化实践，使学生在科学知识的学习中有效地提高解决问题的能力，从而也就有效地落实中学科学教学大纲中所提出的“要重视能力培养和科学方法教育”的要求。
三、实验设计能力的培养目标
1. 对实验原理、方法、装置的进一步完善，会提出改进意见； 2. 对于给出的各种方案，能分析和优选出最佳实验方案；
3. 综合运用已学过的科学基础知识和实验基本技能，根据确定的实验目的，自行设计科学实验方案，验证结论，得出规律，探索新知识，解决新问题。
四、实验设计实验的几点说明
1．在平行班中进行试验，结果是试验班与对照班相比，试验班学生的自学能力、思维能力、观察能力、动手能力及意志品质等方面均强于对照班。中考时试验班学生实验题失分率明显降低。
2．实验设计给学生创造了一个良好的学习氛围和最佳的学习心境，大大提高了学习效率 。尤其是设计“失败实验”，经过“失败—成功”的多次反复，对学生的震撼力深刻、持久。在这一过程中，学生获得了科学知识，培养了能力，促进了身心发展，培养了良好的意志品质和实事求是勇于探索的精神。同时使学生受到科学研究方法的训练，对他们以后的工作和学习都打下一定的基础。
关键词：科学实验教学；新颖；学习动机
中图分类号：G630 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2013）-07-0232-02
所谓新颖，本意是指新生的带芒的谷穗，现引申指新鲜而别致（据《高级汉语词典》）。本文所指的科学实验教学的新颖性取其新鲜之意。
新颖的事物可以引起学生的定向探究反射。明朝的教育家王阳明曾说过：“今教童子，必使其趋向鼓舞，中心喜悦，则其进自不能已。”要诱发学生的学习兴趣，就是要激起这种受“鼓舞”而不能自已的求进体验。教学内容与手段的不断更新变化，可以不断引起学生的探究意识，产生强烈的求知欲。[1]
科学是一门以实验为基础的自然科学，科学实验教学是科学教学的重要组成部分。成功的实验教学能激发学生学习科学的兴趣，引导学生最大限度地发挥积极、创新的主体性，是实施和落实科学教学目的的有效保证。什么样的实验教学能成功激趣呢？笔者认为关键是两个字：新颖。
对于科学实验教学，从某种角度来看，有三个重要的要素，即：实验教学参与者、实验内容、实验环境。这三个要素可以在不同层次，不同角度进行组合，从而产生实验教学整体的新颖性。
下面将从三要素角度来探讨科学实验教学的新颖性问题。
一、从实验教学参与者的角度探讨实验教学的新颖性
科学实验教学的参与者指科学实验操作者、指导者和所有观察该实验的人，一般是指教师和学生，但也有例外（比如：当教师在课堂上播放一段科学实验录像时，实验的参与者除师生外还包括录像中的操作员）。因此，从参与者的角度看，科学实验教学的新颖性可以通过改变参与者各成分的主导性地位来体现。
按照实验操作者的不同，科学实验可分为演示实验和学生实验。演示实验是由教师进行表演和示范操作，并引导学生进行观察和思维的实验。学生实验是由学生亲自动手做的实验，它是培养学生实验技能和能力，养成科学态度和学习科学方法的重要的教学形式。[2]一般情况下，新课引出的性质实验都安排为演示实验，而学生实验则安排在章节结束后，用于复习巩固所学内容。这样的安排有一定的合理性，但不能一成不变。