小學(xué)科學(xué)教育探究一研討教學(xué)法

建立一個(gè)概念體系

——（美）蘭本達(dá)《小學(xué)科學(xué)教育“探究一研討“教學(xué)法》

親身進(jìn)行各種各樣的實(shí)際活動(dòng)是建立概念的必要條件，但是僅僅如此還不夠。集體研

討也一樣，光靠討論也不能建立起概念。很可能個(gè)孩子看到了所有的合適的內(nèi)容，但是他

的思想上卻沒(méi)有建立起任何預(yù)期的從屬概念。這種情況不僅在小學(xué)里發(fā)生，在更高水平的教

育中也有。我們遇到過(guò)一個(gè)專門攻讀物理博士學(xué)位的年輕人。他承認(rèn)，雖然他能極其精確地

做量子論和相對(duì)論的所有作業(yè)題，他還是無(wú)法想象出它們的概念。他并沒(méi)有發(fā)展起對(duì)有關(guān)的

概念體系的理解；他學(xué)到了一些技術(shù)性的技能，但沒(méi)有探究過(guò)建立起概念的那些抽象的相互

作用。

同樣的困難也在使?些小學(xué)教師感到苦惱。我們覺(jué)得不能責(zé)怪他們。我們希望本書(shū)會(huì)幫

助他們沿著他們各自不同的概念箭頭前進(jìn)，并使他們能完成所有的概念體系中一些重要的部

分。

如果教師沒(méi)有一個(gè)概念的框架,他班上的孩子就很少會(huì)有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念體系的頭緒

去指引自己建立起概念。孩子們就會(huì)在各種信息中徘徊，找不到概念箭頭。

我們好象在問(wèn)“是誰(shuí)給第一個(gè)博士授予博士稱號(hào)的？幸好，人們常說(shuō)的大夫，治治你自

己吧！跟在科學(xué)上得出概念體系的情形很類似。我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)講過(guò)，誰(shuí)也不能把?個(gè)概念

教給另一個(gè)人。別人只能創(chuàng)造出一個(gè)概念，幫助“學(xué)習(xí)者”自己——在他自己的腦子里-建立

起一個(gè)概念。正如給自己治病的醫(yī)生需要?個(gè)衛(wèi)生的環(huán)境、護(hù)士細(xì)心的照料以及最新的醫(yī)學(xué)

刊物一樣一孩子需要一個(gè)敏感和有智慧的教師。

我們對(duì)于書(shū)本在科學(xué)課領(lǐng)域中的作用講得還不多。書(shū)籍也是經(jīng)驗(yàn)：書(shū)本是對(duì)孩子已有某

些發(fā)現(xiàn)的某個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)一步探索——是他通過(guò)探究材料和集體研討學(xué)到的事實(shí)和概念的擴(kuò)

充。書(shū)本確實(shí)有著重要的意義，盡管我們主張用跟?般做法不同的順序來(lái)使用書(shū)本（見(jiàn)第七

章）。

那么，?個(gè)人到底是怎樣一步一步獲得概念的呢？為了舉例說(shuō)明，我們向大家介紹羅伯

特?福瑟林古先生.

鮑勃?福瑟林吉的概念

鮑勃?福瑟林古是一所郊區(qū)小學(xué)五年級(jí)的教師，朝氣蓬勃，受人喜歡。他總是能成功地

引導(dǎo)孩子們用一個(gè)杠桿尺得出平衡時(shí)兩邊的重量和距離之間的數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)。

他甚至讓他的學(xué)生們用吊在橫梁上的滑輪進(jìn)行試驗(yàn);他曾讓他的班使用各種各樣的杠桿

結(jié)構(gòu)，鼓勵(lì)他們預(yù)言他們必須用多大的力才能撬動(dòng)巨石。

他發(fā)現(xiàn)，孩子們（在他的幫助下）一般能發(fā)現(xiàn)決定擺來(lái)同擺動(dòng)一次所需時(shí)間的是擺的長(zhǎng)度

而不是擺錘的重量。他有一個(gè)有趣的辦法引導(dǎo)孩子們發(fā)現(xiàn)擺的長(zhǎng)度是從懸掛點(diǎn)到整個(gè)擺的重

心的距離。他準(zhǔn)備了一對(duì)擺：一個(gè)擺錘是小的圓球形的，另一個(gè)擺錘則是一把尺。問(wèn)題是要

讓這兩個(gè)擺以同樣的節(jié)奏同時(shí)擺動(dòng)。他在對(duì)自己的這一單元作出評(píng)價(jià)時(shí)感到很滿意，大部分

孩子能正確地計(jì)算出各種機(jī)械的機(jī)械利益，如果給予孩子們必要的數(shù)據(jù)，他們能找出一個(gè)新

的擺長(zhǎng)，使得它來(lái)回?cái)[動(dòng)一次所需的時(shí)間是原來(lái)的二倍。后來(lái)有一年，福瑟林古先生注意到，

新發(fā)下來(lái)的科學(xué)教科書(shū)談到了需要把所有的科學(xué)教學(xué)跟概念或概念體系聯(lián)系起來(lái)。別人能做

到，他也能做到。他看了看類似本書(shū)第252頁(yè)的表，問(wèn)自己：“我的擺和機(jī)械屬于表上的咖

-格呢？”真的，應(yīng)該在哪一格呢？他發(fā)現(xiàn)，表里有幾格似乎跟他的教學(xué)都有點(diǎn)兒關(guān)系。于

是他開(kāi)始感到驚異：到底什么是概念體系呀？他自己的思維是概念思維嗎？他只是在教給學(xué)

生們事實(shí)和正確的答案呢？還是在發(fā)展他們的概念呢？

哎呀，答案太明顯了。他的學(xué)生們是“知道”得不少，但這些知識(shí)跟整個(gè)宇宙的圖景有什

么關(guān)系呢？鮑勃?福瑟林吉明白了，他需要先掌握適當(dāng)?shù)母拍铙w系，然后才能把它們轉(zhuǎn)達(dá)給

學(xué)生們。事情比他想象的要艱巨得多，他花了好幾天——事實(shí)上將近兩個(gè)星期——才做到這

一點(diǎn)。

因?yàn)槌扇四軌蜻M(jìn)行概念思維，而上過(guò)大學(xué)的人至少不時(shí)有過(guò)一定的這方面的經(jīng)驗(yàn)，相對(duì)

而言，他們能較快地建立起概念來(lái)，當(dāng)然并不是總那么不費(fèi)事。他們建立概念的步驟和孩子

們很相似。成人也可能是從混合思維發(fā)展到復(fù)合思維，沿概念箭頭發(fā)展為全概念思維，最后

掌握各種概念體系。成人做到這一點(diǎn)的速度取決于許多可變因素,也取決于他們需要的幫助。

羅伯特?福瑟林吉的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明了?種方法和速度。但是他取得成功的型式——他沿概念箭頭

前進(jìn)的路——卻具有一定的普遍意義。

一天下課后，天下起了雪。因?yàn)檠┻€在下，鮑勃覺(jué)得這時(shí)去掃車道上的雪并沒(méi)有用（過(guò)

一小時(shí)后路仍會(huì)被埋掉），于是坐在書(shū)房里開(kāi)始回顧?下他對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械的了解。他寫下了幾

條無(wú)疑的事實(shí)：功是拉力或推力乘以距離。

輸入的吠磅等于輸出的吠磅。（他又加上了“幾乎”一詞）作用力克服物體的阻力。

機(jī)械是對(duì)加給它們的功作出反應(yīng)而做功的裝置。

能量是做功的能力。

突然，他感到渾身無(wú)力！詞，詞，一個(gè)個(gè)的詞不斷地飛快通過(guò)他的頭腦，?個(gè)擠一個(gè)，

跌成了一團(tuán)，使他來(lái)不及重復(fù)那些他熟知的定義：輸入、負(fù)荷、阻力、輸出、功、能最、支

點(diǎn)、吠一磅、作用力、距離、運(yùn)動(dòng)、能量、阻力、能量、阻力、能量、阻……最后幾個(gè)詞開(kāi)

始跳動(dòng)起來(lái)。鮑勃想，也許喝杯咖啡能使頭腦清醒下來(lái)，也許他該和小兒子雅梅厄玩一會(huì)兒。

雅梅厄今年三歲。他爸爸進(jìn)來(lái)時(shí)，他正不高興地坐在樓下游戲室里的蹺蹺板。顯然他想

要玩蹺蹺板。鮑勃坐上蹺板空著的那一頭，把大笑的小家伙蹺得老高。思想突然闖入了這個(gè)

快樂(lè)的場(chǎng)面。我的體重是雅梅厄的六倍，所以我坐的地方離支點(diǎn)的距離是雅梅厄離支點(diǎn)距離

的六分之一。兩者的重量和距離之積相等。他突然想起了雅梅厄的哥哥：“胖孩子們?cè)趯W(xué)校

里沒(méi)多少樂(lè)趣?！毖琶范蛞欢ㄒ谒赣H肩上，鮑勃依孩子?jì)寢尩脑捵屗诩缟习阉麕?/p>

到浴室。很幸運(yùn)，支點(diǎn)的事被暫時(shí)忘掉了。

吃晚飯的時(shí)候，福瑟林古家三個(gè)大孩子高興地議論著白天的事。母親仔細(xì)地聽(tīng)著他們的

話，于是鮑勃又進(jìn)到了他的夢(mèng)幻世界——那有許多清楚的事實(shí)卻沒(méi)有清楚的聯(lián)系的機(jī)械的世

界?！笆鞘裁窗阉鼈?nèi)悸?lián)系了起來(lái)呢？"他問(wèn)自己。

“你有什么不舒服嗎，親愛(ài)的？”他眨了眨眼睛搖搖頭，忘了使他頭痛的事，提出飯后幫

九歲的女兒復(fù)習(xí)歷史。因?yàn)橥盹埑缘煤芎?，他有點(diǎn)咽?？墒呛蛣诶懻撈饜?ài)斯基摩人的食物

來(lái)，他的胴意全沒(méi)了。直到妻子宣布她累了，該睡覺(jué)了，這才罷休；于是他又一次安下心來(lái)

