從一堂課看學生科學思想的裝備

我們發現傳給學生以財富，那么這種財富最終會消亡，傳給學生以知識，那么這種知識最終會被遺忘和落后，傳給學生以能力，那么這種能力如果不能更新最終會衰退。所以傳給學生的應該是智慧，只有智慧財富才能累加，知識和能力才會更新，情感才不會被利用。支撐智慧的則是信念，而科學課的信念就是科學思想，因此裝備學生的科學思想不僅能使學生樹立正確的世界觀和人生觀，還能提高課堂的有效性。

那么怎樣對學生進行科學思想的裝備呢？對于這樣的問題，筆者以華師大版《 科學 》七年級下的《 空氣的存在 》這節課為例，討論一下對學生的科學思想的裝備。

《 空氣的存在 》這節課就教學目標來看，無非是讓學生從空氣是有質量的、空氣是有大氣壓的、空氣能發生對流的三個角度體驗空氣的存在。然而這節課卻能體現很多種科學思想。我們總結了一下一共有以下四種科學思想：時間是證明一切真理的標準，科學的目的在于還原事物的本質，邏輯推理和分析是還原事物本質的工具，判斷事物存在的依據往往可以從事物作用的效果去看。這四種科學思想經常在同一個事物中糾結在一起，共同對一個事物進行作用，而且各種科學思想也是纏繞在一起的，所以很難對它們分割開來論述，下面只能簡要地分析這四種科學思想裝備的過程。

1．時間是證明一切真理的標準

時間是證明一切真理的標準，因為任何真理只有經得起時間的檢驗才是真正的真理，否則就是部分真理或者是謬誤?？諝馐欠裣衿渌奈镔|一樣的的確確存在呢？很多物體確認它的存在可以通過視覺和觸覺以及味覺等直接感受，但空氣卻是無色、無味、透明的氣體，在日常生活中是不易被人們所察覺的，所以要發現它、證明它的存在，肯定有一個歷史的過程，讓學生明了這個過程，立刻就會明確了時間是檢驗真理的唯一標準。

這個過程可以利用投影儀打出標題為《 空氣被發現的旅程 》，大意是：17世紀中葉以前，人們對空氣和氣體的認識還是模糊的，到了18世紀，通過對燃燒現象和呼吸作用的深入研究，人們才開始認識到氣體的多樣性和空氣的復雜性。18世紀初，一位愛好植物學的英國牧師黑爾斯發明了集氣槽，改進了水上集氣法。1772年盧瑟福在密閉容器中燃燒磷，除去尋常空氣中可助燃和可供動物呼吸的氣體，對剩下的氣體進行了研究，發現這種氣體不被堿液吸收，不能維持生命和具有可以滅火的性質，因此他把這種氣體叫做“濁氣”或“毒氣”。同年英國化學家普利斯特里也了解到木炭在密閉于水上的空氣中燃燒時，能使1/5的空氣變為碳酸氣，用石灰水吸收后，剩下的氣體，不助燃也不助呼吸，然后得出結論?？諝獾陌l現經過17~18世紀科學家們的努力才完成的，從今天的角度來認識，他們的結論的確是非常正確的，我們的周圍真實地存在著空氣。

在這里，學生在認識時間是檢驗真理的唯一標準的同時，通過對17世紀、18世紀和現在的時間比較，還確認了時空的概念。

2．科學的目的在于還原事物的本質

空氣是什么？空氣是一種物質嗎？如果是一種物質，那么肯定會表現出諸多的性質，譬如質量和氣壓。所以研究空氣是否有質量和空氣內部是否具有氣壓，其實是還原空氣是一種物質本質。這樣我們就借助于對空氣的質量和大氣壓的探究，貫徹了科學是還原事物本質的思想。

具體方案就以探究空氣的質量為例，在做《 空氣有質量 》的實驗時首先將課本中的兩個空塑料飲料瓶換成兩個排球，因為排球的質量大、彈性好，能儲存較多的空氣，實驗效果明顯。接下來在學生分析出空氣是具有質量以后，就可以引導到具有質量的肯定是物質，由于學生在初一科學課中學過一切的物質都具有質量。那么空氣有質量，它就是一種物質，因此科學是還原事物本質的一門科學。