负责的教师都会课前经过认真的准备，在演示时按先前设计好的步骤逐一展示，领着学生观察现象，然后顺利地得出结论。这看起来似乎很有效：实验现象明显，学生提起了兴趣，而且得到了该得到的结论。但仔细想想：实验是谁设计的？谁在选择实验条件的控制？谁迫切地希望实验顺利？实验成功后谁最开心？关于实验展开的一系列问题的答案竟然都是老师，而不是实验教学最中心的主体——学生，这难道不是最大的问题吗？如果总是照搬教材并由教师“垄断”着演示实验，那么学生的实验能动性将得不到很好的体现。尽管有的实验现象也能激起学生兴趣，但那是低水平阶段的，是短暂的、盲目的，只能成为“有趣”。时间一长，甚至刚下课，这种短暂兴趣便会烟消云散。只有在学生自己的实践中锻炼发展起来的有趣才能成为乐趣，或更进一步成为志趣——高水平的兴趣。我们的可以做的尝试是改变某些演示实验的操作者，让学生来完成整个实验操作或其中的一部分。当然教师要充分考虑好以下问题：本实验让学生做是否足够安全，是分成几组学生实验还是派代表上去做，代表是随机点还是轮流或指定，等等。然后，要有一定的提前时间让学生预习，在学生实验操作中及时做出积极反馈和指导。另一方面，在学生实验中，教师也不是观旁者或监督员，而是实验教学的主导者，应该积极主动地进行观察和指导学生的实验工作，巡行于各学生处观察其操作是否规范，观察现象是否认真，是否如实记录数据。如果出现大部分学生都存在困难的操作，教师可以再次充当操作者的身份，对该步骤进行演示。
教师和学生在特定实验中的角色反串有时会起到意想不到的效果。
二、从实验内容的角度探讨实验教学的新颖性
科学实验内容包括科学实验对象（即科学实验过程中被实验者变革的物质对象）和科学实验手段。“根据科学实验的目的和实验认识层次上的不同要求，又可把科学实验手段划分为：科学实验的基本科学手段和科学实验的现代化科学手段两大类型。”[3]前者通常是指科学实验仪器、工具和设备；后者主要是指质普法、荧光法、吸收光度法、放射科学分析法等等一些新的实验手段和分析技术。
1.从实验对象上增加新颖性
实验对象一般都是以已知的面貌出现的，比如要验证O2的氧化性时，教师会提供碳、硫、铁；要学习稀硫酸的性质时，教师会准备好铜片、锌、氧化铜等物质。
有时不告知某一实验对象会起到设置悬念的效果。在初三进入实验复习阶段后，我设计了一节实验探究课：请同学们帮我鉴定一瓶掉了标签的白色粉末（只知道是一种纯净物）。当时我提供了PH试纸、蒸馏水、鉴别物质常用的酸、碱、盐以及常用玻璃仪器等物质。面对这种一无所知的“白粉”，学生的第一反应是不知从何下手。但几秒钟的沉思后，有人打破了僵局：“先测测酸碱性！”仿佛是一语道破了天机，学生的思维一下打开了。“先用蒸馏水试试溶解性，取溶液做性质实验。”“分别检验阴离子和阳离子。”平时学的科学实验相关知识一点一点都用起来了，争先恐后地。我按学生提出的点子，征求了各步先后顺序的大致安排，逐一请不同的学生上讲台操作、验证，并一起得出结论。学生体会到自己的设想与实验的差异，当最终推出这种物质中含有Ba2+和Cl-时，很多学生都兴奋地说：“是氯化钡”。
2.从科学实验手段上增加新颖性
