李代桃僵

曾寶俊

摘要在科學課堂上，運用“李代桃僵”的策略是講究以某種價格較低的材料替代較為精密的儀器或實驗器材，取得較好的教學效果。選擇科學探究材料時還要考慮到學生的興趣、知識經驗水平及活動本身的設置等諸多方面。有效的科學實驗教學，可以培養學生的實驗能力和創新精神，使他們養成嚴謹求實的態度和追求真理的科學精神，形成科學的價值觀，加深其對科學事實的理解。

關鍵詞 “李代桃僵” 科學課堂 實驗教學

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.033

Palming off Substitute for the Real Thing

——Classroom use of living materials

ZENG Baojun

（Soochow University Experimental School， Suzhou， Jiangsu 215133）

Abstract： In science class， the strategy of "Li Dai Tao Jiang" is to replace the more precise instruments or experimental equipment with some cheaper materials， so as to achieve better teaching effect. When choosing sci？ entific inquiry materials， we should also consider the students’ interest， knowledge and experience level and the setting of the activity itself. Effective scientific experiment teaching can cultivate students’ experimental ability and innovative spirit， make them form rigorous and realistic attitude and scientific spirit of pursuing truth， form scientific values and deepen their understanding of scientific facts.

Keywords： palming off substitute for the real thing； science classroom； experiment teaching

在《三十六計》中，“李代桃僵”的原文是：“勢必有損，損陰以益陽。”原指桃、李共患難，比喻兄弟相愛相助，后用來指互相頂替或代人受過。在軍事謀略上，“李代桃僵”則指暫時以某種損失、失利為代價獲取最終的勝利。此計要求指揮者能當機立斷，以某些局部或暫時的犧牲，保全或者爭取全局的、整體性的勝利。田忌賽馬就是運用了比較典型的“李代桃僵”計策，孫臏以輸掉第一局的代價贏得全局勝利。

在科學課堂上，運用“李代桃僵”的策略不是追求以某種代價來獲得成效，而是講究以某種價格較低的材料替代較為精密的儀器或實驗器材，取得較好的教學效果。

一

我們小時候學過一篇課文《達·芬奇畫蛋》。曾有人對達·芬奇畫蛋的故事提出了質疑：這個故事是真的嗎？達·芬奇畫了多少個雞蛋？他畫了多長時間的雞蛋？他的老師真的是那樣教育他的嗎？他真的那么聽話嗎？

在《達·芬奇傳》一書上的確記載了這件事。

1467年2月4日，達·芬奇的老師的確讓他開始畫第一個雞蛋。他的老師說：“畫雞蛋是畫家的基本功訓練。”接下來，連續幾天都是畫雞蛋，這讓達·芬奇感到十分乏味，他一天比一天感到煩躁。當時達·芬奇的表現和大多數的孩子一樣：遇到困難，偷懶、無聊、敷衍、缺乏責任感。然而，10天之后，他的老師展示達·芬奇10天的作品。這是一次偉大的展示，這一次展示改變了達·芬奇，造就了一個偉大的人物！

這一天，達·芬奇的老師把達·芬奇“作品”都編了號：原來1～5號畫的是同一個雞蛋，然而展現在達·芬奇面前的是5個形態各異的雞蛋，根本就看不出畫的是同一個雞蛋；尤其是第五個雞蛋，雞蛋畫得晦澀、陰暗，看起來一點光澤也沒有，仿佛是一只壞雞蛋。而6～ 10號雞蛋也是老師精心挑選過的：大小、顏色和形狀幾乎一模一樣。達·芬奇畫了那么多天居然沒有發現老師的偷梁換柱。他的老師拿出6～10號雞蛋，一一擺在桌子上，然后指著達·芬奇的6～10號素描作品問：你能說說你畫的分別是哪一只雞蛋嗎？達·芬奇頓時羞愧不已，從此認真畫畫。