科學不但可以還原物質的本質，還可以從紛繁復雜的物質表象中還原出物質原有的本質規律。在上《 空氣有質量 》的實驗中，掛上兩只充滿氣的排球后，杠桿是平衡的，將其中一只排球的氣門芯用氣門針松開后，空氣就逸出，拔掉氣門針，杠桿向沒有放氣排球的一端傾斜。用這些現象，就是要還原出空氣有質量的本質規律來。

3．邏輯推理和分析是還原事物本質的工具

邏輯推理能力和分析能力就是科學在還原事物本質時所采用的工具，學生一旦掌握了這個工具，就尋找到了通向科學殿堂的道路。因此，使學生了解和裝備這種科學思想是當務之急的事情。

還是從探究《 空氣有質量 》的實驗開始討論，一般的科學探究包含了以下八個步驟：提出問題、猜想與假設、制訂計劃、進行實驗、收集證據、解釋和結論、反思與評價、表達與交流。這些步驟里無不包含著許多邏輯和分析的內容。

首先是空氣有質量嗎？根據日常生活中煤氣都有質量從而猜想空氣可能是有質量的，接下來怎樣設計實驗論證猜想呢？學生一定會利用已知的知識——天平測量，但這時出現了一個問題，空氣的質量太輕了，無法用實驗室的天平測量出它的質量。怎么解決這個問題，發現了問題的死角，教師就開始引導，天平之所以能夠測量物體的質量，是因為平衡。因為平衡，所以砝碼的質量等于物體的質量。能不能利用平衡的知識設計一個實驗可以證明空氣是有質量，很多同學被教科書中的實驗設計所限制，紛紛提出教科書中的實驗方案。但有一個同學提出用排球充足空氣放在天平的左端，右端用砝碼和游碼平衡。然后將排球放氣，如果平衡沒有打破，那說明空氣沒有質量，如果天平向右端傾斜，說明空氣有質量。教師加以總結修改出一個合理的方案：用杠桿替代天平，左右各掛一個充滿空氣的排球，平衡后，放掉其中一個排球的空氣，觀察實驗現象。

在這里，教師一步緊扣一步，充分運用邏輯和分析的思想，讓學生學會在教師的帶領下領略了一場思維游戲。

4．判斷事物存在的依據往往可以從事物作用的效果去看

判斷空氣是否存在，確實十分困難，因為在常態下空氣是看不到、摸不著的，如何把看不到、摸不著的事物轉化成為看得到、摸得著的東西呢？這就是我們研究科學的一種思想。

《 空氣的存在 》這節課恰巧是通過體驗空氣是有質量的、空氣是有氣壓的、空氣能流動的這三個角度證明空氣的存在，而這三方面也是空氣的三個屬性，或者講是空氣對事物作用的三種效果來論證空氣是存在的。

例如在《 易拉罐被壓扁 》的實驗中，易拉罐為什么會被壓扁？實驗前，在易拉罐里倒進少量的熱水，接著放在酒精燈上燒開，由于水的汽化，易拉罐里的空氣被水蒸氣擠出，代而取之的是炙熱的水蒸氣，最后把易拉罐倒置在冷水里，易拉罐里的水蒸氣就開始液化，使易拉罐內的水蒸氣減少直至易拉罐內形成近似真空，再去比較正常的易拉罐不會被壓扁，因為里面有和外面一樣的空氣，那就很容易得出是由于易拉罐外面的空氣把易拉罐壓扁的，我們把空氣的這種作用效果叫做大氣壓，就因為大氣壓的存在為空氣的存在提供了足夠的證據。最后可以給學生點出一句，判斷事物存在的依據往往可以從事物作用的效果去看。

總之，如果教師每堂都能從武裝學生的科學思想出發，就可以大大提高學生的科學思想水平，也為課堂的有效性打下扎實的基礎。

（作者單位：象山縣外國語學校，浙江 象山，315700）