基于中学教学条件的限制，对科学实验手段上增加新颖性的实际操作可以从改变实验仪器方面着手。一种方法是购置、使用一些新鲜的仪器。另一种方法是把日常生活中常能见到的器具“移植”到科学实验中来，比如用针筒做二氧化碳和氢氧化钠反应的容器；用“娃哈哈”瓶做氢氧爆炸容器等。也可以利用常见的科学仪器，进行组装后以新的形式出现。这些创新不仅能弥补原有仪器的缺陷，同时能带给学生新鲜感，并成为引导学生创新的最好实例。
初中科学八年级上第二章、第二节是“大气压与人类生活”，教材中安排了一个演示实验。实验是用带橡皮球的玻璃罐吸皮肤，我备课时发现教学中会存在一定的困难：如何解释大气压与人体内部的气压不同，并且学生的注意力会分散。我从实验装置上进行了如下改进。把人体用一个彩色气球代替，气球吸进玻璃罐的程度很深入，并且学生也容易分析球内的气压与外界的大气压之间的差异。同时我还用集气瓶来代替拨火罐实验，现象明显。本实验的改进引起了学生的很大兴趣，让他们感觉到学以致用的可行性和有效性。实验如下图：
三、从实验环境的角度探讨实验教学的新颖性
学生的学习环境有校内环境和校外环境之分。
1.从校园外部环境设置科学实验教学的新颖性
一般的教学都发生在校内，所以发生在校园外的实验教学本身就带上了新颖性。这方面的落实，新教材上一些家庭小实验的增设提供了有效的材料，比如冰袋的制作等。然而，不可否定的事实是，绝大多数的中学生家中不会备有科学药品和仪器，学校在这方面也无力满足每个学生的需求。
那么，是不是就只能放弃呢？答案当然是否定的，我们可以设计一些学生用家里的日用品就能完成的、安全有趣的实验。比如结合碳酸钙的性质实验及学生对鸡蛋壳成分的了解，可以布置这样的家庭小实验：鸡蛋放入醋中，放置一天，用手去感觉外壳的变化。甚至有条件让家长买来大河蚌，把里面的珍珠取出来可以与醋反应。
2.从校园内部环境设置科学实验教学的新颖性
发生在校园内部的科学实验教学环境可以按时间段分为科学课堂内的环境和课外活动的环境。
科学课堂内可以结合教学实际需要营造不同氛围：利用多媒体的灵活性、强表现性、高容量等优点激发学生学习科学的兴趣；利用精心设计的实验问题促进学生深入浅出地思考问题；要求学生独立思考或是通过合作学习等等。在种种不同形式的教学环境创设中，要注意的一点是：我们不是要营造安静或活泼热闹的表面环境，我们要的是能激发学生学习能动性的环境。
课外活动中，也存在创设科学实验教学情景的可能。在一次“珍爱生命——远离艾滋”主题班会上，为了形象地表示艾滋病在其有效的传播途径中的传播速度，我让学生做了一个实验：20位学生将20杯水（其中一杯含酚酞，象征艾滋病患者）互相掺和，几个来回后逐杯滴加NaOH溶液，变红的象征已染上艾滋病。实验简单，结果却深入人心，学生震撼很大，收到了较好的实验效果。
科学教学的基本特征是以实验为基础，实验教学在中学科学教学中起着极为重要的作用。实验不仅仅是一种为学生提供感性认识的直观手段，还是激发学生科学学习的兴趣，培养学生探究意识和创新精神的有效途径和方法。实验教学的新颖性是实验教学发挥作用的关键。本文仅结合作者的教学实践，提出了科学实验教学新颖性的思考角度，同时力求探讨判断实验新颖性的依据。事实上要做到实验教学的新颖性本身就需要创新，这是一个复杂而艰巨的课题，有待于在今后的教学工作中不断摸索和完善。
参考文献
[1]万云英.学校教育心理学（第一版）[M].北京：人民教育出版社，2000.
[2]刘知新，何少华，毕华林.科学课程论（第一版）[M].南宁：广西教育出版社，1998.