去考慮藏在那些機(jī)械背后的概念的問(wèn)題。

這次他從解決幾個(gè)問(wèn)題著手。這使他感到比較順手，能把握住自己。然后，他決定看看

他手頭的教師手冊(cè)：那上面有許多很好的建議。他又看了幾本別的書(shū)，有兩本專門為孩子們

寫的，然后又想起了他的大學(xué)物理考試。他似乎什么都知道。他確實(shí)知道。那么，問(wèn)題何在

呢？概念？他在一個(gè)各部分都一清二楚的領(lǐng)域里追尋概念。不知怎么回事，概念和他的相應(yīng)

的操作總是對(duì)不上號(hào)。他打了一個(gè)呵欠，決定第二天再說(shuō)。

那個(gè)星期剩下的幾天里他的精力都花在處理生活中的一些急事上,他的思想一直忙于世

事。也許他是為了讓臼己的腦筋放松一下，不愿意老去琢磨關(guān)于他那些熟悉的杠桿后面的概

念體系那個(gè)煩人的問(wèn)題。直到星期六，他才重新想起那個(gè)煩人的問(wèn)題來(lái)。

他陪老二老三去科學(xué)博物館。老大參加童子軍遠(yuǎn)足去了。雅梅厄在游戲室里和幼兒園的

一個(gè)小朋友玩積木。他和兩個(gè)孩子在一幅逼真的立體面前停了下來(lái)。一個(gè)愛(ài)斯基摩人在一個(gè)

氣眼旁邊釣海豹。勞拉問(wèn)這問(wèn)那沒(méi)有個(gè)完，她弟弟卻希望海豹能出來(lái)被愛(ài)斯基摩人打中。孩

子們很快發(fā)現(xiàn)爸爸在出神，到另一個(gè)世界去了。他們于是開(kāi)始互相講述剛才看到的一切。突

然勞拉看到一個(gè)通知，可以租借聽(tīng)筒，聽(tīng)聽(tīng)對(duì)各樣展品的介紹。孩子們不用說(shuō)很多話就使鮑

勃同意他們?nèi)ド线@種一美元一次的課。

模擬的“登月旅行”和孩子們?cè)谫|(zhì)量各不相同的行星上不同的相對(duì)體重，又勾起了他的思

考?！拔抑肋@些機(jī)械背后的共同的東西了。是重力！所有的機(jī)械將物體舉起來(lái)，那是克服

了重力；滑輪則利用了重力；打樁機(jī)的夯自由落下是因?yàn)橹亓ΑＮ腋铱隙菑埜拍畋砩峡隙?/p>

有什么關(guān)于萬(wàn)有引力的內(nèi)容”。他舒了一口氣，微笑起來(lái)，由著孩子們把他拖到下幅新的

立體畫(huà)前，去聽(tīng)一個(gè)新錄制好的介紹。一棵樹(shù)上有一只剝制的松鼠標(biāo)本?！昂?jiàn)A子！"他突

然冒出一句。他的孩子莫明其妙地抬起頭看看他?！昂?jiàn)A子和重力沒(méi)有關(guān)系。那只是一個(gè)

老式的第二類杠桿罷了！而且齒輪、輪軸跟重力也沒(méi)有關(guān)系?！睆牟┪镳^出來(lái)去公共汽車站

的路上，勞拉在一塊冰上滑了一下，摔倒了。鮑勃發(fā)現(xiàn)撫慰女兒使自己解脫了煩惱的思考。

星期天的大部分時(shí)間，鮑勃忙于準(zhǔn)備下星期的課，改本子。幸運(yùn)的是，要上的科學(xué)課是

講半融雪的溫度和冰塊融化后重量不變的?！斑@些活動(dòng)背后有沒(méi)有一個(gè)概念體系呢？”他想了

一會(huì)兒，可是，很快又對(duì)自己說(shuō)：“不管它了！”

下一個(gè)星期四，福瑟林古夫婦被他們的朋友阿爾契克夫婦請(qǐng)去吃飯。伊萬(wàn)?阿爾契克是

鮑勃任教的那個(gè)小學(xué)的副校長(zhǎng)。伊萬(wàn)原來(lái)學(xué)的是數(shù)學(xué)，也兼修過(guò)哲學(xué)碩士課。伊萬(wàn)稱鮑勃是

老朋友了。兩家的孩子也常?；ハ鄟?lái)往。

飯后，兩位妻子去安排阿爾契克家的小孩上床，鮑勃讓他的朋友幫他思考他一直在琢磨

著的問(wèn)題。他講了一下問(wèn)題的大概，立即引起了伊凡的興趣。進(jìn)行概括正是他的本行，而且

他行政的責(zé)任之一就是為同事們提供幫助。

“你能不能舉個(gè)具體的例子說(shuō)明你的問(wèn)題，鮑勃？”“舉孩子們喜歡的那次實(shí)驗(yàn)為例：用彈

簧秤將一只四輪滑冰鞋吊起來(lái)，或?qū)⑺仙喜煌男逼?。孩子們先將它吊起?lái)。假定冰鞋的

重量為4磅。然后他們把它拖上一個(gè)坡度為2：1的斜坡，孩了們驚奇地發(fā)現(xiàn)，彈簧秤上指

示的拉力只有2磅。然后我算給他們看，如果把拉力和距離乘一下，做的功還是一樣，4IR

磅。孩子們反駁說(shuō)，沿著斜坡拉冰鞋時(shí)做的功比吊起來(lái)時(shí)少。于是我對(duì)他們解釋清楚科學(xué)家

所講的功和孩子們對(duì)那個(gè)詞的看法有什么不同。”“也許你該提示我一下，我也不太清楚?！薄肮?/p>

的意義是用力（推或垃）使某物體移動(dòng)一定的距離，我讓一個(gè)孩子使勁地推一堵墻。我挑了班

上力氣最大的學(xué)生，他十分賣力，脖子上的青筋都暴了出來(lái)。他在做功嗎？有的孩子說(shuō)在做。

他自己也這么認(rèn)為。可是他并沒(méi)有做功，在科學(xué)家看來(lái)他沒(méi)有做功。隨后我又讓?個(gè)很瘦小

的女孩子翻動(dòng)一頁(yè)書(shū)。她在做功嗎？……喏，你明白了吧?！薄斑@些實(shí)驗(yàn)不錯(cuò)……”“好吧，現(xiàn)

在我進(jìn)一步向你說(shuō)說(shuō)我的問(wèn)題。我們把那個(gè)斜坡再放平一些。每放下一點(diǎn)，距離就增加一點(diǎn)，

拉力卻減少一點(diǎn)?！薄斑@樣下去，到水平的時(shí)候，拉力就沒(méi)有了，冰鞋就會(huì)永遠(yuǎn)向前了！”伊萬(wàn)

說(shuō)。

“你們哲學(xué)家太邏輯化了！在一個(gè)理想的情況下，你可能是對(duì)的。但是還存在著摩擦力。

摩擦力越大，冰鞋能走的距離越小，而彈簧秤上指示的拉力就越大。”“那么，剛才也應(yīng)該有

摩擦力。彈簧秤指示的讀數(shù)乘起來(lái)也不會(huì)那么吻合?！?/p>

“不卜分精確，可差不多。”

“和什么差不多？”

“能證明功的輸入和輸出相等：拉力乘以距離的I尺磅數(shù)。”“說(shuō)輸出的能量不可能大于輸入

的能量，不是更正確嗎？”“你知道，鮑勃從座位上跳起來(lái)。”這聽(tīng)上去象那些概念體系里的一

個(gè)?？墒悄憧?，我想的還是正確的。讓我再進(jìn)一步講一下摩擦力的事。有一天，我的小勞拉

走到一塊冰上，滑倒了。我突然想起，她只用了一點(diǎn)兒力，她的腳卻向前滑得很快。要是她

沒(méi)有失去平衡——比方說(shuō)她的腳象冰鞋似的全滑了出去——她可以滑出去很遠(yuǎn)。如果有人量

一下當(dāng)時(shí)使她前進(jìn)的推力或拉力——比如用一只彈簧秤——刻度將幾乎是零。”“你的學(xué)生們

在不同的斜坡上拉冰鞋時(shí)看到重量明顯地降低感到困惑嗎？”“那可不。這時(shí)我就解釋重量和

質(zhì)量的不同?！薄澳憬忉屃?？孩子們明白了嗎？”

鮑勃停了一會(huì)兒?！澳闱?，他們似乎沒(méi)有懂。這是一個(gè)很難講清楚的概念?？墒莿诶?/p>

彼得在博物館的月亮秤上“失去體重”時(shí)絲毫也沒(méi)有疑惑。不過(guò)，那是一個(gè)不尋常的經(jīng)驗(yàn)——

不是真的，不象拉冰鞋……不過(guò)，你聽(tīng)著，我想起了什么。”

“說(shuō)下去?！薄霸谟钪婵臻g，在軌道上，一只密封艙是永遠(yuǎn)運(yùn)行的?；蛘哒f(shuō)它可以一直運(yùn)行;

因?yàn)闆](méi)有摩擦力。這時(shí)你有了一個(gè)完美的數(shù)學(xué)關(guān)系：推力接近于零，而距離接近無(wú)限大。牛

頓的慣性！”“好！現(xiàn)在你在擺脫具體的事物了。說(shuō)下去?！滨U勃真的激動(dòng)了起來(lái)。他一手托著

煙斗挪到椅子的扶手旁邊。"當(dāng)宇航員在太空行走時(shí)，他正以每秒五英里左右的速度飄動(dòng)，

但是自己并不感覺(jué)到?？墒钱?dāng)他稍微一拉空間纜繩，他就'呼’的一下進(jìn)了飛船艙。開(kāi)始他處

于一種平衡狀態(tài)；好象根本沒(méi)有在運(yùn)動(dòng)。他拉繩子產(chǎn)生了拉力，他做的功等于拉力乘以他相

對(duì)于原來(lái)的位置所移動(dòng)的距離——即他向飛船運(yùn)動(dòng)的距離。因?yàn)闆](méi)有重力，也沒(méi)有摩擦力，

