曾寶俊
“順手牽羊”源于兵家韜略《三十六計》中的第十二計,原文為:“微隙在所必乘,微利在所必得,少陰少陽。”意思是:即使敵方出現的漏洞是十分微小的,我們也必須去利用;即使我方能夠得到的優勢是微不足道的,也必須不失時機地爭取它;放棄了那些看似不起眼的一個個小優勢,也就失去了成就大事業的機會。
“順手牽羊”是個比喻,指意外獲得某種便宜,或毫不費力地獲得某種平常要花大氣力才能獲得的東西。本文所說的“順手牽羊”是一種思想方法,是指利用各種機會獲取知識和信息,隨時捕捉思維的火花;在完成主要任務時,順帶得到一些“副產品”,順便解決以前遺留的問題;從其他學科的研究結論、研究方法中得到啟示,推動科學課教學的進一步研究。
科學教育其實滲透在生活和課堂的每個角落,很多時候“順手牽羊”“順水推舟”,能夠收到較好的教育效果。
一
很多大學問家、科學家都是善于“順手牽羊”的好手。
物理學家伽利略17歲時進入比薩大學學習醫學,他從小就愛思考、好提問。有一天他無意識地走進比薩大教堂,坐在一張長凳上,好奇地環視教堂的一切。突然,大廳中央的吊燈被幾個房屋修理工碰得擺動起來。他被眼前的現象吸引住了,站了起來,兩眼盯著吊燈,右手按住自己脈搏,用跳動的脈搏來計算吊燈擺動的時間。他驚奇地發現,燈開始擺動幅度大,后來擺動的幅度小,但每次擺動的時間都是相同的。這個發現使伽利略激動不已,他收集各種必要的材料,做成各種各樣長短不一、重量不一的擺,然后不停地觀察、記錄、計算,終于得出自己的結論:擺動的周期與擺長有關,與重量和擺幅無關。他的發現改變了當時公認的最具權威的亞里士多德的結論,那時他剛滿20歲。這是一個典型的“順手牽羊”的成果。
已故的美國科學奇才費曼曾回憶他父親如何隨機教導他觀察事物的過程。
父親周末會帶他到林間散步,給他講解樹林里的各種生物,看到小鳥,就教他觀察小鳥在做些什么;看到樹葉,葉片就是他的教材。總之,他們隨機看到的各種事物和現象,都能成為父親教導他的素材。
有一次,父親看到一只小鳥在梳理羽毛,于是“順手牽羊”,要求費曼想想鳥兒為什么要啄羽毛。
費曼說:“也許鳥兒飛行時把羽毛弄亂了。”
父親說:“好,若是這樣,它剛飛過之后會啄得勤些,停留在地面一段時間后便不怎么啄了——你聽得懂我的意思嗎?”
費曼說:“懂了。”
后來他仔細觀察,發現鳥兒在落地時并未啄得勤些。費曼的假設錯了,父親告訴他:“因為虱子在咬它。鳥的羽毛會分泌蛋白質,虱子就是靠吃這種蛋白質的薄片維生的。”
父親進一步解釋說:“虱子的足部還有一種蠟質,一種更小的虱子就吃這個,它們吃下去后,消化不完全,排出一種糖類,細菌就靠這個滋長。”
最后他說:“所以你知道啦!哪里有食物來源,哪里就有某種形態的生物賴以維生。”
費曼的父親采用的策略就是“順手牽羊”,讓費曼接受隨機教學,這是一種隨緣的思考、學習和心智成長。費曼在科學上能有卓越的成就不是沒有原因的。
現在,許多父母對子女的教育都很關心,但觀念往往出現偏差,不少父母教給孩子的往往是目標和欲望。許多父母為孩子買一整套偉人傳記,比如《德川家康》之類的,希望他們向偉人看齊,卻很少在生活中“順手牽羊”地隨機教給孩子正確的觀念、思考方法和為人處世的道理。偉人的典范是遙遠的,促進心智成長的隨機教學才是切實有效的。
二
這是筆者親歷的一個案例。
星期天,家里改善伙食,有雞湯、魚,還有炒菜。飯后女兒擦桌子,突然尖叫起來:“爸爸,你看我擦過的桌子還冒煙呢!”