楹我豢盼佬堑姆⑸洌引发了这么大关注？这要从其魔法般的特性说起。
大约一百多年前，我们生活在一个很“经典”的宇宙里，一切都合乎常情，没有什么奇怪表现。随后，量子理论出现了。
突然间，事物的表现不再总是合乎一个理性的人的料想了。在微观尺度上，一个粒子可以同时处于两个地方，甚至可以同时向两个不同的方向运动。而且粒子之间可以互相纠缠―通过某种方式即时地远程感知、影响对方。
起源于1900年的普朗克量子力学，描述了这些看似魔法的物理现象。这套理论不断获得实验支持，在一百多年里催生了许多重大发明――原子弹、激光、晶体管、核磁共振等，改变了世界面貌。
量子信息技术是量子力学的最新发展。其中，用这一技术有望打造“不可拦截”的密钥，让通信高度保密。而未来的量子计算机，可能会比传统计算机快亿万倍。这些特性看似魔法，未来却会成为寻常事。
中国此次发射量子卫星的主要任务是，执行星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务。这都是量子信息技术的最前沿研究，自然举世瞩目。
但是，要让看似魔法的效果真正实现，还需要长期艰苦卓绝的努力。因为，搞基础科学研究，需要耐得住寂寞、甘坐冷板凳以及长期的积累。
量子、引力波等许多看似枯燥无味或高深难懂的基础研究，之所以吸引全球各主要国家持之以恒地研究投入，正在于它们都有着引发魔法般巨变的前景。量子力学已经引发了社会巨变。例如，电磁波的发现最终使人类有了无线电通信和手机，在狭义相对论中质能关系理论的指导下，科学家最终制造出了原子弹、氢弹和核反应堆，卫星定位等技术也借助了狭义相对论的知识。基础科学研究可以带给人类什么？它带给人类无穷的可能。前沿基础研究，探索的是“魔法”的奥秘，必将带来社会进步。
在今年引力波发现后，美国麻省理工学院校长拉斐尔・赖夫的公开信中的一段话发人深省：“基础科学研究往往是艰苦的、严谨且缓慢的，但不要忘记，它又是震撼性的、革命性的和具有催化作用的。如果没有基础科学，最好的设想就无法得到改进，‘创新’也只能是修修补补。只有基础科学进步，社会才能进步。”
本人任教的学校中，学生普遍对科学及技术有浓厚的兴趣和好奇心。为了让学生在课余时间参与有趣的科学实验，从而提升他们对学习科学的兴趣，本人于数年前已开始在学校内举办“科学实验工作坊”，并由科研特工队负责协助示范及带领活动。经过本人与科研特工队约2个月的商讨，我们的探索终于有了成果。我们把4个能施展“魔法”的科学实验做了创新及改良，并设计了一个活动方案。我们希望能通过此活动，让全校学生体会科学的奥妙，并于校园内凝聚研习科学的气氛。于是，我向校长提交计划书，建议冲出传统的实验室，走到校园的操场进行实验活动，并与校长详述活动的理念和可行性，结果成功取得校长的批准和无限量支持。
活动内容与过程
概况
活动对象为全校中一级至中六级学生，所涉及的人数约为1000人。活动日期为2011年5月26日至5月27日；活动地点是学校风雨操场；形式是在操场内设置摊位，展示4个能施展“魔法”的科学实验，并由科研特工队带领全校学生参与活动。4个能施展“魔法”的科学实验为隐形墨水、牙签水上漂、反斗沙桶和水柱识转弯。
有关科学原理
隐形墨水。“隐形墨水”其实是酚酞溶液。由于酚酞溶液是无色的，所以我们不能看到用酚酞溶液所写在纸上的字或符号。但是只要用蘸有氢氧化钠溶液的毛笔在纸上轻轻一扫，酚酞溶液会由无色转为粉红色，隐藏的信息就会忽然现形，效果如同魔法一样。
牙签水上漂。肥皂或洗洁精的成分含有表面活性剂，可以使水的表面张力减弱。所以牙签沾了肥皂或洗洁精的那一端，附近水面的表面张力比较弱，另一端水面的表面张力相对比较强，因此牙签就被张力较强的那方牵引而自动前进了，效果非常震撼。
