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“亚里士多德和伽利略都不对!”———发自一个探究学习的课堂里的声音

文章来源:学科教育 2001年第12期作者:吴娴 发布时间:2010年10月14日 点击数: 字体:

[关键词] 探究性教学; 教育观; 自由表述

[摘要] 文中介绍了一堂物理课。这堂课围绕着“重的物体与轻的物体哪个下落得快”的问题采用探究式教学,师生共同探讨,学生思维活跃,效果很好。

 

  公元前4世纪以亚里士多德为代表的学者们认为重的物体一定比轻的物体下落得快,这种观点在近两千年里一直被人们奉为真理,直到17世纪才被伟大的物理学家伽利略所推翻。在今天的科学课堂上,教师讲授这一知识采取的策略往往是先提出问题:重的物体与轻的物体哪个下落得快?然后假想学生对这个问题的认识与亚里士多德一样,都认为重的物体一定比轻的下落得快。于是,教师开始做演示实验,努力地纠正学生的这种错误观念,最后呈示结论:重的物体与轻的物体下落得一样快。整堂课都沿着教师的思路进行,一切尽在教师的掌握之中。可是,坐在下面的学生真的都认为重的物体一定比轻的下落得快吗?说不定有的学生已经预习过,早就知道了最后的结论;有的学生虽然嘴巴上接受教师教的、书上讲的观点,心里却另有想法。对此,站在讲台上的教师又了解多少呢?

 

最近,笔者在本所举办的青少年科学俱乐部的活动中,看到罗星凯教授以一种与众不同的方式给一群刚刚开始学习正式的物理课程的学生讲同样内容的知识。所不同的是,罗老师转换了一个角度,扮演的不是真理传播者的角色,而是刻意站在错误观念的立场上以辩论的形式与学生一同探讨这个问题。

课堂上,罗老师在介绍了那段有趣的历史后,话锋一转说:“但是,我通过对大量日常生活现象的观察,确实认为重的物体一定比轻的物体下落得快!你赞成或者反对我的观点都可以,但要找证据、讲道理才能让我信服。”罗老师的话和他固执己见的态度,激起了学生的强烈反应。学生们或低头思考或相互讨论,稍过片刻就有学生举手:“老师,我可以做一个实验反驳你!”只见她两手拿着两张不同样式、大小也不同的纸片,解释说:“我右手的纸片比左手的轻,你看我放开它们(说着顺势放手),右边的纸片先落地,所以老师你的看法不对!

罗老师摇摇头:“你这样不科学,凭什么说右手的纸片比左手的轻呢?我就说它比左手的纸片重!不行,我不服!

话刚说完,另一个学生站起来说:“老师,同一张纸片平分成两半,它们一样重吧?

罗老师点头:“这个我承认,不承认就是胡搅蛮缠啦!(学生笑)

“那么,我将其中一半揉成纸团……”说着学生顺势释放纸片和纸团,结果纸团先落地。

“不行,不行,我怎么知道你有没有偏袒纸团呢?不公平!

学生拾起纸片、纸团,想了想,答道:“我再做一次,老师你看好啦,它们高度一样……”

“哦,在同一高度释放!

“我同时放手……”

“同时释放,公平!

“老师你看,结果还是纸团先落地!”学生很高兴,罗老师赞许地点点头。

这时,一名男生举手说:“老师,我认为亚里士多德和伽利略的看法都不对!我可以做实验证明!”他的话引起大家的兴趣。

“老师你看,大纸片重是小纸片的2,我把小纸片揉成团,同时释放,发现小纸团下落得快,说明亚里士多德的看法不对!”说着,他又做了一遍实验,“还是小纸团先落地,伽利略的看法也不对!

“亚里士多德和伽利略都不对,你的对!实验证明嘛!”罗老师友善的玩笑把大家都逗乐了。此时课堂非常活跃,学生的积极性也很高,大家都试着做这个实验。这位学生显然是动脑筋进行了一番思考,更可贵的是他能大胆地表达自己最真实的想法。他的发言不但没有招致罗老师和其他同学的嘲笑,反而激起了大家更热烈的讨论,这在一般的课堂上是不常见的。

当大家都认可那位男生的实验结果时,又有一位学生举手:“老师,同样的用一张大纸片和一张小纸片,不同的是,我竖着同时释放它们,你看,结果它们同时落地,看不出有什么先后差别!”说着这位学生又重复做了一遍,结果还是两张纸片同时落地。面对这个实验结果,刚才发言的那位男生瞪大双眼看着纸片,连连抓头。