哦,原來是一陣白色的水汽從桌上騰起。這種現象中隱藏著一個科學道理——桌面的水蒸發,變成水蒸氣,水蒸氣遇冷又凝結成小水滴,這就是白氣——女兒所說的“煙”。
“那不是煙,是水汽。”我糾正了女兒的描述,然后問:“你能解釋這個現象嗎?”女兒一笑,搖搖頭。
當然,她的觀察還沒有那么細致。小孩子常常發現生活中一些特別的現象,這些現象常常引發他們的好奇,但很多時候,他們的好奇會隨著時間和事件的推移而消失,就像一顆偶爾劃過天空的流星,并不會引起一個普通人長久的觀察,而同樣的現象一旦被一個天文愛好者看到,就可能引發一次持久的觀察。要想讓孩子從一個普通的觀察者轉變成一個專業的觀察者,需要引導。
我問:“這是水汽,你再看一看,是整個桌子都在冒水汽嗎?”
“不是!”
桌上“冒煙”的地方是剛才放雞湯的地方,其他地方沒有水汽。女兒顯然沒有發現這個現象,我的發問讓她發現了這個現象,合理的發問可以促使孩子細致地觀察。
我追問:“你對這種現象不覺得奇怪嗎?你發現了什么問題嗎?”
“為什么就一小塊地方冒水汽,而其他地方沒有呢?”
“是啊?為什么呢?”
這時候我就不能解答了,需要她去思考、去猜想。胡適先生有一句名言:大膽地假設,小心地求證!這時候小孩子可以展開他們的想象,結合自己的生活經驗去猜測。果然,女兒說:“我知道了,剛才這里放的是雞湯,這里是熱的!”
熱,這是生活場景的重現,是推論,而不是證據。
“是嗎?這里熱嗎?”我繼續問。
女兒伸手摸了一下,語調顯然提高了許多:“熱的!”她在為自己剛才的猜測得到驗證而驕傲。實際接觸讓她明白了冒起白氣的地方是熱的,但科學論證的邏輯常識告訴我,那里熱并不能證明那里會有水汽產生!于是,我問:“為什么其他地方不冒熱氣呢?”
“其他地方是冷的!”依然沒有論證,只是推論。
剛才女兒的“大膽地假設”已經有了,可是“小心地求證”還沒有。我需要和女兒一起來證明“那個地方冒白氣”是因為“那個地方熱”。
于是,我讓她觀察一段時間,看過一會兒,冒白氣的地方和不冒白氣的地方有什么不同?
過了一會兒,冒白氣的地方水漬已經全干了,留下了一個圓圓的印記,而其他地方抹布留下來的水漬依然存在。
“這個現象又說明什么?”我問。
“冒白氣的地方水蒸發得快,不冒白氣的地方水蒸發得慢。”
“影響水蒸發快慢的原因是什么呢?雞湯?抹布?還是水?”這是一個科學問題,也是一個核心問題。
女兒仔細思考后說:“是雞湯把熱量傳遞到桌上,傳遞到的地方溫度高,溫度高的地方水蒸發快,溫度低的地方水蒸發慢。”
好!已經接近核心概念了!現在需要的是反證:如果冷的地方也變熱了,會不會水蒸發也變快?于是,我們在其他地方放上盛雞湯的平底鍋,不一會兒,凡是放過鍋的地方都冒了熱氣。
女兒終于明白了蒸發和溫度的關系。
我接著給女兒設計了一個實驗:在一個熱水袋里灌滿熱水,貼上一塊濕餐巾紙,測量餐巾紙變干的時間。然后,觀察同樣一張紙,在冷的熱水袋上多長時間會干,這樣可以幫助她對蒸發快慢的概念理解得更透徹。
女兒聽了我的實驗設計,立刻動起手來……
三
科學教師在課堂上如何實施“順手牽羊”的教學策略呢?