他用的力氣全變成運(yùn)動(dòng)、用于改變他的位置了。他'呼’的一下飛過(guò)去——就象勞拉在冰上摔

倒時(shí)的腳那樣?！滨U勃舒了一口氣，往椅子上一靠，又抽起煙斗來(lái)。

“你知道嗎？”他過(guò)了…會(huì)兒說(shuō)道?！坝糜詈絾T的失重來(lái)對(duì)孩子們說(shuō)明重量和質(zhì)量的區(qū)別是

一個(gè)很好的例子。宇航員們的質(zhì)量顯然都不?。　?/p>

“如果你向孩子們提出這個(gè)問(wèn)題，他們自己會(huì)琢磨出來(lái)的?！?/p>

“你是說(shuō)象我剛才想的那樣？”

“為什么不呢？”門外傳來(lái)腳步聲，是兩位妻子回到起居室去。

“我還是不十分明白，”鮑勃說(shuō)，處于既煩惱又松了一口氣的復(fù)雜的感情之中。

第二天吃午飯時(shí)，鮑勃和伊萬(wàn)正巧坐到一?張餐桌旁。

“我還想說(shuō)說(shuō)我的概念體系的問(wèn)題，你嫌煩嗎？”鮑勃問(wèn)。

“不嫌煩，你說(shuō)吧。我挺感興趣的?！薄拔议_(kāi)始想，關(guān)鍵的概念是能量。正如你提醒我的，

也正如那張概念體系表上說(shuō)的。從一個(gè)機(jī)械所能得到的能量不可能超過(guò)向這個(gè)機(jī)械輸入的能

最。能量是做功的能力?？墒钱?dāng)想到能量做功時(shí)，輸入給某個(gè)機(jī)械的能量等于它輸出的有用

的能量加上無(wú)用的能量之和。那些無(wú)用的能量是因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生熱，以及其它由于使某物體移

動(dòng)所損失的少量的能量?？墒牵覜](méi)法聯(lián)系起來(lái)的是各種各樣的運(yùn)動(dòng)。功等于拉力或推力乘

以距離，而距離可以是極大的，象在太空行走的宇航員；運(yùn)動(dòng)可以是停止一個(gè)動(dòng)作，如帶手

套接住棒球，也可以用以增加速度或改變方向。這些都是具體的事件。我不知道如何將它們

聯(lián)系起來(lái)?！?/p>

“我在想一個(gè)問(wèn)題。我們?cè)谖锢碚n上用的是'力'這個(gè)詞，而你用的是‘拉力'或'推力'，這是

為什么？孩子們?nèi)菀锥俊?/p>

“哦，那倒不是。力是一個(gè)牛頓詞匯。我是想要幫助孩子們，讓他們用當(dāng)代的物理名詞

思考一用新的名詞來(lái)表達(dá)舊的概念。這就是為什么我自己也在為那些機(jī)械后而的概念體系傷

腦筋的原因?！?/p>

“可是物理學(xué)家們自己也是用‘力'這個(gè)詞的呀？”

“只是口頭上用?，F(xiàn)代的物理學(xué)家可以用他們想用的任何術(shù)語(yǔ)，因?yàn)樗麄兊乃季S和解釋

都是現(xiàn)代化的。他們?cè)趯懷芯繄?bào)告時(shí)一般不寫力的事.可是孩子們沒(méi)有這個(gè)概念。他們每天

都說(shuō)的‘力'這個(gè)詞，并不叫人想起現(xiàn)代的概念。所以我寧可盡最避免用這個(gè)詞?！?和'推

力’蠻好的?！薄澳敲床挥弥亓α?？”

“沒(méi)有必要。我用的是同一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部作用這個(gè)想法，這并不是我心血來(lái)潮。你們哲

學(xué)家應(yīng)該懂得術(shù)語(yǔ)的意義的重要性！你看看這個(gè)?！滨U勃從口袋里掏出一張折好的紙，上面

用打字機(jī)打著這樣一段話：牛頓關(guān)于重力的定律指的是“力”，含義是說(shuō)，落體的加速度是由

那個(gè)力造成的。可是力到底是什么呢？我們?nèi)绾伟阉串?huà)出來(lái)呢？我們是不是可以想象，有

什么看不見(jiàn)他精靈在進(jìn)行一場(chǎng)持續(xù)的拔河比賽呢？如果我們仔細(xì)地想一想這個(gè)說(shuō)法，我們肯

定會(huì)承認(rèn)，我們沒(méi)有任何理山把同我們肌肉所發(fā)出的拉力一樣的力加到某個(gè)神秘的媒介上

去。

伊萬(wàn)想要把紙還給鮑勃肘，鮑勃沒(méi)有注意到。他的眼睛正盯著宇宙空間什么地方，而他

的思想則在概念體系的矩陣上猛飛，想找出?個(gè)箭頭來(lái)。他開(kāi)始說(shuō)出他的思想來(lái)。

“關(guān)于改變方向還有點(diǎn)事，比如火箭和噴氣飛機(jī)——諸如回動(dòng)火箭等。我將永遠(yuǎn)記得安

得森太太提出的那項(xiàng)計(jì)劃……那時(shí)她在教三年級(jí)，孩子們?cè)谡務(wù)擄w向月球的火箭……那是向

雙子座的第一次飛行，我想起來(lái)了……是格里森和楊……嗯，安德森太太演奏了一些關(guān)于天

體的音樂(lè)——從霍爾斯特的《行星》開(kāi)始-我想是。那些孩子們都沖到臺(tái)匕成了‘噴氣飛機(jī)

他們想要改變方向或速度時(shí)就把手叉在腰里，用手指指明噴氣飛機(jī)要拐彎的角度。他們當(dāng)然

是各自朝不同的方向運(yùn)動(dòng)，一面大聲地叫著。’哧——那可是十分有趣。我特別記得有??

個(gè)男孩子駕著一艘回動(dòng)火箭重返大氣層。他飛快地在臺(tái)上后退著,兩只手從褲子口袋往后伸，

活象鳥(niǎo)的尾巴，一面減慢速度一面學(xué)火箭發(fā)出'哧——'的聲音?！薄安诲e(cuò)，我也想起了那次課。

吉妮?安德森可是一個(gè)全面發(fā)展的姑娘，能把所有的課都串起來(lái)。現(xiàn)在她正在二年級(jí)上關(guān)于

生態(tài)學(xué)的課。”“這和方向或速度的改變有關(guān)……啊哈，那是矢量！矢量和能量。這就是所有

機(jī)械背后的概念體系！”

突然兩個(gè)人都明白了。他們不用再往下討論了。

成人的概念箭頭

各人沿概念箭頭通向概念、進(jìn)而通向概念體系的路是獨(dú)特的。我們每個(gè)人都有自己的方

式。所有的概念建立者一個(gè)共同的特點(diǎn)是在浩瀚的事實(shí)中探求意義，探尋一個(gè)概括的體系，

把一個(gè)問(wèn)題所有可能的特性都包括進(jìn)去。因此，我們首先必須盡可能知道各種事實(shí)：那些不

合適的東西（如胡桃?jiàn)A子）使我們識(shí)別和排除掉不適當(dāng)?shù)捏w系。鮑勃?福瑟林古知道許多類型的

機(jī)械，這就使他能改變最初認(rèn)為重力是約束它們的概念的看法。建立概念的過(guò)程中還有一個(gè)

共同的特點(diǎn)：即長(zhǎng)時(shí)期地在混沌中漂??；這是思考者在許多概念箭頭組成的矩陣中探尋一條

條道路的過(guò)程。這時(shí)候的問(wèn)題是要找出條路，把各個(gè)概念聯(lián)系起來(lái)，從而形成一個(gè)概念體

系?？墒浅３?huì)退回到具體的結(jié)果上去，再?gòu)牧硗獾狞c(diǎn)出發(fā)去尋找。那之后還有醞釀的階段。

也有些時(shí)候，共它活動(dòng)占據(jù)了我們明顯的注意力。最后，還必須有一個(gè)表達(dá)的過(guò)程，可以是

在討論會(huì)上，可以是向一個(gè)愿意聽(tīng)的朋友講述，也可以試著把自己的想法寫出來(lái)。也有這樣

的時(shí)候，思想里涌現(xiàn)出大量無(wú)關(guān)的事實(shí)-可是，它們是不是真的不相干呢？隨后突然頓悟開(kāi)

了竅，也許是由一個(gè)詞或一個(gè)符號(hào)為標(biāo)志，“矢量！”這以后可以松一口氣了。等后來(lái)空下來(lái)

的時(shí)候，可以進(jìn)一步發(fā)展新發(fā)現(xiàn)的概念系統(tǒng)的各種應(yīng)用和其意義的衍生。

這就是建立概念的過(guò)程。至于其意義，我們?cè)僬f(shuō)一遍，各人是不一樣的。因此鮑勃?福

瑟林吉所得到的見(jiàn)解就不會(huì)和你的想法恰好一致?，F(xiàn)在我們稍微詳細(xì)地談一下他得出這一意

義的路子。

鮑勃是從大部分教科書(shū)關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)械那一章的內(nèi)容里所講的各種杠桿、滑輪、螺絲和楔

子等大量具體的實(shí)驗(yàn)開(kāi)始思考的。他也有能力解決各種變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系問(wèn)題。他對(duì)每個(gè)

術(shù)語(yǔ)都有很恰當(dāng)?shù)亩x。作為一名教師，鮑勃完全能夠把牛頓在十七世紀(jì)發(fā)展的關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)

械的想法教給孩子們。不僅如此，他還接受“概念是在變化著的，隨著概念的變化語(yǔ)言也有

所變化”這種見(jiàn)解。他看到過(guò)用相互作用取代因果關(guān)系的說(shuō)法；他讀到了并接受了這樣的說(shuō)

法，即“力”是一個(gè)陳舊的術(shù)語(yǔ)，而“某系統(tǒng)中的相互作用”這個(gè)新的說(shuō)法提供了更好的參照系

統(tǒng)。當(dāng)他認(rèn)識(shí)到科學(xué)教學(xué)的新趨向是要強(qiáng)調(diào)概念時(shí)，他希望把這?目標(biāo)納入自己的教學(xué)計(jì)劃

