从东风辞职后，我开始带小学生造飞机

前阵子跟一位学霸妈妈聊天，说起一件让她困惑的事：现在中学生的物理课，几乎都不动手做实验了。试卷上考实验题，答题全靠过程想象和推理。

武汉偏偏有个人不信邪。他觉得，光靠想象和推理，孩子永远跨不过“真懂”那道坎。于是他在一间科技实验室里，带着一群小学生像工程师一样算参数、绕线圈、焊电路、测数据，甚至造出了能飞的飞机、能给手机充电的风力发电机、能跑的摩托赛车。

小学生能造飞机？我们带着这个疑问走进这间摆满零件和半成品的实验室，和创始人徐向羽博士从下午聊到晚上，试图理解在这个时代，坚持从0到1，让孩子亲手“搓”出一件件能飞、能发电、能跑的作品，到底意味着什么。

▲ 徐向羽

毕业于吉林大学汽车工程学院

工程热物理博士

曾任职东风商用车技术中心，日本日产研发中心

拥有20多年的汽车整车及零部件项目实施经验

一个工程师的叛逆

“把注射器抵在气罐口抽气，靠近酒精灯，看看会发生什么？”

“然后用塞子把管口堵住，把温度计的探头伸进去，使劲推活塞，看看温度计读数是降低还是升高？”

科技实验室里，一群6年级的孩子在徐博士的指导下，正在做一组关于气体压缩和温度变化的实验，时不时发出阵阵惊呼。

▲ 用注射器从气罐中抽取甲烷

▲ 注射器口靠近酒精灯被点燃，说明成功吸入了甲烷。随后快速压缩活塞，外界对气体做功，内能增加，温度升高。

“内能”这个初三物理才会接触到的概念，让小学生理解，他们大概率会左耳进右耳出，可当自己使劲推活塞、亲眼看到温度计数字往上蹿的时候，这个概念就活了。

徐博士并非物理教育科班出身。从吉林大学热能与动力工程本硕毕业后，在东风公司工作了20多年，这些年他带过不少校招进来的985毕业生，知识储备都没问题，可一碰到实际问题就卡住了。

解决问题的能力不是天生的，得靠时间和实践慢慢养。可学生时代全被学习和做题填满，这种能力从哪儿来？

意识到这一点，徐博士两年前决定转身，带着孩子动手做科学、跨学科搞工程——用工程思维，从小培养孩子解决问题的能力。

有人笑他异想天开，但他用孩子们的一个个作品，给出了最好的回答。

▲ 实验室背板和储物架上，挂满了动手实操需要的工具。

看懂现象和弄懂原理

中间隔着一个撒哈拉

实验室后面的空地上，摆满了孩子们做的半成品。切割好的木板、绕了一半的线圈、焊到半截的电路板，这些零散的零件，最终要组装成一个听起来相当硬核的系统——风光互补直流并网系统，完全模拟工业风力发电机。

▲ 孩子们做到一半的“风力发电机”

在很多科普课堂上，风力发电被简化成了一场表演：网上买个现成的小发电机，电扇一吹，灯亮了，孩子欢呼一声，课就结束了。徐博士觉得，这最多只是看到了现象，离真正的理解还差得远。

大多数孩子能说出“风越大，发的电越多”，但你要问他“风大到多少，灯泡才会亮？转速翻一倍，电压能翻多少？”，能答上来的就没几个了。知道大概是这样，和能算出具体是多少，中间差着一个撒哈拉。

想跨过去，最好的办法就是亲手做一台风力发电机，而且得让它真能给手机充电。换句话说，就是让这台机器稳定输出手机需要的5V直流电。

定完目标，问题就一层层冒出来了。

风一阵有一阵没，发出来的电忽高忽低；风力发电靠电磁感应，磁铁来回换向，电流方向也跟着变，发出来的是三相交流电，而手机只吃直流电。手机充满了之后，多出来的电又该往哪儿存？

