培根说：“知识就是力量”。但如果仅仅记忆知识，却不会运用知识解决实际问题，那知识就是“死知识”，不能成为“力量”。《创造力提升课程(16个科学探索动手试验)》是一本激活学生头脑中的“死知识”的书。

《创造力提升课程(16个科学探索动手试验)》(作者高云峰)介绍了16个科学试验，这些试验内容全部来自清华大学附属小学五年级和六年级创新班的“物理试验课”。

《创造力提升课程(16个科学探索动手试验)》(作者高云峰)介绍了16个科学试验，这些试验内容全部来自清华大学附属小学五年级和六年级创新班的“物理试验课”，部分背景内容来自中央电视台《异想天开》栏目，均是作者专门为中小学生设计的科学探索动手试验，其科学性、趣味性、综合性、实践性、安全性和可操作性均通过了实际的检验。

《创造力提升课程(16个科学探索动手试验)》内容丰富，文笔流畅，生动有趣，通俗易懂。书中每个科学试验所涉及的原理、提示都通过两位学生对话的方式进行介绍，所需要的工具和材料都特别简单，读者在完成试验的过程中会体验到科学的原理如何应用在游戏中，而在完成之后会发现结果很奇妙或者出入意料。每个试验的最后都有自我评价表，读者可以据此评估自己的动手能力和创意水平。

如果每周安排一个试验，一个学期正好可以做16个试验，因此《创造力提升课程(16个科学探索动手试验)》可以作为中小学生的课外科普读物和试验指南，也可以作为中小学科学课教师的教学参考书。

引言——把知识变为力量

第1章 动手能力培养

第1课 巧找平衡

第2课 巧扎气球

第3课 放飞蜻蜒

第4课 定时沙漏

第2章 想象力培养

第5课 乒乓投篮

第6课 巧搭木板

第7课 灵敏风车

第8课 前仰后翻

第3章 艺术鉴赏力培养

第9课 人造琥珀

第10课 照片合成

第11课 幸运之草

第12课 加密解密

第4章 综合能力培养

第13课 纸桥承重

第14课 地图放大

第15课 三分天下

第16课 飞船对接

附录 学生总结

“但是我没有凝固剂呀！”西西着急起来。

“没关系，我们可以换个玩法，你想不想试试？”明明鼓励说。

“什么新玩法？沙子能有什么新玩法？”西西很疑惑。

明明说：“利用沙子和瓶子，自己做个沙漏，让它在正常情况下漏完沙的时间为3分钟。然后对沙漏进行少量改造，能否让它告诉你某个给定的时间长短，如1分钟、2分钟？”

西西问：“做沙漏并不难，但是如何控制沙漏的时间呢？”又拿着自己做的沙漏对明明说：“这个沙漏的时间是3分钟，如何让它的时间可调呢？”

“我先问问你：你注意到沙漏中沙子是如何漏下的吗？”明明问道。

西西一时愣住了，她还真的没注意沙子漏下的细节。

“看！”明明指着沙漏说，“在沙漏上方，沙子表面会出现一个凹陷的弧面，而下方沙子会凸起形成一个小沙丘(图4—10)。”

“咦？真的耶！这是什么原因？”西西之前没有注意这一现象。

“这和摩擦角有关！”明明说，“正如我们刚才说过的，沙堆的角度不会超过沙子问的摩擦角，因此凸起或凹下的小沙丘斜面角度都不会超过摩擦角。”

西西仔细地看着沙漏，由于沙子很细，难以看清楚每粒沙子是如何流动的。

“我们可以看到一些现象，但是不可能看到所有的细节，然而我们可以推断出一些有用的结论。”明明说。接着又告诉西西一些推理的方法：“例如，小沙丘的形状特别平缓，这暗示了沙子之间的摩擦角很小；沙子最后会全部漏完，这意味着容器颈部的斜面角度要大于玻璃与沙子间的摩擦角；而上面沙子下凹，说明沙子是中间部分先下落，周围的沙子来填补；等等。”

“哇，有这么多结论呀！”西西对于明明能从沙子下落的现象中推出自己看不出的东西感到很惊讶。

“当然，最重要的一点是：沙子下漏时是均匀的。”明明说。又指出：“沙漏以不同角度放置时，只要沙子能漏完，漏完的时间一定相同。你可以试试！”  于是西西对沙漏从不同的角度做试验，发现沙漏计时的误差不超过几秒。“我知道了：这意味着沙漏在不同角度时流出沙子的速度是一样的。”西西总结说。

明明介绍说：“沙子的匀速流动是有条件的，与摩擦角度、漏孔的尺寸等有关。设想电影院放完电影，大家都要出去，而门口很窄。如果大家都遵守纪律，一个接一个有顺序地出去，人群就会比较均匀地出去；相反，如果大家不排队，都想早点出去，门口就会挤成一团，甚至都不能出来。”

“你的话提醒了我，前几年在德国杜伊斯堡‘爱的游行’音乐会中，大量的人群在地下通道发生拥挤，造成了19人死亡呢，真可怕！”西西没想到沙漏与人群的运动有关。

“是呀，即使是水这样很润滑的东西，从瓶子里倒出来时会怎样？”明明问西西。， 西西采用直接倒水的方法，水要出来，空气要进去，结果在瓶口处水和空气就翻腾起来。

明明则先让瓶中的水顺一个方向转动，水从瓶口出来时，空气像龙卷风一样从瓶口中间进去，各行其道，结果水流的速度反而h夹些。

“让水先转起来，可以理解为采取某种措施。”明明启发西西，“实际上可以通过科学的设计和措施，来保证人群流动的次序。例如用栏杆设立排队的通道以控制流动的方向，增加出口数量以空间换时间，等等。”明明接着说：“从这个意义上看，沙漏中沙子的流动、看电影后的散场、交通的拥挤、春运时的排队买票等，都有共同的特点：科学的设计和措施很重要。”