中去。于是他著手調(diào)查他最喜歡的那個(gè)科學(xué)單元同一個(gè)更大的概念體系之間的關(guān)系。在這樣

做的過(guò)程中他意識(shí)到，他教給了孩子們?cè)S多數(shù)據(jù)和信息，但是卻沒(méi)有概念，和他自己的卷入

-樣。

在研究的初期，鮑勃得出結(jié)論說(shuō)，“能量”是推力和拉力的真正來(lái)源，書(shū)上常常稱為“作用”

或“力”。他從他常用的公式知道，-個(gè)機(jī)械輸出的能量永遠(yuǎn)不會(huì)大于輸入給它的能量。盡管

這個(gè)公式強(qiáng)調(diào)的是輸入和輸出的相等，但是在實(shí)際情況里，如果光測(cè)最有用的能量（即人們

要尋找的作用，如用撬棍能將石塊撬多高），而不去測(cè)量因摩擦轉(zhuǎn)化成熱量和由于物體在運(yùn)

動(dòng)中克服空氣阻力而損失的能量，其輸出總是少一些。

后來(lái)，當(dāng)他在往考慮他的概念體系中的能量因素時(shí).，他意識(shí)到，他可以讓孩子們考慮一

下所涉及到的各種類型的能。在使用杠桿時(shí)，肌肉發(fā)出的能量變成了機(jī)械能，或動(dòng)能一舉力。

一個(gè)人向下拉滑輪，以便克服重力舉起草捆，他的肌肉發(fā)出了能量。這里還要加上由于滑輪

受的重力而需要的機(jī)械能。（滑輪幫助人使用他的肌肉，好象使它們變得更強(qiáng)壯了。）當(dāng)然這

里還有一個(gè)基本的概念，即能量是守恒的。鮑勃總是讓孩子們考慮用滑輪組合時(shí)，拉了很長(zhǎng)

的繩子，草捆卻只移動(dòng)了很短的距離，因而所用的總的能量并沒(méi)有少。他教的下一個(gè)單元是

光合作用。他計(jì)劃講一下太陽(yáng)能在綠色植物制造淀粉中的作用，而供批滑輪的人吃了后，這

個(gè)能量又轉(zhuǎn)化成了他肌肉發(fā)出的能量，然后才轉(zhuǎn)為舉起草捆的機(jī)械能。

他在尋找和形成概念的中途遇到了重力這個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)感到困惑，因?yàn)橹亓孟笫且环N能量

的形式在起作用?？墒撬谑裁磿?shū)上看到過(guò)，重力的性質(zhì)及其在整個(gè)能量的譜系中的關(guān)系仍

然是科學(xué)上一個(gè)沒(méi)有解決的問(wèn)題。愛(ài)因斯坦花了好幾年時(shí)間研究這一點(diǎn)，但未能找出一個(gè)關(guān)

系來(lái)。從愛(ài)因斯坦以后，有好幾百名物理學(xué)家在研究能量的電磁現(xiàn)象。但是即使現(xiàn)在，也很

少有人集中研究重力。把科學(xué)上還沒(méi)有解決的這個(gè)問(wèn)題告訴孩子們也是好的。

鮑勃?福瑟林吉感到，最棘手的方面還是把通過(guò)施以拉力或推力而表現(xiàn)出來(lái)的各種運(yùn)動(dòng)

聯(lián)系起來(lái)，把所做功的各種跡象聯(lián)系起來(lái)。功可以用嚴(yán)格的科學(xué)意義表現(xiàn)出來(lái)：使一個(gè)靜止

的物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，使一個(gè)緩慢運(yùn)動(dòng)的物體加快速度或使一個(gè)快速運(yùn)動(dòng)的物體放慢速度，使朝

某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的物體朝另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。他在思考各種形式的運(yùn)動(dòng)時(shí)，突然記起了孩子們扮

作噴氣飛機(jī)的形象，這使他突然開(kāi)了竅，那些漂浮著的概念和數(shù)據(jù)、信息忽然咔擦一聲對(duì)卜一

了號(hào)。對(duì)鮑勃來(lái)說(shuō)，“改變方向”和“矢量”之間有一個(gè)內(nèi)在的相似之處

一個(gè)例子:矢量的概念

什么是矢量？矢最是含有兩個(gè)因素的量：既包括量的大小，也包括方向。

“?個(gè)人以每小時(shí)四英里的速度步行。”（這不是矢量；這里只有量的大小。）

“一個(gè)人以每小時(shí)四英里的速度朝房子走去?！保ㄟ@是矢量，它既有量的大小，也有方向。）

“這個(gè)孩子搬動(dòng)了一個(gè)十五磅重的包裹?！保ú皇鞘噶浚?/p>

“這個(gè)孩子把包裹舉了起來(lái)0”（不是矢量）

“這個(gè)孩子把十五磅重的包裹舉了起來(lái)。”（矢量）如果?個(gè)人想要考慮改變方向，或不改

變?cè)瓉?lái)方向而改變運(yùn)動(dòng)方式，矢量是一個(gè)有用的概念。比如用一定的速度打出??顆彈子（這

是矢量），它碰擊另顆在運(yùn)動(dòng)著的或靜止的彈子；它們相撞時(shí)同接觸點(diǎn)的切線成一定的角

度。相撞后兩顆彈子會(huì)朝什么方向、以什么樣的速度移動(dòng)呢？或者，我們可以問(wèn)，兩顆彈子

相撞以后以什么樣的矢量運(yùn)動(dòng)呢?孩子們?cè)谕鎻椬拥臅r(shí)候直覺(jué)地感受到這種矢量?？刂戚斎?/p>

的能量從而使之輸出一定的能量是一種動(dòng)覺(jué)的經(jīng)驗(yàn)。矢量也是如此。

鮑勃?福瑟林吉是在思考宇宙空間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，而不是在思考機(jī)械時(shí)，突然悟出矢量的

概念是各種機(jī)械的內(nèi)作的相似之處這一點(diǎn)的。他之所以會(huì)想起宇宙空間這個(gè)參照系統(tǒng)，是因

為他要設(shè)想出一個(gè)輸入的能量等于輸出的能量的情形；換句話說(shuō)，他要尋找?個(gè)情況，摩擦

力只占有用能量的很小很小的一部分。宇宙空間的想法使他想起了吉妮?安德森上的合班課。

一個(gè)繞著軌道飛行的宇宙飛船提供了應(yīng)用矢量概念的一個(gè)有趣的例子。我們假定飛船在

離地球表面五十英里高的軌道上飛行。這條軌道是兩個(gè)具有方向和速度的運(yùn)動(dòng)，也就是兩個(gè)

矢量的結(jié)果。發(fā)射火箭的推力使飛船以每秒鐘五英里的速度沿著?個(gè)平行于地球表面的切線

的方向（一個(gè)矢量）飛行。而與重力的相互作用卻使飛船每秒向地球落下十六英尺（另一個(gè)矢

量）。這兩個(gè)矢量結(jié)果成為一個(gè)圓形的軌道。只要運(yùn)動(dòng)本身不改變，這兩個(gè)矢量就保持平衡。

這種平衡傳達(dá)到宇宙飛船內(nèi)的宇航員身上，就成為失重。如果飛船發(fā)動(dòng)本身的火箭，離開(kāi)原

來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向，這就會(huì)增加速度——增加平行于地球表面切線的矢量。這個(gè)新的矢量和代表

同地球之間相互作用的另一個(gè)矢量會(huì)造成一個(gè)橢圓形的軌道。

宇宙空間的矢量和機(jī)械中的矢量的內(nèi)在的相似之處把兩個(gè)概念聯(lián)系起來(lái),接近了?個(gè)概

念體系。在機(jī)械中，鮑勃在蹺蹺板一頭往下按，會(huì)使雅梅厄往上蹺起來(lái)。這兩個(gè)矢量與鮑勃

和雅梅厄兩個(gè)人離支點(diǎn)的距離及上下運(yùn)動(dòng)距離有關(guān)。輸入的功等于輸出的功。轉(zhuǎn)動(dòng)打蛋機(jī)或

手鉆的把，水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)成了打蛋機(jī)葉片或鉆頭垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。胡桃?jiàn)A子的把手移動(dòng)的

距離很大，而夾胡桃的部位移動(dòng)的距離很小，把胡桃殼夾開(kāi)——這也是一個(gè)矢量的變化。打

蛋機(jī)的汽錘使靜止的樁朝地下運(yùn)動(dòng)很小的距離。

機(jī)械后面的兩個(gè)概念同能量和矢量有關(guān)。現(xiàn)在我們可以看到那張表上概念體系B卜面

那一格里能量的方面。其前概念說(shuō)：從一個(gè)機(jī)械得到的能量不會(huì)超過(guò)輸入給它的能量。

這是最明顯的，可是這只是下面這個(gè)更廣義的概念的一個(gè)部分：

能量從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式時(shí)其總能量是守恒的。肌肉的能量成為機(jī)械能；燃燒

燃料的能量轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。一個(gè)孩子在復(fù)合思維的水平層次，從推力、拉力、點(diǎn)火或??個(gè)落體

想起能量時(shí)，其概念為：能量不是用于使物體運(yùn)動(dòng)，就是用于使它停止運(yùn)動(dòng)。

運(yùn)動(dòng)的改變含有矢量的概念，當(dāng)運(yùn)動(dòng)和功（其定義為抗力或推力乘以表示方向和量的距

離）有關(guān)時(shí)更是如此。

一些互相關(guān)聯(lián)的概念可能會(huì)涉及到另一個(gè)概念體系。概念體系C說(shuō)：

生物和其環(huán)境互相交換物質(zhì)和能量。

在我們舉的例子里，環(huán)境用的是人的肌肉，當(dāng)然，人的肌肉的能量的來(lái)源可以追溯到太

陽(yáng)的能量，概念體系C表示了另一個(gè)有關(guān)的前概念的陳述：［綠色植物］從太陽(yáng)吸收輻射能是

一切生物生長(zhǎng)和生存的基本。

這些就是和機(jī)械有關(guān)的能量及矢量跟和人在太空中有關(guān)的能量和矢量之間的內(nèi)在的相

似之處。

矢量可以發(fā)展成非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)（四元數(shù)），可是在簡(jiǎn)單的形式上，可以成為二年級(jí)小學(xué)