问题拆清楚了，接下来就是算。

发动机上的线圈该缠多少圈、和磁铁保持多远距离、磁铁强度是多少、导线用多粗的……这些参数全都要自己算，算完了，才开始动手制作。

▲ 木板切割、绕线圈、焊电路板，系统搭建的每一步都需要孩子亲手完成。每个线圈缠500圈，3个线圈共1500圈，对孩子们来说不仅是体力活，更考验意志与坚持。

没有现成的模块可以拼，孩子们得拿着尺子一点点量尺寸，锯木板、打孔，把图纸上的数字变成手里的零件。电路板上，一个个电子元件要亲手焊上去，焊点歪了、虚了，灯就不亮，得返工重来。

全部搭好，拿示波器去测，电稳不稳、纹波大不大，一眼就能看出来。发现不对，回去调参数，调完再测。

▲ 孩子们操作专业工业设备，完成一次真正的工程实践。

从目标到拆解，从计算到动手，再到一遍遍试错调整，等这台机器成功运转起来，孩子脑子里那套“怎么解决问题”的路径，也就打通了。

这样的主题课，徐博士攒了80多个：“我敢让孩子走在马路上看见什么，都能说清这是什么原理。因为外面能看到的，我们这儿都能造。”

▲ 每个新主题课启动前，徐博士都会做一个先导作品，验证课程落地的可行性。

建造一座大厦，

才能理解每一块砖

在学校也能学到各种现象的原理，为什么非要费劲亲手造一遍？

徐博士的答案很直白：“学校里学的声光电热磁，都是一块一块零散的砖。但真实世界里，这些东西从来不是割裂的，它们是一整座大厦。只盯着砖，建不起大厦；只有亲手建过大厦，才能真正理解每一块砖。”

实验室里的每个课题，都是这么一座“小大厦”。

▲ 接下来要让孩子们动手做的“单摆发电系统”，金属摆锤一摆，线圈切割磁铁，一排小灯泡就亮了。

徐博士数了数这背后藏着的知识体系：电磁上要懂法拉第电磁感应定律；运动学上得会描述速度、加速度，理解简谐运动；能量上得懂机械能守恒、动能定理；数学上还离不开三角函数。

通过制作一个摆锤，把物理三四个分支外加数学全串到了一块，而不是书本上那些孤零零的知识点。

这么复杂的东西，孩子真能搞明白吗？

徐博士笑着说，这是他最常被问到的问题。“我们总把孩子想得太弱了。其实四年级以上的小初阶段，恰恰是孩子接受能力最强的时候。我们这儿的小学生，大学物理才会接触到的‘洛伦兹力’，张口就能说。”

▲ 孩子们全程动手组装完成的摩托赛车

做到这一点，方法其实很简单——浸泡、复现。孩子们在这个实验室里泡着，每次接触的都是这些内容，只是同一个知识点，在不同课题里扮演的角色不一样。

单摆系统里，机械振动和机械能守恒占八成，法拉第电磁感应定律是配角；可到了风力发电机里，电磁感应又成了主角，运动相关的退居辅助。

“来回交叉地用，孩子才知道这条定律在这儿能干什么、在那儿又能干什么。”知识有侧重地反复出现，慢慢在孩子脑子里连成了一张网。“制作这些装置，需要用到的物理和数学知识，远超初中水平。孩子站得更高，再看课本里的东西，就完全不一样了。”

聊到夜幕降临，这间实验室的模样，在我们心里渐渐清晰起来。

它不是要让孩子提前学多少知识，也不是单纯带他们“玩科学”。它真正在做的，是让知识在动手中被理解，让能力在解决一个个问题中生长。

等孩子既弄懂了原理，又学会了分析、拆解、验证、调整，他们将来要面对的，就不只是一张试卷，而是一个个真实、复杂、没有标准答案的问题。这或许才是这间实验室最值得被看见的地方。