很重要的一點是,教師要善于在日常生活中尋找豐富的教學素材。科學實驗是許多科學教學的重要環節,具有引導學生進行科學探究、培養學生科學精神和科學方法的功能。20世紀70年代,我國著名的物理教育家、蘇州大學教授朱正元就基于當時的中學辦學條件,提出了“壇壇罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗”的教育思想,要求廣大中學教師想方設法地把實驗開展起來,讓學生動起手來。他的這一思想在現在仍有很強的現實意義。
隨手取材實驗是指使用身邊隨手可得的物品進行探究活動和各種實驗,是中小學科學實驗教學的重要組成部分。這樣的實驗成本雖低,但智慧、價值不低,不僅能激發學生學習科學的積極性,培養他們的科學精神、科學態度、科學文化素質,而且在培養他們探究能力、創新能力等方面也有著非凡的功效。我們應當鼓勵、引導學生利用身邊的材料,隨手勤做科學實驗,經歷探究的過程,發現和解決問題。
科學源于生活、服務于社會,我們要積極引導學生探究身邊的科學。例如,在農村建房的現場可以觀察:建材的選購、房屋的地基、房屋的設計、如何砌墻、墻體如何保持豎直、沙料運輸方式等,這些都跟物理、化學等知識有著密切的聯系,只要去探究就會有發現。
又如,我們的廚房里就有一些與熱有關的現象:
用爐火加熱鍋底,鍋底要置于火苗的外焰,因為外焰溫度高。
鍋鏟的手柄處常用塑料、木頭等材料,因為它們是熱的不良導體,在使用過程中燙不到手。
往玻璃杯中倒入沸水,為防止玻璃杯破裂要進行預熱,因為杯子內壁和外壁受熱膨脹的程度不同。
要喝涼開水可以將少量開水倒入大碗內,這樣涼得快些,因為表面積大,水蒸發快、降溫快。
往保溫瓶灌開水時,為了保溫,不要灌得太滿,因為不滿時,瓶口有一層空氣,空氣是熱的不良導體,能更好地防止熱量散失。
用油來炸食物而不用水,是因為油的沸點高,食物更容易熟。
再如,從力學角度看:
用筷子夾菜,用到了費力杠桿能夠省距離的知識。
菜刀的刀口磨得很薄,是通過減小受力面積來增大壓強。
炊具的手柄處有花紋,是為了增大摩擦力。
潑水時,是利用水的慣性將水倒出。
用蛋輕敲碗的邊沿,雞蛋破了,說明了力的作用是相互的和碗的硬度大。
人們在不知不覺中使用和應用著科學知識。對于這些科學素材,我們平常要做有心人,多發現、多觀察、多學習、多思考,使之變成學生科學探究的好材料。
一碗米、一盆水、一點小蘇打,生活中的一些簡單材料,通過“順手牽羊”,可以做出很多科學小實驗。比如,找3個饅頭和3個干凈的塑料袋,放在蒸鍋里蒸30分鐘以上(一定要多放一些水,否則會燒干鍋的)。蒸完后,盡快用手在其中饅頭A上按一下,然后認真洗一下手,迅速在饅頭B上按一下,饅頭C不做其他處理。然后將3個饅頭分別用塑料袋封好,一起放到溫暖濕潤的地方。過一段時間,觀察3個饅頭發生了什么樣的變化,這就是一個簡單易做的有關霉菌的實驗。
四
建構主義學習理論認為,人的發展不是一個完全外塑的結果,而是一個在認識實踐中主動建構的過程。創設合理的問題情境,對于激發學生的科學探究興趣,形成積極的學習動機,溝通他們新舊科學知識之間的聯系,聚焦當前所要探究的問題,順利進行探究式學習等,都有著十分重要的意義。科學教師如果能根據教學內容就地取材,創設情境,就能促進學生的積極思維,激發他們的探究欲望。
例如,《大氣壓力》一課,一般會用實驗室里的子母管、馬德堡半球、注射器等儀器來證明大氣壓的存在,且大氣壓很大。這樣做,效果肯定不錯。不過,我有一次“順手牽羊”,用生活中隨手可得的大可樂瓶和一把錐子做了一個實驗,效果奇好。
課前我要求學生帶大可樂瓶和一把錐子,在上課前把可樂瓶灌滿水。上課時,要求學生拿出灌滿水的可樂瓶,我提出問題:“用錐子在蓋子擰緊且在灌滿水的可樂瓶底部鉆個空,會出現什么現象?”學生一片沉默,因為他們覺得我的問題太簡單。
達到了制造懸念的目的后,我就讓學生動手做,提醒他們注意手盡量別擠壓到瓶體,拿瓶子的同學最好手拿在瓶蓋處,結果出乎他們的意料。