生的思維的一部分。本書(shū)的附錄二有孩子們發(fā)展矢量概念的?些例子。

現(xiàn)在輪到你了

設(shè)法找出一個(gè)概念系統(tǒng)，使之能包括考察擺的時(shí)候觀察到的下述各種現(xiàn)象，是測(cè)驗(yàn)?zāi)隳?/p>

否建立起一個(gè)包括能量和矢量的概念的一個(gè)辦法。觀察擺的運(yùn)動(dòng)，設(shè)法就你看到的現(xiàn)象提出

關(guān)于矢量和能量的概念。做個(gè)至少長(zhǎng)一碼的擺，最好固定在一個(gè)有坐標(biāo)的板架上。把擺錘

拉到A的位置。放手時(shí);擺錘在另一側(cè)會(huì)升高多少？在B點(diǎn)插一個(gè)木塞，擺繩運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受

阻，把擺錘仍然拉到A的位置，再放手時(shí)擺錘又會(huì)升到什么位置？把木塞從B點(diǎn)撥出，塞

到C點(diǎn)，重復(fù)剛才的做法，然后再把木塞換到D點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，會(huì)發(fā)生什么情況？設(shè)法構(gòu)思

一個(gè)模型，用矢量和能量解釋這些現(xiàn)象。

吉妮?安德森的概念

吉妮?安德森經(jīng)歷了一個(gè)不同的過(guò)程得到概念體系。

學(xué)校的教員每周碰頭會(huì)之前，阿切克先生安排讓教師們休息一會(huì)兒，喝喝茶，吃點(diǎn)點(diǎn)心。

那是鮑勃?福瑟林吉領(lǐng)悟出自己的概念體系問(wèn)題之后的那個(gè)星期一下午，他找到了安德森太

太，謝謝她上的合班課為他解決科學(xué)問(wèn)題提供了啟示。他解釋了所發(fā)生的?切。

“我知道你經(jīng)歷的過(guò)程，”她回答說(shuō)，使他有點(diǎn)吃驚?！拔胰ツ晗奶煊羞^(guò)一個(gè)類似的經(jīng)歷?！?/p>

“你也有過(guò)？”

”你記得我參加了?個(gè)訓(xùn)練班去學(xué)習(xí)新的教授科學(xué)的方法嗎？”“記得，你還做過(guò)一次報(bào)告

呢！”

“在有一次聽(tīng)講時(shí)，我明白了我只給了孩子們生物方面極有限的經(jīng)驗(yàn)，本來(lái)在同樣的時(shí)

間里，花同樣的精力，可以使他們的思想豐富得多?！?/p>

“我一直認(rèn)為生物是你的拿手好戲。我到你房間去時(shí)曾絆在豚鼠上過(guò)，還幫你在走廊里

抓過(guò)鴨子。我還記得去年勞拉在你班上上課時(shí)多么地高興。你允許她把裝有蝴蝶的籠子帶回

來(lái)，觀察大蝴蝶從蛹里鉆出來(lái)?！?/p>

“盡管有這么多經(jīng)驗(yàn)，我在那個(gè)訓(xùn)練班上才意識(shí)到，雖然我讓孩子們經(jīng)受了許許多多的

經(jīng)歷，他們也知通了許多事實(shí)……”

“他們還把這些都編成舞蹈，寫進(jìn)詩(shī)歌，畫(huà)進(jìn)圖面……”

“盡管這樣……可是……很少有什么思維！”

“噢？"

“一切都是孤立的，除了感情上以外。因此和其它的課扯不到一塊?！薄澳且呀?jīng)夠多的

了?！薄笆堑?，可是我仍然只是用了一種擬人的方法——恐怕有一點(diǎn)兒從感情出發(fā)。我確實(shí)相

信孵蛋的鳥(niǎo)愛(ài)護(hù)自己的蛋。小鵝天生害怕老鷹，有的動(dòng)物知道貯藏食物準(zhǔn)備過(guò)冬，那都是本

能在起作用?！薄暗纫坏?。鳥(niǎo)沒(méi)有孵窩的本能？”

“看來(lái)，研究的動(dòng)物越多，環(huán)境在理解它們的全面發(fā)展方面的重要性就越大?！?/p>

“和孩子們一樣。”

“正是這樣。我有一個(gè)關(guān)于學(xué)校的作用的全面的概念：學(xué)校應(yīng)該提供一個(gè)環(huán)境，讓孩子

們?cè)诟星樯?、身體上、智力上都能發(fā)展……可是不知道怎么回事，我從來(lái)沒(méi)有把這個(gè)概念用

于動(dòng)物或植物，盡管現(xiàn)在看來(lái)十分明顯?！薄笆裁疵黠@？”鮑勃禁不住感到情緒有點(diǎn)低落，他一

直沒(méi)有注意到他領(lǐng)域里“明顯的”東西呢！

“你可以說(shuō)我有一個(gè)次概念——如果有這樣種東西的話——?jiǎng)又参锓敝澈蟠?，還有一

點(diǎn)，生物所處的環(huán)境造成生物生長(zhǎng)方式的某些不同。可是那年夏天突然使我明白的是，任何

生物，由于其遺傳性，也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，正如環(huán)境影響生物一樣。

“你是說(shuō)，鴨子使你的學(xué)生們改變了？”

“啊，那個(gè)！我想是的?？墒俏业男赂拍畋饶莻€(gè)要大。我突然認(rèn)識(shí)到，所有的生物都要

從它生活的環(huán)境取得食物和空氣……這就改變了環(huán)境……然后又以排泄出的廢物還給環(huán)

境……又一次使環(huán)境改變……而當(dāng)生物死了以后，它們就成為環(huán)境的?部分?河貍在住處筑

壩時(shí)使樹(shù)和水流發(fā)生了改變；草使表土不會(huì)流失；微生物改變腸內(nèi)的食物——幾乎所有的一

切都是遺傳和環(huán)境的連鎖。這是一個(gè)很大的、無(wú)所不包的想法！”吉妮舉起手里的茶杯在空

中劃了一個(gè)大圈，表示其范圍大的程度，茶水濺了出來(lái)。

“呵！”鮑勃喊了起來(lái)，一邊想道，這杯茶也是一個(gè)矢量的例子，他大聲說(shuō)：“你的新概念

對(duì)你給七歲的孩子們上的課會(huì)有什么影響呢？我希望你不要把那些活動(dòng)砍掉！”

“哦，不會(huì)的！學(xué)生來(lái)不僅僅是得到一些經(jīng)驗(yàn)，我還要提供一個(gè)尋找那些從遺傳來(lái)看很

相象的生物的不同點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，以豐富他們的觀察和思維。比如說(shuō)，帶他們?nèi)ミM(jìn)行大自然遠(yuǎn)足

時(shí)，不僅僅是讓他們收集各種東西，我想他們可以尋找因生長(zhǎng)在不同的條件卜表現(xiàn)出不同的

特點(diǎn)的同類植物：需要光線的植物在樹(shù)陰里會(huì)長(zhǎng)得很高。然后我們可以注意一下快死的和已

死的植物，它們會(huì)成為新的生長(zhǎng)著的植物所需的腐殖質(zhì)。一塊鵝卵石在水里被沖刷的時(shí)間越

長(zhǎng)，它就越光滑。當(dāng)然，這不是生命，可是你在大自然遠(yuǎn)足中也會(huì)發(fā)現(xiàn)它們。你可以看看它

們?cè)阡鰷u中發(fā)生什么情況！”“你是指坑洼一類的名堂？”“不錯(cuò)，然后，可以講述蚯蚓的作

用……簡(jiǎn)直太有意思了?！?/p>

“再跟我解釋?下鳥(niǎo)孵窩的事。那不是本能？哎？”

“我們聽(tīng)說(shuō)那是丹尼爾?萊爾曼博士和幾個(gè)合作者進(jìn)行的專門研究。他們讓鴿子進(jìn)行交配，孵

了一窩小鴿子。我想是為了確信它們會(huì)孵窩。然后他們把這些鴿子隔離三到五星期。這之后，

他們把一窩蛋交給母鴿子，母鴿子不肯孵。更奇怪的是，那些母鴿子甚至不排卵?？墒且桓C

蛋交給一對(duì)交配過(guò)的鴿子，兩只鴿子都會(huì)孵蛋，母鴿也會(huì)排卵。不僅如此，如果在給它們以

鳥(niǎo)窩和蛋之前，在它們的籠子里放上一些搭窩的材料，大多數(shù)鴿子看到蛋后也會(huì)孵，并且會(huì)

有更多排卵。通過(guò)解剖私試驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)雄鴿的在場(chǎng)實(shí)際上能刺激母鴿，使之產(chǎn)生一種激素；

看來(lái)這是一切的起因?！薄疤幸馑剂?，看來(lái)我們?cè)谖锢韺W(xué)上應(yīng)用的相互作用的想法對(duì)生物學(xué)

也有用。那么，那些鵝呢？”他們周圍的教員們都動(dòng)了，大家朝椅子走去。吉妮說(shuō)：“我會(huì)找

一下參考材料，把它給你的。”鮑勃和吉妮找了兩個(gè)座位坐下來(lái)準(zhǔn)備開(kāi)會(huì)。

和科學(xué)概念有關(guān)的結(jié)構(gòu)

—（美）蘭本達(dá)《小學(xué)科學(xué)教育“探究一研討”教學(xué)法》

雖然結(jié)構(gòu)和概念有時(shí)可以用作同義詞，我們還是想把它們的意義區(qū)分開(kāi)來(lái)。這兩者都指關(guān)系；可是概念

指導(dǎo)的關(guān)系總是抽象的，而結(jié)構(gòu)指的關(guān)系的可以是抽象的，也可以不是抽象的。一幢建筑物的結(jié)構(gòu)是具體

的，這里不能用概念這個(gè)詞。但是思想的結(jié)構(gòu)卻是抽象的，例如我們講到邏輯時(shí)提到的（在邏輯系統(tǒng)中的

關(guān)系形式可以稱之為概念；這里這兩個(gè)詞可以用作同義詞）。一種分類，正如我們剛才所見(jiàn)的，有一個(gè)結(jié)構(gòu)