反斗沙桶。固体的沙子也会产生浮力，但沙子的流动性不像液体那么好，因此需要敲打沙桶的边缘，帮助固体的沙子流动。由于乒乓球的密度低于沙子，因此在敲打沙桶期间，原本埋藏在沙堆的乒乓球会忽然浮出到沙堆的表面，让观众吃惊。
水柱识转弯。由仪器滴定管流出的水柱本是垂直向下的，但只要利用1根带电荷的棒靠近水柱，水柱便会被带电荷的棒所吸引。这是因为水是一种极性溶剂，水分子会按其极性而被吸引，让水柱出现“识转弯”的吓人场面。
以上4个“科学魔法”均有一个共同点，就是在进行期间会出现让观众感到有震撼性的场面，从而刺激其好奇心，在不知不觉间很想探索相关的科学原理。另外，就是这4个“魔法”的背后均同时涵盖初中与高中的课程知识。
活动预期效果
基于以上提及的设计及选材理念，可预期的效果是，无论就读初中或高中的学生在看见“魔法”后，都会不期然感到共鸣，联想起相关的科学知识，达到不同层次的反思及探索。再者，通过不同班级的学生一同欣赏“魔法”表演，可以预期这种形式能促进同班同学问、甚至是跨越级别的朋辈间的讨论。经验告诉我，这种朋辈之间互相讨论和学习往往胜过传统的老师单向式教学。
活动所需的资源
“隐形墨水”需要酚酞溶液、氢氧化钠溶液、过滤纸、烧杯、毛笔。演示“隐形墨水”不受场地条件限制。
“牙签水上漂”需要牙签、肥皂（或洗洁精）、盛水的器皿、自来水。盛水器皿须具一定的大小，否则牙签在水上漂移的空间会有所限制。由于在每次表演后，自来水必须更换才能成功重新施展“魔法”，所以表演场地附近最好有充足的水源，例如靠近水龙头或是洗手间。
“反斗沙桶”需要装沙子的桶、沙子、乒乓球。沙子分量不能太少，否则乒乓球基于敲打时的震荡也会冒出来，违反了“魔法”背后的精神。演示“反斗沙桶”不受任何场地限制。
“水柱识转弯”需要滴定管、自来水、发泡胶杯（或塑料尺子）、烧杯（用于补充自来水）。使用滴定管的好处是可随时控制水柱的流动，这样可节省用水量。演示“水柱识转弯”不受场地限制，虽然涉及用水，但只要表演前用烧杯装够自来水，便可不断补充，连番施展“魔法”。
4个“科学魔法”所需的大部分物资均是生活中容易找到并且廉价的，而所能施展的“魔法”却有出人意外的震撼力。因此，“科学魔法擂台”活动可谓“要求低、效果大”。
场地安排方面，由于“牙签水上漂”涉及使用较多的自来水以及必须频繁更换自来水，所以表演场地附近最好有充足的水源。其余的3个“科学魔法”则不受任何场地限制，对表演者实在非常便利。
活动方案的创新点及重点
“科学魔法擂台”活动方案有以下的创新点及重点。
科学知识的包装。活动中的“魔法”所涉及的科学知识并非复杂及难以理解的，有些更是传统课程建议在实验室内进行的课堂活动。然而，只要加上适当的包装，这些实验活动的吸引力便会大增，感觉上会更加生活化。
走出实验室。构思活动方案时，我锐意突破常规，走出传统的实验室，在校园公开场所进行带有“魔法”的科学实验。一方面，不用学生专门去实验室；另一方面，这种活动形式能一次惠及更多学生。冲破实验室在空间上的限制，也有助于灌输“科学无所不在”的理念。
朋辈互相学习。活动由科研特工队向全校学生演示“科学魔法”，而老师则刻意退居幕后。通过这种“朋辈间互相学习”的模式，学生会产生“他能做到，我也能做到”的想法，有助于提升学生的学习动力及自信心。
老少成宜。举办一般科学活动时往往因为相关的科学知识要求或其难度，导致活动对象有所限制。然而，“科学魔法擂台”活动的设计理念涵盖初中与高中的课程知识，能达到老少成宜、甚至老少一同讨论科学的效果。再者，透过不同班级的学生一同欣赏“魔法”表现，可以预期这种形式能促进同班同学间、甚至是跨越年级的朋辈讨论。这种朋辈之间互相讨论和学习往往胜过传统的老师单向式教学。