于是,師生一起分析現象,學生因此掌握了新知識。接著,我又利用在可樂瓶的側面打孔的實驗,引導學生認識“大氣壓的方向”等。這樣隨手就地取材,創設問題情境,不僅能夠激發學生學習的興趣,引導他們提出問題,激發求知欲,為他們以后的學習做鋪墊,而且能夠培養他們的實驗技能,喚醒他們的認知系統,拓展他們的思維。設計此類小實驗最好以學生能隨手得到的物品為器材,讓每個學生都能動手做實驗。
有時候,教師“順手牽羊”隨手取材,基于生活原型,引出挑戰性問題,引導學生開展科學探究活動,可以培養學生的抽象思維。有的科學概念很抽象,學生比較難理解,這時運用適當的學生實驗,對突破教學難點有特殊的作用。如《杠桿》一課的教學,學生往往很難真正理解一些變形杠桿的支點、阻力點和用力點,無法判斷杠桿是否省力,教師通過視頻演示和純粹的傳授也難以加深學生的理解。為了突破這個教學難點,我在課前“順手牽羊”,搜集了一些生活中的筷子、鉗子、剪刀、鑷子、指甲刀、開瓶器、釣魚竿、鐵鍬等,教學時讓學生在做中學,在動手中認識不同杠桿的支點、阻力點和用力點。同時引導學生運用學到的科學概念,分析自己帶來的杠桿模型,較好地區分了省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿。通過這樣的教學,學生體會到了杠桿在現實生活中的廣泛應用,并通過觀察分析不同的杠桿,體會到杠桿的科學內涵,以及科學源于生活、用于生活。可見,使科學問題生活化,能有效地激發學生的學習興趣,調動他們學習的自主性。
“順手牽羊”的教學策略不必拘于一定的形式,有時可能只是我們隨手可得的一件物品,或是我們人體的一部分,甚至是教師和學生的一個動作,這些都能起到很好的輔助作用。
如學生在判斷“踢出去的足球在空中的受力情況”時,往往會認為足球還受到一個向前的力。為了突破這個難點,我隨手把粉筆向空中一扔,同時設問:“手還能碰到空中的粉筆嗎?”從而使學生體會到足球在空中不受向前的“踢力”,是慣性使得它向前運動。
再如,《測量力的大小》一課,需要用彈簧秤測量一些物體的重力大小,教師就不必在課前準備需要測量的物體,可以讓學生測量身邊的物體重力,這樣做,取材方便,學生興趣高,操作過程簡便,實驗現象明顯、形象直觀,還能引發他們思考,使他們的科學探究向深層次發展。可見,好的實驗是科學教學的法寶,做好實驗是教活、學通科學的正確方法和有效途徑,教師、學生應充分利用手邊的資源,設計一些簡便易行、效果顯著的實驗來提高教學效益。
運用“順手牽羊”策略需要教師具備一定的教學機智。教學機智是教師在教育教學過程中的一種特殊的定向能力,是指教師能根據學生新的,特別是意外的情況,迅速而正確地作出判斷,隨機應變地及時采取恰當而有效的教育措施。運用教學機智,有助于教師解決科學課堂上動態生成性的問題。
在一次課堂教學中,一名女生不小心把溫度計弄壞了,有學生說:“老師說過的,弄壞溫度計要賠的。”還有一些同學在一旁不停地提醒我,好像只有賠償了才公平。女孩的頭低得更下了,悻悻地說:“賠就賠!”我經過調查得知,原來是兩個學生在記錄氣溫時沒有協調好才發生了這個小插曲。我語重心長地說:“現在溫度計已經摔壞了,我們從這件事想到些什么呢?”于是,大家你一言我一語地談到了合作的重要性、動手前要考慮周到、對同學的失誤要寬容……看到學生關注的重點已不在那支壞的溫度計上了,我意味深長地說:“其實,每一件事都不是絕對的。今天這位同學摔壞了溫度計,從這件事上你們知道了做事的態度,知道了怎樣待人,這對我們未必不是一件好事。若是開動腦筋,我們還可以從這支壞的溫度計上挖掘更多的積極因素呢!”
見學生驚訝地看著我,一臉困惑,我接著說:“以前我們認識溫度計的時候,你們不是對里面的東西很感興趣嗎?”學生思維的閘門一下子打開了。
“我們可以看看里面紅色的液體到底是什么?”
“做溫度計的材料究竟是什么?”
于是,破碎的溫度計恰如被解剖的物體,清晰地展示在學生面前,學生有的摸、有的聞、有的看,忙得不亦樂乎,以前只是“紙上談兵”式地認識溫度計的內部構造,現在可以更直觀地觀察和認識了。
總而言之,在大科學觀的視野中,隨處都是教育資源,“順手牽羊”需要教師有一顆“七竅玲瓏心”。“順手牽羊”不是伸“手”就行的事,也不是一“牽”而就的事,還要有必要的條件:順其自然是其一,有機必乘是其二,運用到位是其三。