—一種關(guān)系的型式一但那并不是概念。因此，結(jié)構(gòu)所包含的意思比概念要廣，因?yàn)樗瓤梢杂糜诰唧w

的事物，也可以用于抽象的事物。而概念則總是抽象的。

科學(xué)上的概念有其本身的等級(jí)制度。關(guān)于宇宙自然界的最高的抽象可以稱作概念體系。學(xué)者們對(duì)如何

系統(tǒng)地闡述這些體系和究竟劃分為幾個(gè)基本體系，各有不同的方法。可是我們發(fā)現(xiàn)，這些概念體系都以宇

宙自然界的三個(gè)主要方面為中心：泛指的宇宙，質(zhì)量一能量，生物。這三大概念體系可以陳述為：

1.宇宙處于永恒變化之中。

2.宇宙的總的質(zhì)量和能量是守恒的。

3.生物處于不斷的變化之中。

這每個(gè)體系都包含著許多概念。每個(gè)概念代表著一種抽象的形式，一種抽象的相互關(guān)系，在概念的

等級(jí)制度中有著自己的位置。比如磁性屬于電磁的范疇，而電磁又屬于電磁波譜范疇，后者又屬于質(zhì)量-

能量概念體系（見(jiàn)前第2條）。這些關(guān)系可以很方便地用概念和從屬概念表達(dá)出來(lái)：我們把磁稱為電磁這個(gè)

概念的從屬概念；把電磁稱為電磁波譜這個(gè)概念的從屬概念?！案拍睢?、“從屬概念”這些概念是用來(lái)表明在某

種特定情況卜.的關(guān)系的。它們用起來(lái)很方便，但并不說(shuō)明其在自然界等級(jí)制度中的任何位置。

《里面是什么？》那堂課所使用的那四材料的“幕后”結(jié)構(gòu)是：通過(guò)觸和聽(tīng)覺(jué)可以感受到看不見(jiàn)的物體

的存在。該堂課的第一部分處理那些可以摸得到的、透過(guò)棕色的紙口袋能發(fā)出聲音的那些熟悉的東西。從

統(tǒng)計(jì)上講只有?定的可能性能推斷出這些東西的存在和特性。同樣，塑料口袋里的空氣也是看不見(jiàn)的，但

是可以感覺(jué)到，也可以使之發(fā)出聲音來(lái)。在這里，孩子們開(kāi)始知道了口袋里面有空氣，但是他們推斷出了

空氣是一種物質(zhì)性的東西——它可以象蘋果或土豆?樣表現(xiàn)自己的存在。

最后一點(diǎn)事實(shí)孩子們沒(méi)有表達(dá)清楚：它是從材料的“幕后”關(guān)系型式推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)果。這一結(jié)構(gòu)和看不

見(jiàn)的氣體也是由物質(zhì)組成的這份屬概念有關(guān)。個(gè)范圍更大的概念會(huì)說(shuō)：氣體是由運(yùn)動(dòng)著的微小的物質(zhì)

顆粒組成的。在關(guān)于質(zhì)量一能量這一概念體系下，這一點(diǎn)可以更抽象地概述為：“宇宙間質(zhì)量和能量的總和

始終是個(gè)常數(shù)（是守恒的）?！币?yàn)檫@堂課的第?部分和第二部分的關(guān)系型式是類似的，所以孩子們講起

空氣時(shí)，好象空氣也是一件東西，一件實(shí)體的“東西”。如果不使用那些材料，或者沒(méi)有瑪麗?史蒂文斯安排

的那種經(jīng)歷，孩子們不會(huì)認(rèn)為空氣可以和蘋果、土豆一起排列，是?種實(shí)質(zhì)性的東西，種物質(zhì)。物質(zhì)的

特性是科學(xué)的一個(gè)基本概念。使用口袋的那次經(jīng)歷使孩子們?cè)谳^小的范圍內(nèi)知道了關(guān)于質(zhì)量一能量這個(gè)宏

大的概念體系，為將來(lái)進(jìn)?步發(fā)展奠定?個(gè)良好的基礎(chǔ)。（在第五章里我們就下?步可做些什么提出了一些

建議。）通過(guò)結(jié)構(gòu)，材料揭示了一個(gè)現(xiàn)象：空氣是物質(zhì)，它能夠做（或者能夠用以做）固體物質(zhì)做的事。而

這一點(diǎn)是物質(zhì)特性的一個(gè)從屬概念。

現(xiàn)在請(qǐng)考慮一下這樣一組東西：一盆水、一個(gè)軟木塞、一小塊木頭、?顆彈子和一只油泥做的小球。

這一組材料后面有什么結(jié)構(gòu)呢？把它們放入水中會(huì)揭示什么關(guān)系形式呢？顯然，有些會(huì)浮、有些不會(huì)。我

們能不能把我們對(duì)這種形式的感性認(rèn)識(shí)再提煉一下呢？可以在幾個(gè)層次上做到這一點(diǎn)。我們將在下兩節(jié)里

對(duì)此進(jìn)行研究。在往下看之前，你能想出領(lǐng)悟這一型式的辦法嗎？

孩子們也許會(huì)說(shuō)，重的東西沉下去，輕的東西會(huì)浮在水面。這是這一型式的一部分，這些物體和水的

關(guān)系的?個(gè)部分。如果我們?cè)偌由?小塊比那個(gè)軟木塞和木塊都輕的油泥，我們就得想出一種新的型式來(lái)。

如果我們想揭示一種更能說(shuō)明問(wèn)題的關(guān)系，我們可以再加上一只乒乓球、一只和乒乓球同樣大小的泥球、

一團(tuán)揉成拳頭一樣大小的鋁箔、一塊石頭，以及一塊切成同那塊石頭一樣大小、一樣形狀的海綿。這樣就

會(huì)揭示另一個(gè)現(xiàn)象：同樣大小的東西，重的下沉，輕的浮著。如果要孩子們想辦法讓那塊油泥浮起來(lái)，他

們最終會(huì)把它捏成一個(gè)船的樣子。樣子變了，可是重量沒(méi)有變；大一些的孩子就會(huì)去尋求一種新的型式！

如果我們把上面講的材料同時(shí)交給孩子們，孩子們就會(huì)提出許多表達(dá)他們的發(fā)現(xiàn)的說(shuō)法和許多有創(chuàng)見(jiàn)的回

答，而這些又會(huì)提出新的問(wèn)題。這些材料使孩子們都卷入了進(jìn)去，在許多層次上對(duì)他們有意義；這些材料

揭示了許多相關(guān)的型式，但是使阿基米德大傷腦筋的、要他判定希隆國(guó)王的王冠是不是純金的問(wèn)題，仍沒(méi)

有得到解決。這一經(jīng)歷將成為使人努力從事科學(xué)的一種激勵(lì)。

漂浮,這些型式都與之有關(guān)的這個(gè)概念，可以用一個(gè)問(wèn)題表現(xiàn)出來(lái)一什么材料在什么流體中會(huì)漂??？

—而回答可以廣泛適用于各種情況一比重小的物體會(huì)浮在比重大的流體匕（比重指物體的重量和其體

積的比值。）

因?yàn)檫@一概念關(guān)系到物體的比重和流體的比重，在一定的時(shí)候必須提供不同的流體。如果我們提供若

干個(gè)煮雞蛋、-一罐清水、一罐很濃的鹽水，這些材料就會(huì)迫使孩子們?nèi)タ紤]流體和放在流體里的東西之間

的關(guān)系。也可以用許多不同原料（如木頭、鋁、塑料、銅等）做成的同樣大小的小立方體，裝在小瓶里的

水、食鹽水和油；還可以準(zhǔn)備一架天平和一些中空的立方體容器，以便用以比較各種物體和流體的比重。

物體之間相互關(guān)系的型式所體現(xiàn)的概念引導(dǎo)我們?nèi)ミx擇更復(fù)雜的材料，以促使孩子們進(jìn)一步去思考。

在本書(shū)里，我們將按次敘述孩子們使用各種材料，通過(guò)許多概念層次討論材料結(jié)構(gòu)幾個(gè)方面的發(fā)展。

漂浮這個(gè)概念是一種物質(zhì)特性的表示，和關(guān)于空氣的那次經(jīng)歷屬于同一個(gè)概念體系。沉和浮還有另一

個(gè)因素：東西為什么會(huì)沉呢？宇宙飛船在繞地球的軌道上飛行時(shí)，飛船艙里的任何東西都不會(huì)沉。我們需

要有重力！從這一觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，漂浮的概念可以歸納入宇宙處于永恒變化之中這一概念體系之下；永遠(yuǎn)變化

的因素之一是物體之間的萬(wàn)有引力。

因此，材料必須組成和概念有關(guān)的結(jié)構(gòu)。它們還必須有吸引力，這樣才會(huì)給孩子們提供一種參與進(jìn)去

的經(jīng)歷；當(dāng)然，這就意味著有些相互作用的現(xiàn)象的形式，必須是孩子們有能力發(fā)現(xiàn)得了的。（本書(shū)第三章和

第六章都談到了形成概念的能力的遺傳性的發(fā)展。）

如果要產(chǎn)生成功的學(xué)生情境，為孩子們選擇材料還要考慮到一個(gè)更重要的因素。舉個(gè)例說(shuō)，在沉和浮

那次活動(dòng)中，除了剛才提到的東西外，再給孩子們個(gè)氣球。孩子們會(huì)干什么呢？他們把氣球放在水盆上，

人靠在氣球，這樣水就會(huì)溢出來(lái)！使水流到地板上成為一個(gè)更有趣的經(jīng)歷，從心理學(xué)來(lái)說(shuō)，比那個(gè)使阿基

米德光著身子跑過(guò)亞歷山大城的大街，大喊“我想出來(lái)了！”的問(wèn)題更有趣。但從課堂管理來(lái)說(shuō)，我們發(fā)現(xiàn)

在這一活動(dòng)中最好不要用氣球。

用短截的飲用麥管來(lái)進(jìn)行表面張力的試驗(yàn)也許是合適的，特別是在用肥皂水作為試驗(yàn)材料之?時(shí)。但

是麥管和肥皂水會(huì)使人想起吹泡泡一確實(shí)，那也是表面張力的一種形式，但在孩子的集會(huì)上，這是一種

有意思得多形式！

因此，選擇材料時(shí)既要以它們和重要的科學(xué)概念有關(guān)作為基礎(chǔ)，也要照顧到它們對(duì)孩子們可能具有的

心理上的含義。

在選擇材料時(shí)，你怎樣發(fā)現(xiàn)可能會(huì)引起轉(zhuǎn)移目標(biāo)的活動(dòng)呢？一個(gè)辦法是從一個(gè)孩子的角度來(lái)看看這些