很顯然，達·芬奇的老師運用了“李代桃僵”策略，這10只雞蛋就是經過精心挑選的有結構的材料。材料對于科學課堂究竟意味著什么呢？材料意味著科學概念，材料直指科學現象。學生通過操作材料可以觀察到一系列科學現象，而科學現象背后隱藏著科學原理。現在，在科學課上為學生提供有結構的材料，被越來越多的教師奉為真理。大家普遍認識到要讓學生操作“有結構的材料”來收集事實、整理事實，在這個基礎上形成概念、探求規律。那么，我們在實施“李代桃僵”計策的時候，要考慮什么呢？

一是要精心選擇典型的材料。就像達·芬奇的老師選擇雞蛋作為繪畫素材一樣，我們選取的材料應該和科學上的一個重要概念有關，學生使用這些材料能從不同的角度進行研究，發現與概念相關的知識，材料的這一特性稱之為“有結構”。一個普通的材料往往包含著極其豐富的學習資源，這些資源有時并不能直接用于探究性學習，需要教師根據各種實際情況，把學習材料中那些有價值、有結構、有利于探究學習的特質凸現出來，這個過程就是提取“典型”的過程。

二是準確計算材料的種類、數量，進行材料的組合，巧妙搭配。達·芬奇的老師實際上選擇了6只雞蛋，每一只雞蛋都非常典型，這樣就以一當十了。材料準備的數量并非多多益善，材料種類分配和數量分配也是一個需要考慮的重要因素。單一的材料不利于培養學生的思維發散性，多樣的材料會激發學生從不同的角度研究問題。教師若只準備一種材料不利于學生抽象概括出這一類事物的概念，必須提供豐富的個體樣品才能形成科學的概念。但要消除材料之間不利因素的負面影響，更要利用材料之間的有利因素進行重新組合，以產生“1+1>2”的效果。

我們在上課之前要精心準備材料，選擇材料，建構材料的結構。學生面對有結構的材料，能夠激發自主活動的沖動，產生科學問題。在我們精心選擇、巧妙設計的材料面前，學生可以無師自通；面對無結構或者結構松散的材料，學生往往會陷入迷茫之中，或者產生雜亂無章的問題和與課堂無關的行為，這時往往需要教師的“撥亂反正”，最終提出科學問題來。所以，我們在這個過程當中提倡使用有結構的材料，引領學生的思維。

我們來分析一下達·芬奇的老師“李代桃僵”的教學藝術。其實，那10只雞蛋蘊含著教師高超的教學智慧：

1.他深諳孩子的心理：像達·芬奇這個年齡的孩子一般都會浮躁、意志力弱、粗心……

2.他深諳繪畫的本質：一千個雞蛋，沒有完全形態相同的。即使同一個雞蛋，觀察的角度不同，照射的光線不同，它的形狀也不一樣，畫家需要一雙不同于常人的眼睛。

3.他深諳教學的過程：通過材料的結構，訓練學生觀察和把握形狀的能力，使學生能夠隨心所欲地表現一切事物。

二

下面這則案例是一位縣教研員的手記與思考。在上課過程中，教師運用“李代桃僵”策略，用筷子代替實驗室的玻璃棒，雖然效果良好，卻引起了聽課老師的一片議論。

案例描述：

參加縣里的一次科學教研活動，一位教師執教《水能溶解一些物質》一課，在做沙子和食鹽的對比溶解實驗時，用筷子代替玻璃棒作為攪拌工具，結果學生在做實驗過程中很少發出“乒乒乓乓”的聲響，更沒有發生打破燒杯的現象。

聽完課，教研員問這位教師：為什么不用玻璃棒來做攪拌實驗，你們學校的儀器室沒有玻璃棒嗎？教師的回答讓教研員大吃一驚，他說：“學校儀器室里有玻璃棒，但使用起來太麻煩，要強調這，強調那，還容易摔斷。筷子使用起來就方便多了，它是學生身邊最常見的物品，用筷子來做攪拌實驗不會出現什么問題，也用不著在學生實驗操作之前強調什么，方便又節約課堂教學時間。”