“好!问题越来越有趣。同样的大小两张纸片,以不同的方式释放,得到的结果互相矛盾。大家想想该怎么解释呢?”此时教室一片沉静。从学生的表情可以看出,他们正进行着激烈的思考,久久没人做声。这样的问题,在书上不能直接找到答案,而又实实在在地源于同学自己所做的实验,它给学生的思维带来了巨大的冲击,使学生不得不进行深入的思考,这为后面的讲解铺设了一块很好的台阶。一段时间后,还是没有学生回答。看来对学生来说,这是个重要的结,将它打开,学生的思维才能畅通,认识才会进步。

罗老师开始总结:“刚才大家做的实验有力地反驳了我的观点,我服了,打算放弃这个错误的观念。可是,为什么在生活中观察到的现象大多数是重的物体比轻的物体下落得快呢?让我们回到刚才两位同学的实验带出的问题上。不知道大家注意到没有,伽利略说重的物体与轻的物体下落得一样快是有前提的,那就是不考虑空气阻力!而在实际生活中物体下落时是要受到空气阻力作用的。在刚才那两位同学的实验中,相同纸张的大、小纸片以不同的方式同时释放,受到的空气阻力就不一样,实验结果也就不同,这里面有看不见的空气阻力的影响。科学家伽利略正是在实验中看到了不同的实验结果,因而猜测是由于空气阻力的存在影响了物体下落的快慢。可是,在那个时代真空技术还未得到发展,伽利略就不断地改变条件,尽量减小空气阻力的影响来进行实验,结果发现在空气阻力的影响很小的情况下,轻重不同的物体在同一高度同时释放后几乎同时落地。于是伽利略推想:如果不考虑空气阻力的作用,那么重的物体与轻的物体应该下落得一样快。近代在真空中做的实验也证明了伽利略推想的正确。”

听到这里,我不禁为这场精彩的师生互动拍手叫好。不管是对于教师还是学生,这堂课无疑都是难忘的。整个过程不断闪现出学生智慧的火花。我们发现,这些刚刚开始学习正式的物理课程的学生对于“重的物体还是轻的物体下落得快?”这个问题并非一无所知,而是各有想法。大多数的学生非但不认为重的物体一定比轻的物体下落得快,还能以实验来反驳这一错误观念。最难得的是,其中一位学生基于实验提出:“亚里士多德和伽利略都不对!”而另一位学生通过实验对他的看法进行了反驳。他们所做的实验得到相矛盾的结果,而这个矛盾恰恰击中了问题的关键所在———空气阻力的影响。平时,我们的教师为了引导学生注意到这一点,千方百计地设计各种相关实验。而在这里,却是学生在老师的激励之下自己通过实验自然引出的。这种由学生主动引发的问题对思维造成的冲击远比在课堂上被动地接受教师预先准备好的实验结果要强烈得多!它对教学很有价值,因为它不仅为我们提供了难得的教学契机,同时还是一个信号,表明学生真正在进行思考和学习。教师抓住这个问题,针对学生的实际理解进行讲授,能够起到顺水推舟的作用,帮助学生解开思想上的结,使他们的思维由不平衡向平衡转化,从而促进认知结构的发展,自然就是水到渠成的事情了。

这种特殊形式的授课,表面上只是教学方式的改变,实际上却体现出教育者头脑中的教育观念:积极创造一种宽松、包容的课堂氛围,使学生能够自由地畅谈自己的想法,在这样的课堂里学生不怕提出“愚蠢”的问题而招致别人的嘲笑;在这样的课堂里学生的任何一个问题都会得到重视,因为教师正要努力挖掘出学生头脑中最原始、最真实的想法(这些想法就是教学的第一手资料),充分地利用它们来指导学生学习。如今,在实施课程改革所倡导的科学探究性教学中,要使它的精神实质在平常的课堂上能得到真正的落实,首先需要的不正是教育者头脑中具有这样的教育观念和思想吗?这种教育观在实践中无疑会碰到困难,其中,学生的积极思考和自由表述,很可能就会产生意想不到的问题和状况,对教师来说,这是个挑战,但更是难得的机会。教师若能抛开各种顾虑,以真诚的态度与学生一道探究问题,则无论是对学生,还是对教师自身,都大有裨益。

“亚里士多德和伽利略都不对!”让我们的课堂上多一些这样的声音吧!

 

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