活动的效果
“科学魔法擂台”活动一共举办2天，活动期间师生反应均非常热烈，活动气氛及效果良好。活动期间更有学生向科研特工队查问为何只有这4个“科学魔法”实验和为何只举办2天，可见这类型的活动的确颇受欢迎。我在现场也观察到，学生在欣赏“魔法”之余，也不断与身旁的同学互相讨论有关原理，达到朋辈间互相学习及研习科学的目标。
活动可能出现的问题及解决方案
“科学魔法擂台”活动可能出现的问题及解决方案如下。
隐形墨水。假如表演者一时紧张混淆了酚酞溶液和氢氧化钠溶液（两者均为无色），“魔法”的效果便会顿时失色。由于表演“魔法”所使用的物品不宜用标签标示，所以应该使用两种不同大小的烧杯分别装两种溶液，并且分开左右放好，以免造成混乱。经过多次隐形墨水“魔法”表演之后，原本无色的溶液可能因为多次使用毛笔的“交叉感染”，而自动变成了粉红色，如果继续使用变了色的“隐形墨水”，根本就没有“魔法”可言了。建议使用两种不同款式的毛笔，以资识别。同一种款式的毛笔只用于某种指定的溶液，这样可减慢“交叉感染”情况。一旦发现任何一种溶液已变成了粉红色，应该及时更换。
牙签水上漂。表演者必须清楚牙签的哪一端沾了肥皂，否则当牙签放在水面时，因为反转了方向，牙签便会很快撞向器皿。表演者应把牙签沾了肥皂的那一端处于下方，这样也可方便表演者利用手来遮掩肥皂。放牙签时，切记要把沾了肥皂的那一端贴近器皿的边缘，这样便能成功发挥“牙签水上漂”的威力了。假如表演者在完成演示后忘了换水，由于器皿中水的表面张力已被影响，表演者将不能继续施展“魔法”。因此表演者应至少预备2个盛水的器皿交替使用。当观众注意其中一个器皿时，在旁的工作人员可悄悄地更换另一器皿中的自来水。
反斗沙桶。演示时，桶内的沙子分量不能太少，否则乒乓球由于敲打时的震荡也会冒出来，露出马脚之余，也违反了“魔法”背后的精神。沙子分量也不宜太多，因为太多沙会导致敲打时间增长，导致表演变得沉闷。表演者应在正式表演前进行足够的测试，记录敲打时的力度、频率和完成“魔法”所需的时间，看看表演时间是否合适和判断是否需要改变沙的分量。表演者一旦找出最适当的沙子分量后，便应在沙桶上划上记号。为了精益求精，表演者在每次演示前都应检查沙的分量是否合适。
水柱识转弯。当滴定管中水量较少时，水柱会变得不稳定和不流畅，影响演示效果。因此表演者应注意及时补充水，或者至少预备2个滴定管交替使用。发泡胶杯经过多次使用后，即使强烈的摩擦，其带电荷的能力也会逐渐减弱，所以应适时更换胶杯，以延续其施展“魔法”的能力。
除了以上的注意事项外，由于以上4个“科学魔法”的其中3个均涉及使用水或溶液，故此每个“魔法”的现场应备有足够数量的毛巾，以便随时清理表演区域。此外，“魔法”表演场地附近（建议在洗手间内）应备有拖把，以备不时之需。
活动的改善方向及延续性
我认为如果再次筹办“科学魔法擂台”活动，可从以下的方向作出改善和探索其延续性。
问卷调查量度活动成效。这次活动完成后，我并未向全校学生发出问卷调查活动的成效。如果再次筹办“科学魔法擂台”活动，我会设计一份问卷，务求以量化的形式量度活动成效，从而加强活动成效的客观性。
这次活动完成后，我并未运用明确的工具跟进学生通过活动所学到的科学知识。如果再次筹办这个活动，我会针对不同级别的学生设计一系列的工作表，从而评价学生能否通过活动增进对相关科学知识的理解，这也可以作为具体反映活动成效的一项工具。