材料。但是在最后選定之前進(jìn)行了實(shí)際試驗(yàn)還是必要的?？梢阅眠@些材料在某個(gè)小組的孩子中試試看，

或者更勇敢些，在你班上試試看，只要心里知道也許達(dá)不到這一結(jié)構(gòu)所包含的目標(biāo)就行。

選擇合適的有結(jié)構(gòu)的材料要求懂得科學(xué)，要求同孩子間有敏感的關(guān)系，還要求對(duì)這種教學(xué)法有相當(dāng)?shù)?/p>

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這是很費(fèi)時(shí)間的。好在全國(guó)的出版社和聯(lián)邦提供資金的一些機(jī)構(gòu)都在研究發(fā)展新的教學(xué)大綱，

在生產(chǎn)各種各樣的材料。這些材料中，有許多都可以用來(lái)讓孩子們進(jìn)行自由探究。很快，你自己的經(jīng)驗(yàn)也

會(huì)提出改變和改進(jìn)，甚至提出新的發(fā)展來(lái)。你也許會(huì)設(shè)計(jì)出新的成套的材料來(lái)，從而對(duì)別的教師作出貢獻(xiàn)。

《我明白了！我懂得它為什么會(huì)浮了》

黛安娜?羅斯太太在把透明的塑料盆裝上三分之二的水時(shí)，手有些發(fā)抖。她把塑料盆放在兩張鋪有報(bào)紙的

桌子上。她教的一年級(jí)的學(xué)生們?cè)诨丶页晕顼埱鞍褍蓮垉蓮埖淖雷硬贾贸闪恕翱茖W(xué)站”。她給每個(gè)“站”都放了

一小堆紙餐巾，一面想著，不知道這些紙餐巾是否夠用來(lái)擦掉孩子們將要弄得到處都是的水。她走過(guò)盥洗

室時(shí)不自主地看了一眼，濕拖把仍在老地方。帶拖把來(lái)是她自己當(dāng)幼兒園教師時(shí)就養(yǎng)成的習(xí)慣?？赡鞘呛?/p>

久很久以前的事了一一那時(shí)兩個(gè)上高中的兒子和一個(gè)上初中的女兒還沒(méi)有出生呢。當(dāng)這所學(xué)校的主管人得

到批準(zhǔn)，可以為低年級(jí)招收一些當(dāng)過(guò)老師的母親，訓(xùn)練用現(xiàn)代教學(xué)方法，這時(shí)羅斯太太意識(shí)到，她重操舊

業(yè)的時(shí)候到了。

那個(gè)大學(xué)專修班里有一切顯得那么不一樣。當(dāng)然，跟象她一樣的母親們一起學(xué)習(xí)有關(guān)教育的最新的設(shè)

想是十分鼓舞人心的?？墒窃瓉?lái)保險(xiǎn)的那一套做法老是要回來(lái)?！皩?duì)誰(shuí)保險(xiǎn)？”她為了制約自己而自問(wèn)。然

后她可以回答：“對(duì)我?！币婚g安靜的教室，里面坐著一班聽(tīng)話的孩子。他們訓(xùn)練有素，組織得很好、為許

多精巧的設(shè)備而感到興奮。這些設(shè)備常常是她自己發(fā)明的。她在布告欄里受過(guò)表?yè)P(yáng)，參加過(guò)模范家長(zhǎng)晚會(huì)，

令人羨慕地為校長(zhǎng)帶到幼兒園來(lái)的要人們做過(guò)表演。

學(xué)年快結(jié)束時(shí)，她還在她幼兒園的班上做過(guò)沉和浮的實(shí)驗(yàn)。她在講臺(tái)上放了一只倒放著的紙板盒，盒

子上面放著一只大魚(yú)缸，所有的孩子不用跑近來(lái)都能看清楚。她總是準(zhǔn)備了足夠數(shù)目的東西，讓每個(gè)孩子

都能到把一樣?xùn)|西放進(jìn)魚(yú)缸里去。放了幾樣?xùn)|西，她就讓大家猜猜卜一一樣?xùn)|西會(huì)沉還是會(huì)浮。孩子們總是

亂猜一氣?！拔铱催@不能稱作為‘預(yù)言'，"她想道。她最近才知道“預(yù)言”應(yīng)該是孩子們必須竭力仿效的一步科

學(xué)程序。

當(dāng)各種東西被分成兩類，分別放在“沉”和"浮"兩個(gè)牌子下之后一學(xué)到了什么呢？黛安娜后來(lái)回想時(shí)

（她常常回想），曾認(rèn)為有些孩子只有在被叫到名字，走上小梯子把一樣?xùn)|西放進(jìn)魚(yú)缸時(shí)，思想上才處于積

極狀態(tài)一那時(shí)她認(rèn)為這是一個(gè)挺不錯(cuò)的、有用的吸引?？墒寝D(zhuǎn)過(guò)去之后還有什么可希望的呢？至少那些

可能會(huì)促使孩子們進(jìn)一步思考、讓他們自己動(dòng)手去試試看的問(wèn)題，并沒(méi)有給人以啟發(fā)，不知接卜.去的課該

怎么上才好。好幾年來(lái)她一直把一碗水和各種東西放在教室的科學(xué)角上?？墒呛⒆觽兯龅闹皇前涯切〇|

西扔口去再撈出來(lái)而已。這也能算是有價(jià)值的經(jīng)歷嗎？也許是的?？墒乾F(xiàn)在她的一年級(jí)全班學(xué)生將投入各

種東西。

此時(shí)，羅斯太太正在各個(gè)“站”上放上塑料袋裝的各種“物體”。這些材料和她在幼兒園用的不太一樣。她

學(xué)會(huì)了?個(gè)不同的選擇原則。當(dāng)然，仍需要?些會(huì)沉的東西和會(huì)浮的東西。但是現(xiàn)在的想法是要選既會(huì)沉

又會(huì)浮的東西，比如泡沫塑料，開(kāi)始是浮的，慢慢會(huì)沉下去。還需選要它沉就沉要它浮就浮的東西。對(duì)了，

要控制環(huán)境。讓孩子們有種感覺(jué)：他們?cè)谶@個(gè)小天地里，在這個(gè)各種物體相互作用的小系統(tǒng)里處于主宰

的地位。因此，塑料口袋里除了頭發(fā)卡子、海綿、鑰匙、彈子、乒乓球、軟木塞、開(kāi)瓶器和小木條之外，

還有開(kāi)了個(gè)大孔的乒乓球、威化球和小紙杯。準(zhǔn)備好發(fā)給學(xué)生們的還有一些六英寸見(jiàn)方的鋁箔，肥皂塊。

肥皂！黛安娜對(duì)可能灑開(kāi)來(lái)的肥皂水比對(duì)別的材料可能濺開(kāi)的水更擔(dān)心。她設(shè)想可能會(huì)出現(xiàn)一灘灘的肥皂

沫，孩子們會(huì)洗手，嘻笑打鬧，而不去琢磨沉和浮的事。

在一次科學(xué)討論會(huì)上曾談起過(guò)這一可能性，可是組里的人解釋說(shuō)，對(duì)那些沒(méi)有多少機(jī)會(huì)玩過(guò)水的孩子，

即那些生活在不象中等家庭那樣強(qiáng)調(diào)（有人說(shuō)過(guò)分強(qiáng)調(diào)）清潔的環(huán)境中的孩子，玩玩肥皂泡也許是?種正

當(dāng)?shù)幕顒?dòng)。可是在上科學(xué)課時(shí)不行。最好是讓他們?cè)诓灰绊懮险n時(shí)玩肥皂泡。如果孩子們因此而想玩“洗

衣盆”游戲時(shí)，他們的興趣就會(huì)被從實(shí)驗(yàn)本來(lái)包含的科學(xué)轉(zhuǎn)移開(kāi)，就不會(huì)去思考為什么象牙牌肥皂會(huì)浮，而

別的肥皂卻會(huì)沉。如果把發(fā)給學(xué)生的肥皂切成小塊，等其它材料已引起他們對(duì)沉和浮有足夠興趣時(shí)再發(fā)給

他們，他們會(huì)更專心地研究沉浮的問(wèn)題。為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，羅斯太太決定采取這兩個(gè)措施。她不相信生活節(jié)

儉的階級(jí)的任何人都想要弄好多肥皂泡！她的講桌上還留著一堆鋁箔方塊和一個(gè)紙盤，紙盤上放著許多小

長(zhǎng)塊的象牙牌肥皂和些切成同樣大小的另一種白肥皂。這兩種看起來(lái)十分相象然而比重不同的肥皂將是

關(guān)鍵之一，會(huì)促使孩子們?nèi)ニ伎紩?huì)沉的物體和會(huì)浮的物體之間的區(qū)別。

“這些就是我的?年級(jí)的可愛(ài)的學(xué)生，都準(zhǔn)備好進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了吧，”她同門外那兩排安靜的孩子們打了招

呼，他們是由一個(gè)六年級(jí)的班長(zhǎng)整的隊(duì)?！澳銈冎肋@個(gè)新地方和將跟你們一起工作的委員會(huì)?？纯茨銈兡?/p>

用我放在你們桌上的東西發(fā)現(xiàn)什么意想不到的事?！彼尯⒆觽兯膫€(gè)四個(gè)地走進(jìn)教室，把編在?個(gè)實(shí)驗(yàn)組的

孩子們叫到一起。

孩子們立刻熱切地忙開(kāi)了。不錯(cuò)，所有的東西都被扔到了盆里，可是??會(huì)兒乂撈了出來(lái)。每個(gè)孩子好

象都在選擇組東西，用不同的辦法進(jìn)行試驗(yàn)。然后孩子們?nèi)齼蓛傻鼗ハ嘟粨Q所得到的結(jié)果，并開(kāi)始爭(zhēng)