“好了，下面要介绍可控沙漏的秘诀了。”明明说道．“只要沙子能漏完，用时都相同。但是如果沙子不漏完呢？”

“哦，我知道了。”西西突然领悟，“沙子的流动是均匀的，流出的沙子少，用时就会短！”

“假设沙漏容器斜面与水平面的角度为20度，其摩擦角为30度。”明明说，“上面容器中的沙子就会遗留一部分(图4-11)，很明显，沙漏倾斜的角度越大，遗留在上面容器中的沙子就越多，计时就越短。”

“那沙漏计时与其倾斜的角度具体有什么关系呢？”西西问。

“当然有关系。我们可以做个类似地球仪的框架，通过试验找出角度与时间的关系(图4一12)，并在圆环上面标出数字，以后每次用起来就很方便了(图4—13)”。P37-39

爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为……提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，需要有创造性的想象力。”

创造力的主要特征之一就是要求“与众不同”。清楚这一点很重要：问题本身就可以激发或限制学生的创造力。

例如，物体在阳光下会有影子，不同时刻影子的长短和方向都会变化。一个缺乏创意的题目类似于“物体的影子什么时候最短？”，它直接导致相同的答案：中午时物体影子最短。学生回答这样的问题时，其创造力不可能得到提升。

相反，如果把题目改为“利用物体的影子，我们可以做什么？”，这就是一个值得讨论的好题目，每个人都可以有不同的答案，每个人都可以从别人的答案中得到一些启发。例如下面的参考答案(具体涉及的原理和方法省略)：

参考答案1：利用影子的方向，我们可以测量时间。

参考答案2：利用影子的方向，我们可以确定方向。

参考答案3：利用影子长度的变化，我们可以测量未知物体的高度。

参考答案4：利用中午影子的长短，我们可以测量当地的纬度。

参考答案5：在同一时间测量不同城市物体影子的长度，我们可以算出地球的半径(需要打电话与另一个城市的小朋友配合，你知道古人是怎么做的吗？)。

参考答案6：利用两个物体影子的叠加，我们可以研究光的干涉现象。

参考答案7：改变影子的宽度，我们可以研究小孔成像现象。

参考答案8：利用物体距离与影子的关系，我们可以做出无影灯。

参考答案9：利用物体距离与影子的关系，理论(而非实际)上我们可以算出地球与太阳的距离。

参考答案lO：通过比较不同季节影子的变化，我们可以研究太阳的运动。

的确，好的问题和题目有助于让学生给出“与众不同”的答案，而这正是培养创造力的开始。因此，本书所设计的问题都是开放的，没有标准答案，只有参考答案。更重要的是，书中通过两个学生的对话，会告诉读者如何发现问题，如何提出问题，如何思考与分析问题，如何用简单的道理解释复杂的问题，以及如何创造性地解决问题。

本书将整个课程划分为侧重不同能力的主题，包括动手能力、想象力、艺术鉴赏力和综合能力等方面，然而，实际上每个试验都涉及多个方面。

为了让读者更好地理解试验的原理和重点，书中设计了两位学生(明明和酉西)，他们在一起讨论问题，相互启发，可以帮助读者理解试验中涉及的原理。明明知道的科学原理比较多，他总是启发和引导西西去理解复杂的道理，有时会画一些示意图来说明问题。在示意图中，除了有明明和西西(图1)，有时也会出现可爱的老爷爷(图2)。这些示意图与文字搭配在一起，可以帮助读者理解。明明和西西的对话也很有特点，下面是他们两段经典的对话。

第12课：

西西看着明明给她的加密文字，头很晕。这段文字是：

零生二连活祝三新八心情落的一四五年颜：六好烦色忧季恼九如愁霄七事云外接春

“我只看出了‘心情’和‘好烦’这两个词。”西西说。又恳求道：“快告诉我答案，否则我就会‘心情好烦’！”

这段对话显示了西西喜欢着急的性格。

第8课：

“我对碰撞产生很大的作用力有了深刻的印象，但是这和铅笔的倒下方向有什么关系呢？”西西仍然有疑问。

“这正是你的弱点：知道了所有必备的知识，但是仍然不会用这些知识来解释具体的问题！”明明说，“我并不是责怪你，而是说你要懂得融会贯通。能用所学的知识解释遇到的现象，你才算是真正地掌握了知识。”

这段对话实际上是提醒读者：我们要学会用所学的知识解释所遇到的现象。

为了让读者把握自己的水平，每个试验后面都附有一个小小的自我评价表，读者可以根据自己的情况判断对该试验的理解和把握程度。

承蒙高等教育出版社杨晓娟分社长诚邀和热心帮助，使本书有机会出版。在此，我要感谢清华龙校培优班的同学们，他们给了我实施创新实践教育的机会，同时他们的表现也使我对创新实践教育更有信心。感谢中央电视台《异想天开》栏目提供了部分游戏活动的机会，感谢所有为此书写作提供帮助的人们。

书中的缺点和错误，恳请读者批评指正。

2013年10月