经过这次活动后，相信学生更能掌握如何设计出具吸引力的“科学魔法”。故此，我计划日后定期向科研特工队、甚至向全校学生征求有趣实验，让有兴趣的学生自行研发出自己的“科学魔法”。再进一步说，甚至可将这个模式设计成个人或班际比赛，变成人人有机会表演，以真正达到“擂台”的效果，以此推进朋辈互相学习及学生主导学习。
该项目获得第27届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技教育方案类一等奖。
作为国内唯一以声、光为主题的公益科技馆，“索尼探梦”科技馆是索尼最具特色的公益项目之一，科技馆创立的根本目的，就是让前来参观的孩子们对科技产生更大兴趣。“索尼探梦”科技馆负责人认为，其实科技馆面临的最重要挑战，是将科学知识和创新结果介绍给孩子们时所用的表现手法。2000年开馆至今，索尼公司在“索尼探梦”项目上累计投入人民币超过4.5亿元，至今已接待超过154万名参观者。同时，面向偏远地区和更多城市的“爱心助学”活动，更是惠及全国各地11万名中小学生。
创新之心
随着科技不断进步，“索尼探梦”科技馆不断创新馆内展品的同时，独特、创新的趣味实验也一直是它最吸引孩子们的特色之一。开馆至今“索尼探梦”已开发出200余个趣味实验，通过寓教于乐的方式激发青少年对科学的兴趣。
自2000年以来，“索尼探梦”定期推出“特别主题展”：如以科技为主题的“机器人大展”、“观看日食活动”、“模式识别展”；以环保为主题的“清凉地球展”、“多彩生命――保护生物多样性”、“绿能风潮2012”；以科学实验为主题的“创意水火箭”、“科学实验广场――狂欢集市”……“索尼探梦”创意出一个又一个流行科普话题和活动，用生动有趣的形式，带领孩子们走进了科学天地。
“索尼探梦”还推出了精彩纷呈的现场表演活动，其独创的“科普童话剧”，以光、声音、环保为主题，巧妙地融合了知识和趣味，将新颖的科学实验与离奇生动的剧情相结合，配以变幻多样的音乐、夸张幽默的风格，成为科普界的亮点。此外，“探梦实验室”、“闪电百科二选一”、“亲实验梦工房”、“PICO冒险奇兵”等，也都成为青少年关注的热点。
科普之梦
“索尼探梦”融汇了索尼创新科技和美国旧金山Exploratorium展馆经典科普展示经验，馆内的展品、展示以“光和声音”为主题，通过展示未来科技与数码技术发展前景，为青少年打造出了一个能亲身体验科学的神奇、了解科学的意义、培养对科学浓厚兴趣的场所。
馆内的展品以互动、体验为特色，追求创意新鲜、科技顶尖、质量上乘。为了让孩子们感兴趣，馆内展品运用了索尼在数码、IT、音视频等领域的先进技术，其策划、设计和制作大都来自日本和美国，注重科普教育的趣味性和互动性，孩子们可在这里尽情体验独特新颖的科技展品带来的乐趣。馆内最新呈现的“CG梦工场”、“CG魔法镜”等展品，融合了动画制作技术和数码网络技术，能让孩子们体验高科技带来的震撼和趣味，培养对科学的浓厚兴趣，帮助孩子们开启科学梦想。
公益之路
“生活中如何测量质量？”王亚平以提问的方式开始讲课。地面课堂的同学们有的说用天平，有的说用电子秤，还有人提到用“曹冲称象”的办法。但是，这些方法在太空失重的环境下都将“失灵”，那么航天员如何测体重？
王亚平用天宫一号上的质量测量仪现身说法。他们从舱壁上打开一个支架形状的装置，聂海胜把自己固定在支架一端。王亚平拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回复原位。装置上的LED屏上显示出数字：74.0，这表示聂海胜的实测质量是74千克。