論起來(lái)。羅斯太太很快給各組發(fā)了一些鋁箔，輕輕地說(shuō)：“也許你們會(huì)用到這個(gè)？”爭(zhēng)論立刻停止了，孩子

們又用新的路子進(jìn)行試驗(yàn)。

當(dāng)肥皂塊被放到學(xué)生們的桌上，孩子們進(jìn)一步自己按自己的路子進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，羅斯太太感到了真正的

激動(dòng)。孩子們?nèi)魺o(wú)其事地把肥皂扔進(jìn)水里，然后等待著。不正常了，出現(xiàn)了意想不到的情況，兩種肥皂的

表現(xiàn)不一樣。所有的孩子都把注意力集中到肥皂上來(lái)，用剛才試驗(yàn)別的材料的各種方法去擺布肥皂：一會(huì)

兒包進(jìn)鋁箔，一會(huì)兒又拿出來(lái)；一會(huì)兒和彈子一起入進(jìn)小紙杯，紙杯沉下去后又被拿起來(lái)漂浮在鋁箔做成

的小筏子上；有的孩子則彎起手指勾住肥皂，輕輕地浸入水下一點(diǎn)點(diǎn)，好象一個(gè)老師在鼓勵(lì)一個(gè)孩子游泳。

每一塊肥皂都被摸過(guò)、聞過(guò)，成為討論的話題，最后被遺棄。

這時(shí)候，羅斯太太組織了研討會(huì)。肥皂被從水里撈起來(lái)放在餐巾紙匕以免使水變渾濁。課桌都被挪

到教室中間排在一起。孩子們靠墻坐成一個(gè)大圓圈，離那些材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)的。

“讓咱們互相交換一下彼此的發(fā)現(xiàn)，”羅斯太太開(kāi)始說(shuō)道，"你們每個(gè)人想出一點(diǎn)重要的、想對(duì)大家講的

發(fā)現(xiàn)。我們順次序講，這樣每個(gè)人都會(huì)輪到。讓我們從迪克開(kāi)始?！钡峡耍何沂裁匆矝](méi)有發(fā)現(xiàn)。

羅莎：彈子一下子就沉到了缸底。

雷克斯：威化球里可以盛水。

迪克：威化球會(huì)沉。

伯特：不對(duì)，它會(huì)浮。

羅斯太太：其他人發(fā)現(xiàn)的結(jié)果怎么樣？

看來(lái)班上有兩種意見(jiàn)，于是羅斯太太建議迪克把威化球扔進(jìn)一只盆中，讓大家都能看到。

迪克：它象一只船那樣浮著，它的一部分沉在水里，一部分浮在水上。一只正規(guī)的球也是這樣的。（他

的聲音變得激動(dòng)起來(lái)。）所以，任何東西都有一部分，那怕是一小部分，是沉的，不然其它部分就不會(huì)浮在

水面上。威化球沉在水里的那部分里進(jìn)了水。

查利：船有一部分沉在水里，這使得船更重。

格特：是水使威化球變重的嗎？不是因?yàn)檫@樣?來(lái)球才會(huì)浮的嗎？

羅斯太太：假如我把威化球切開(kāi)，切下扁扁的一片，這樣它就不能盛水了。你們說(shuō)這一片會(huì)浮還是會(huì)

沉？

這一次，班上仍然有兩種看法：教師切下了一塊，放進(jìn)水里。為了看清楚，孩子們的身體都往前湊。

教師讓格特走進(jìn)一點(diǎn)，看看清楚，然后把看到的告訴大家。

格特：它是浮著的，可是很低?？梢?jiàn)水沒(méi)有使它沉下去。但是當(dāng)我把乒乓球灌滿水后，它卻沉了下去。

卡茜：我的沒(méi)有沉。

羅斯太太：格特和卡茜，你們倆都來(lái)給大家表演一下你們的乒乓球在水里的表現(xiàn)好嗎？

格特：我的乒乓球里有個(gè)氣泡，也許這就是它會(huì)浮的原因。

代茜：我的乒乓球有股怪味，我看里面有肥皂。

喬納森：肥皂會(huì)浮。

弗朗：只有一塊是浮的，其余的都沉了。

迪克：我知道為什么。那是象牙牌的。電視上說(shuō)它的純度達(dá)到百分之九十九點(diǎn)的四四，所以會(huì)浮。

大衛(wèi)：還沒(méi)有人講起海綿呢。

羅斯太太：那你給大家說(shuō)說(shuō)吧。

大衛(wèi)：海綿干的時(shí)候是浮的，等到一濕，得，就沉下去了。

格特：我把個(gè)開(kāi)瓶器包在錫紙里，它會(huì)浮?？墒遣话a紙時(shí)會(huì)沉下去。我把肥皂同樣包了起來(lái)，也

會(huì)浮。

謝莉：我想我知道東西為什么會(huì)浮了。

羅斯太太：請(qǐng)你告訴大家。

謝莉：它們會(huì)浮是因?yàn)槔锩嬗锌諝狻?/p>

迪克：象牙牌肥皂沒(méi)有空氣，它沒(méi)有窟窿眼兒。

喬：也許里面注進(jìn)了空氣。

雷克斯：海綿也是這樣的。干的時(shí)候里面有空氣。等到濕了，里面就變成水了。

羅斯太太：你說(shuō)水進(jìn)去時(shí)空氣上哪兒去了？

謝莉：水把空氣趕了出來(lái)，占據(jù)了空氣的地方。

羅斯太太：鑰匙為什么不會(huì)浮呢？

戴尼：里面沒(méi)有空氣。

羅斯太太：我們?cè)鯓硬拍茏屗∑饋?lái)呢？

謝莉：我們要是能把它窩成一個(gè)圓球，里面裝進(jìn)空氣，它也許能浮。

迪克：那鑰匙就用不成了！

卡茜；誰(shuí)聽(tīng)說(shuō)過(guò)了有圓的鑰匙孔呢？

羅斯太太；我看到你們有人設(shè)法讓彈子也浮了起來(lái)。可是一開(kāi)始，彈子和鑰匙一樣是沉的。

戴尼：是我。我把彈子放在小紙杯里，好象乘船似的。然后我又加進(jìn)了幾顆彈子，就通統(tǒng)沉下去了。

謝莉：這和海綿一樣。水把海綿里的空氣趕出來(lái)，它就沉下去了。彈子把紙杯中的空氣趕出來(lái)，杯子

就沉下去了。

最后孩子們一致同意的考察記錄，比孩子們各個(gè)人想的和敘述的要簡(jiǎn)單得多，只有三句話：

里面有空氣的物體會(huì)浮。

重的物體會(huì)沉。

當(dāng)水把物體里面的空氣趕出來(lái)時(shí)，物體就會(huì)沉卜.去。

孩子們能發(fā)現(xiàn)什么

——（美）蘭本達(dá)《小學(xué)科學(xué)教育“探究一研討”教學(xué)法》

什么是“發(fā)現(xiàn)”？

“發(fā)現(xiàn)”在教育中成了一個(gè)時(shí)髦的名詞，在科學(xué)教育中，它更是一個(gè)十分時(shí)髦的名詞一以致我們發(fā)現(xiàn)

許多教科學(xué)課的人都急切地宣稱：“當(dāng)然，我們用的是‘發(fā)現(xiàn)法”因?yàn)椤鞍l(fā)現(xiàn)”這個(gè)詞成了一個(gè)時(shí)髦的同，它

就會(huì)象所有常用的詞那樣，含有許多不同的意義。

為了定出和試驗(yàn)一下“發(fā)現(xiàn)”一詞含有的意義，有必要進(jìn)行一下研究。這一點(diǎn)克朗巴古說(shuō)得很清楚。他

告誡說(shuō)：

我們?cè)陉P(guān)于改進(jìn)教育的那些半流行的論述中，讀到許多不顧一切地贊同通過(guò)發(fā)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行教學(xué)的言論，

但讀到的關(guān)于這種教學(xué)有什么優(yōu)越性以及這些優(yōu)越性在什么情況下能自然增長(zhǎng)的有證明的知識(shí)則如鳳毛麟

角。我們迫切需要研究這其中的正確問(wèn)題并得出可靠的答案。我想，這種研究將會(huì)告訴我們，誘導(dǎo)式的教

學(xué)在課程的任何領(lǐng)域里都有價(jià)值，其作用是特殊的然而都是有限的。研究的目的在于確定這種教學(xué)法的恰

當(dāng)適用范圍和作用。

“發(fā)現(xiàn)”這個(gè)詞在你的心目中意味著什么呢？為什么這里不?口把它說(shuō)出來(lái)呢？為的免得在你念下面兒

頁(yè)時(shí)限制你的思想。

現(xiàn)在，很少人不贊成在教授科學(xué)中用發(fā)現(xiàn)法,但是許多人對(duì)這個(gè)詞都有一定的保留。他們發(fā)覺(jué)必須用“如

果”和“但是”等詞來(lái)修飾該詞的含義。在有些人看來(lái)，“發(fā)現(xiàn)”好象會(huì)造成一種擺脫不了的恐懼，要讓孩子們

去重新發(fā)現(xiàn)全部的科學(xué)史（顯然，直到他們小學(xué)畢業(yè)，他們也趕不上歷史上的亞里士多德！）這也許是

個(gè)夸張，但也不無(wú)道理。我們或許可以用這樣的托辭來(lái)反駁：小學(xué)的孩子們不一定非從最頭上開(kāi)始。也許

他們應(yīng)該從發(fā)現(xiàn)牛頓所發(fā)現(xiàn)的東西開(kāi)始：他們只要花一輩人的時(shí)間就夠了！

在學(xué)習(xí)科學(xué)中有好兒種流行的方法，把“發(fā)現(xiàn)”降到次要的地位，或根本不用它而完全強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的其它

方面，以此來(lái)回避“發(fā)現(xiàn)”一說(shuō)。其中有一種方法強(qiáng)調(diào)說(shuō)，在小學(xué)的科學(xué)教學(xué)中，重要的不在于孩子學(xué)到了

多少知識(shí)，而在于學(xué)會(huì)科學(xué)的程度。用的題材應(yīng)該著重于說(shuō)明合適的步驟或過(guò)程，而不