隨后，在評課活動中，許多教師對這節課的這個問題提出了質疑，展開了爭論，最后形成兩種意見：

一部分教師認為可以用筷子來代替玻璃棒，這符合課程標準提出的科學課“從兒童身邊的自然事物開始學習活動”的要求。用筷子做科學實驗，使學生真正體會到科學就在我們身邊，我們的生活充滿著科學，從而進一步培養學生的好奇心和探究欲。

另一部分教師則認為這樣做不妥，覺得用筷子來做攪拌實驗很不規范，學生用筷子攪拌過程中，即使筷子碰到燒杯內壁也很少發出聲響，但如果換成玻璃棒，操作不規范肯定會發出很大聲響，甚至敲破燒杯。正是換成了筷子，教師和學生對正確攪拌的規范意識淡薄了。另外，現在是沙、食鹽的溶解，不會對筷子造成腐蝕，如果是濃鹽酸呢？因此，這樣做不利于學生良好實驗操作習慣的養成。

這個案例所反映的正是當前科學觀察實驗工具和材料選擇中的一對矛盾，即材料的選擇要貼近學生的生活與科學實驗規范性之間的矛盾。從小學生的生活實際中選取材料和工具，實驗探究的規范性比較欠缺，而儀器室中的材料與工具雖然科學規范，但是往往脫離學生的生活實際。

當然，這也是一個教學價值問題。“你設計的探究活動對學生發展有沒有價值，有多大價值？”這是當前科學教學中非常值得思考的一個重要問題。要讓探究活動有價值，探究活動中教師、學生的操作材料、工具首先要具有教學價值。

再來看案例中的筷子和玻璃棒，它們在探究活動中體現的價值一樣嗎？顯然是不一樣的。筷子是停留在學生自發的、經驗層面上的操作材料，如果沖一杯糖水，杯子里放進糖，加了水，為加快糖溶解的速度，學生自然會想到用筷子攪拌一下，并且攪拌時也不會講究方法正確、操作規范。也就是說，學生不經歷這節課的攪拌活動，也具有這樣的經驗，現在經歷了這樣的活動，學生還是這樣的水平，試問筷子這種材料有價值嗎？相反，玻璃棒就不一樣了，這種工具本身的特點就要求學生進行正確、規范的操作，如手要怎么拿？攪拌時能不能碰到燒杯內壁……否則就會發出響聲，甚至敲破燒杯。這樣一方面促使教師、學生在做溶解實驗時必須進行正確規范的攪拌；另一方面也培養學生在以后的實驗中要用玻璃棒來做攪拌液體的意識。這就是玻璃棒這種實驗材料的教學價值所在。

面對這一對選擇科學探究材料過程中的矛盾，我們應該掌握好一個“度”。材料的教學價值是選取材料時應該考慮的一個重要方面，但不是唯一的方面。選擇科學探究材料時還要考慮到學生的興趣、知識經驗水平及活動本身的設置等諸多方面，如在六年級研究杠桿問題時，可選取的材料很多，有來自學生生活實際的剪刀、榔頭頭、老虎鉗等材料，還有來自儀器室的專門材料——簡單機械實驗盒中的杠桿尺、鉤碼等材料。如果一開始就讓學生研究杠桿尺，顯然不符合學生的實際情況，學生會因為這個工具太抽象，不知道從中研究些什么而最終失去探究的興趣，進而弱化探究活動的價值。

在探究活動的引入過程中，教師應選取貼近學生生活實際的材料，這樣更利于激發他們的探究興趣，促使他們發現問題、提出問題，快速地進入科學學習活動中。在探究活動的主體研究過程中，選取的材料必須是科學的、規范的，即來自儀器室的實驗材料，這樣可以提高探究的精確度，也可以從小培養學生科學規范地進行科學探究的意識和習慣。

三

如何利用身邊的器材做實驗？舉例如下：

例1：用鉛筆做實驗

●用食指和大拇指分別壓在一端削尖的鉛筆的兩端，手指的壓痕明顯不同且按壓筆尖的手指疼痛。說明力的作用是相互的，力的作用效果不僅跟壓力的大小有關，而且跟壓力的作用面積有關。