王亚平向同学们解释，天宫一号中的质量测量仪，应用的物理学原理是牛顿第二运动定律：F（力）=m（质量）×a（加速度）。质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的力F，同时用光栅测速装置测量出支架复位的速度v和时间t，计算出加速度（a=v/t），就能够计算出物体的质量（m=F/a）。
演示完质量测量，王亚平又取出一个物理课上常见的实验装置——单摆。王亚平沿切线方向轻推小球，奇妙的现象出现了，小球开始绕着悬挂点做圆周运动——而在地面对比试验中，需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕悬挂点旋转。
原来，这也是因为在太空中重力消失，小球在获得初速度后，单摆不会做往复运动而只做圆周运动。
接下来的陀螺试验显示，高速旋转的陀螺具有很好的定轴特性，在太空失重环境下，这一特性更加直观地呈现出来。
王亚平介绍说，高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上，就装有各式各样的陀螺定向仪，以精准地测量航天器的飞行姿态。
本次太空授课最令学生感到震撼的是失重环境下液体表面张力的演示。王亚平也吊足了学生们的胃口，用“见证奇迹的时刻”来引发更大期待。
她把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中，慢慢抽出金属圈，便形成了水膜。轻轻晃动金属圈，水膜也不会破裂。然后王亚平利用水膜造了一个大水球，并向水球内注入空气，在水球内形成两个球形气泡。随后，奇特的现象发生了，两个气泡各自游移，并未融合。
“王亚平在太空授课中所做的5项科学实验，‘瞄准’的是微重力环境下物体运动的两种特性——测质量、单摆运动以及陀螺的动态与静态实验，展示的是失重环境中的刚体动力学特性；水膜及水球实验，展示的是失重环境中液体表面张力作为‘主导因素’的奇异特征。”
在太空授课前夕，参与在轨科学实验演示论证的两位力学专家——中国科学院力学研究所国家微重力实验室副主任、研究员康琦和研究员赵建福，向《中国科学报》记者详细阐述了微重力科研的独特价值及其对人类未来的意义。
微重力科学涉及一个庞大的学科体系，这难免会让公众产生理解上的困惑。然而，提起“微重力”的另一个称谓——“失重”，大家则不会感到陌生了。对公众而言，此次太空科学实验授课无疑是一次新奇的体验和难得的科普经历，然而其背后蕴藏的对于我国载人航天工程的特殊意义，人们则知之甚少。
比如，航天器在飞行过程中，设备和燃料都涉及液体管理和热管理，特别是航天员生存所必需的氧气和水的供应，都离不开对液体形貌的控制。
“航天员出舱活动时需要对航天服内部的湿度进行控制，如果出汗产生的水蒸气导致航天服内部湿度过大，就会影响到宇航员的体能与动作。因此，这就须将水蒸气冷凝变成液体排掉，而气与液之间的界面在常重力与微重力情况下会有很大差异，需要我们认真研究。”康琦说。
事实上，在国外载人航天的发展历程中，尝试在微重力状态下进行科学研究一直贯穿始终，并且是重要内容之一。20世纪60年代，美苏展开太空竞赛，微重力实验成为两国角力的焦点，但这些研究成果大多处于保密状态。
此次太空授课活动，由中国载人航天工程办公室联合教育部、中国科协共同主办。其中，中国科协在参与总体方案制定与实施的同时，主要负责组织授课专家组、提出授课内容、编写教案脚本、准备课件等，同时负责协助天地演练。
在经过反复讨论并综合了各方面专家的意见后，授课专家组约定：太空授课要同中小学生常识与知识结构接轨，凡演示科学实验涉及物理学概念时，必须使用通俗语言表述，比如用“失重”而不用“微重力”讲解，使用“测体重”而不用“测质量”的说法……