●在陽光下把一支鉛筆筆直地立在地面上，地面上就會出現鉛筆的影子，說明光在同一種均勻介質中沿直線傳播。

●將鉛筆芯的一端用酒精燈加熱，過一段時間，鉛筆芯的另一端就會發熱，說明鉛筆芯是熱的良導體。

●在連接好的電路中，將鉛筆芯的一端與導線的一端接好，另一端在鉛筆芯上滑動，閉合開關，改變鉛筆芯連入電路的長度，發現燈泡的亮度發生了變化，此實驗說明滑動變阻器的原理。

另外，還可以用鉛筆制成密度計測量液體的密度、用鉛筆間接測量出金屬絲的直徑等。

例2：用雞蛋做實驗

●用手緊握一只雞蛋發現雞蛋不會破碎，而用手緊握兩只雞蛋時雞蛋就會破碎，說明壓力的作用效果與受力面積有關。

●把煮熟的雞蛋立刻放入冷水中，完全冷卻后比較容易剝殼，說明物體具有熱脹冷縮的性質。

●把煮熟的雞蛋撈上來，雞蛋上的水會慢慢蒸發，雞蛋上沒有水時的溫度比有水時要高，說明蒸發需要吸熱。

●用一只口徑略小于雞蛋的瓶子，在瓶底鋪上一層沙子，點燃一團浸過酒精的棉花，投入瓶內，接著把一只剝了殼的雞蛋堵住瓶口，發現雞蛋被吸入瓶內，說明大氣壓強的存在。

●將一只雞蛋放入水中，雞蛋會沉入水底，向水中加鹽調整水的密度，雞蛋可以浮起來，說明物體受到的浮力與液體的密度有關。

利用一只雞蛋還可以做慣性實驗、分子運動現象實驗等。

例3：用氣球做實驗

●用手指壓氣球，氣球會變形，說明力可以使物體發生形變。用手拍打氣球，使其在空中飄動，說明力可以改變物體的運動狀態。給氣球吹足氣，捏緊出氣口，然后釋放氣球，發現氣球會向相反方向飛出，說明力的作用是相互的。

●將氣球在手掌上輕輕地、快速地來回摩擦幾次，再用手托著氣球翻過來，小氣球會“懸浮”在手掌下方，說明異種電荷相互吸引。同樣，摩擦后的兩個氣球放在一起相互排斥，說明同種電荷相互排斥。

●把氣球懸掛起來，向氣球一側吹氣，發現氣球向吹氣的一側靠近。說明流體的壓強與流速有關。

利用氣球還可以模擬星系遠離我們而去的實驗、做聲學上的實驗，等等。

例4：用礦泉水瓶做實驗

●用手擠壓裝有水的礦泉水瓶，礦泉水瓶會變形，說明力可以使物體發生形變。把裝滿水的礦泉水瓶放在海綿墊上，然后將其倒放，比較海綿墊形變的大小，說明壓強與物體的受力面積有關。

●把裝有熱水的礦泉水瓶來回搖晃幾下，然后倒掉熱水迅速把瓶蓋蓋緊，不一會兒就會發現瓶子變癟了，說明大氣壓強的存在。

●在一個礦泉水瓶的側面，距離瓶底的不同高度上用小鐵釘鉆幾個小孔，然后向瓶內裝滿水，可以發現從不同的小孔向外噴水的水平射程不同，說明液體內部的壓強隨深度的增加而增加。

●在礦泉水瓶的不同方向用小鐵釘鉆很多小孔，然后向瓶內裝滿水，蓋上瓶蓋，用力擠壓瓶體，可看到水從不同的小孔中向各個方向噴出，說明液體內部向各個方向都有壓強。

●把裝有部分水的礦泉水瓶放在桌子上，用手推它，會發現礦泉水瓶會向后方傾倒，說明物體具有慣性。

利用礦泉水瓶還可以做氣體、液體和固體發聲實驗，等等。

生活中可以用來做實驗的東西很多，就拿我們的身體來說，人發聲時摸自己的喉結在振動，說明聲音是由于物體的振動而產生的。兩手相握，說明力是物體對物體的作用。兩手相互摩擦取暖說明摩擦生熱。把手放在桌面上向前推行會感到吃力，且壓在桌面上的力越大越難向前，說明一個物體在另一個物體表面上運動時，受到摩擦力的作用，且摩擦力的大小與壓力的大小有關。一張紙、一把尺、一個鐵圈、一根橡皮筋、一只乒乓球、一只塑料吸盤、身邊的壇壇罐罐以及廢舊的物品都可以用來做實驗。

四

有效的科學實驗教學，不僅可以使學生獲得科學知識，而且有利于訓練他們的科學方法，培養他們的實驗能力和創新精神，使他們養成嚴謹求實的態度和追求真理的科學精神，形成科學的價值觀。

由于器材、實驗條件等原因無法在課堂上進行的實驗，可以運用“李代桃僵”策略，改進實驗器材，替換實驗用品，讓學生親眼看見，加深他們對科學事實的理解，發展科學思維。有些探究活動可以改變教學方法，讓學生主動習得，加深他們對實驗原理的理解。

《水變熱了》一課中，學生通過用酒精燈加熱燒杯里的水觀察熱對流現象，教材上用的是木屑，通過加熱水，觀察木屑的運動來認識熱對流現象。由于木屑是浮在水面上的，看不到冷水和熱水的相對流動。于是，我選擇幾粒黃色的小米、白色的大米和黑米放在燒杯里。實驗時，學生重點觀察表現最活躍的有顏色的米粒，看看它們的游動路線，這樣，隨著水被加熱，小米粒隨著熱水上浮到水面，隨著冷水下沉到水底，這樣冷水和熱水的相對流動就非常明顯了。

《誰熱得快》一課中，為了讓學生體驗黑色的物體比白色的物體吸收的輻射熱多，在課的開始，教師不是讓學生做定量實驗研究和分析，而是選擇大小、質地一樣的黑、白手套，讓一位學生戴在手上，站在太陽下直觀感受哪種顏色的手套吸熱多，從而為后面進行定量實驗做好鋪墊。

研究植物的向光性時，可以選擇生活中常見的酒盒來完成實驗：在兩個花盆里種上同樣多數量的向日葵。在兩個紙盒上同樣的高度分別鉆上同樣大小的孔，一個面向陽光，一個背向陽光，把兩個同樣的紙盒罩在花盆上，過一段時間后，向日葵的幼苗朝向小孔的方向生長。

模擬火山形成的實驗時，可以用生活中容易找到的土豆做成土豆泥模擬地殼，用番茄醬模擬巖漿，把土豆泥和成“小山”狀，在“小山”的下面凹進去的部分灌入番茄醬，封住口。把做好的“火山”模型放進鐵盤里，置于三腳架上。在鐵盤的下面點燃酒精燈，觀察現象。加熱一段時間后，在小山表面上，有的地方噴出了番茄醬，這樣可以模擬火山噴發現象。

《熱空氣》一課中，有兩個知識點：一是通過實驗讓學生認識熱空氣上升這一現象；二是讓學生弄清楚熱空氣為什么上升，即熱空氣比同體積的冷空氣輕。以往驗證熱空氣比同體積的冷空氣輕，用的是杠桿尺和兩個一樣大小的杯子，即把兩個一樣大小的塑料杯掛在杠桿尺的兩側，使其平衡，在其中一個杯子的下面點燃蠟燭，觀察杠桿尺兩頭的變化。受熱的紙杯上升，沒有受熱的紙杯下降，表明熱空氣比同體積的冷空氣輕。

英國科學家麥克斯韋說：“一次演示實驗所使用的材料越簡單，學生越熟悉，就越想透徹地獲得所驗證的結果。”“實驗的教育價值與儀器的復雜性成反比，學生自制的儀器，雖然經常出毛病，但它卻會比用仔細調節好的儀器能學到更多的東西。”雖然隨著教育事業的發展、教育投入的增長，學校的教學儀器日臻完善，但是，如果教師運用“李代桃僵”策略，適時使用生活中易得材料進行實驗，也能起到意想不到的效果。