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        “亞里士多德和伽俐略都不對!”

        2002-04-25 02:40:12
        人民教育 2002年9期
        關(guān)鍵詞:空氣阻力紙團(tuán)紙片

        公元前4世紀(jì),以亞里士多德為代表的學(xué)者們認(rèn)為重的物體一定比輕的物體下落得快,這種觀點(diǎn)在近兩千年里一直被人們奉為真理,直到17世紀(jì)才由偉大的物理學(xué)家伽俐略所推翻。在今天的科學(xué)課堂上,教師講授這一知識(shí)采取的策略往往是先提出問題:重的物體與輕的物體哪個(gè)下落得快?然后假想學(xué)生對這個(gè)問題的認(rèn)識(shí)與亞里士多德一樣,都認(rèn)為重的物體一定比輕的下落得快。于是,教師開始做演示實(shí)驗(yàn),努力糾正學(xué)生的這種錯(cuò)誤觀念,最后呈示結(jié)論:重的物體與輕的物體下落得一樣快。整堂課都_沿著教師的思路進(jìn)行,一切盡在教師的掌握之中??墒牵谙旅娴膶W(xué)生真的都認(rèn)為重的物體一定比輕的下落得快嗎?謊不定有的學(xué)生已經(jīng)預(yù)習(xí)過,早就知道了最后的結(jié)論;有的學(xué)生雖然嘴巴上接受教師教的、書上講的觀點(diǎn),心里卻另有想法。對此,站在講臺(tái)上的教師又了解多少呢?

        最近,筆者在本所舉辦的青少年科學(xué)俱樂部的活動(dòng)中,看到羅星凱教授以一種與眾不同的方式給一群剛剛正式開始學(xué)習(xí)物理課程的學(xué)生講同樣內(nèi)容的知識(shí)。所不同的是,羅老師轉(zhuǎn)換了一個(gè)角度,扮演的不是真理傳播者的角色,而是刻意站在錯(cuò)誤觀點(diǎn)的立場上以辯論的形式與學(xué)生一同探討這個(gè)問題。

        課堂上,羅老師在介紹了那段有趣的歷史后,話鋒一轉(zhuǎn)說:但是,我通過對大量日常生活現(xiàn)象的觀察,確實(shí)認(rèn)為重的物體一定比輕的物體下落得快!你贊成或者反對我的觀點(diǎn)都可以,但要找證據(jù)講道理才能讓我信服。

        羅老師的話和他固執(zhí)己見的態(tài)度,激起了學(xué)生的強(qiáng)烈反應(yīng)。學(xué)生們或低頭思考或相互討論,稍過片刻就有學(xué)生舉手;老師,我可以做一個(gè)實(shí)驗(yàn)反駁你!只見她兩手拿著兩張不同樣式、太小也不同的紙片,解釋說:我右手的紙片比左手的輕,你看我放開它們(說著順勢放手),右邊的紙片先落地,所以,老師你的看法不對!

        羅老師搖搖頭:你這樣不科學(xué),憑什么說右手的紙片比左手的輕呢?我就說它比左手的紙片重!不行,我不服!

        話剛說完,另一個(gè)學(xué)生站起來說:老師,同一張紙片平分成兩半,它們一樣重吧?

        羅老師點(diǎn)頭:這個(gè)我承認(rèn),不承認(rèn)就是胡攪蠻纏啦!(學(xué)生笑)

        那么,我將其中一半揉成紙團(tuán)。說著學(xué)生順勢釋放紙片和紙團(tuán),結(jié)果紙團(tuán)先落地。

        不行,不行,我怎么知道你有沒有偏袒紙團(tuán)呢?不公平!

        學(xué)生拾起紙片和紙團(tuán),想了想,答道;我再做一次,老師你看好啦,它們高度一樣……

        “哦,在同一高度釋放!”

        “我同時(shí)放手……”

        “同時(shí)釋放,公平!”

        “老師你看,結(jié)果還是紙團(tuán)先落地!”學(xué)生很高興,羅老師贊許地點(diǎn)點(diǎn)頭。

        這時(shí),一個(gè)男生舉手說:老師,我認(rèn)為亞里士多德和伽俐略的看法都不對!我可以做實(shí)驗(yàn)證明!”他的話引起大家的興趣。

        “老師你看,大紙片是小紙片的一倍,我把小紙片揉成團(tuán),同時(shí)釋放,發(fā)現(xiàn)小紙團(tuán)下落得快,說明亞里士多德的看法不對!”說著,他又做了一遍實(shí)驗(yàn),還是小紙團(tuán)先落地,伽俐略的看法也不對!

        亞旦士多德和伽俐略都不對,你的對!實(shí)驗(yàn)證明嘛!羅老師友普的玩笑把大家都逗樂了。此時(shí)課堂非常活躍,學(xué)生的積極性也很高,大家都試著做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這位學(xué)生顯然是動(dòng)腦筋進(jìn)行了一番思考,更可貴的是他能大膽地表達(dá)自己最真實(shí)的想法。他的發(fā)言不但沒有招致羅老師和其他同學(xué)的嘲笑,反而激起了大家更熱烈的討論,這在一般的課堂上是不常見的。

        當(dāng)大家都認(rèn)可那位男生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí),又有一位學(xué)生舉手:老師,同樣的大紙片和小紙片,不同的是,我豎著同時(shí)釋放它們,你看,結(jié)果它們同時(shí)落地,看不出有什么先后差別!說著這個(gè)學(xué)生又重復(fù)做了一遍,結(jié)果還是兩張紙片同時(shí)落地。面對這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,剛才發(fā)言的那位男生瞪太雙眼看著紙片,連連抓頭。

        好!問題越來越有趣。同樣的大小兩張紙片,以不同的方式釋放,得到的結(jié)果互相矛盾。大家想想該怎么解釋呢?此時(shí)教室一片沉靜。從學(xué)生的表情可以看出,他們正進(jìn)行著激烈的思考,久久沒人做聲。這樣的問題,在書上不能直接找到答案,而又實(shí)實(shí)在在地源于同學(xué)自己所做的實(shí)驗(yàn),它給學(xué)生的思維帶來了巨大的沖擊,使學(xué)生不得不進(jìn)行深入的思考,這為后面的講解鋪設(shè)了一塊很好的臺(tái)階。一段時(shí)間后,還是沒有學(xué)生回答??磥韺W(xué)生來說,這是個(gè)重要的結(jié),將它打開,學(xué)生的思維才能暢通,認(rèn)識(shí)才會(huì)進(jìn)步。

        羅老師開始總結(jié): 剛才大家做的實(shí)驗(yàn)有力地反駁了我的觀點(diǎn),我服了,打算放棄這個(gè)錯(cuò)誤的觀念??墒?,為什么在生活中觀察到的現(xiàn)象大多數(shù)是重的物體比輕的物體下落得快呢?讓我們回到剛才兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)帶出的問題。不知道大家注意到?jīng)]有,伽俐略說重的物體與輕的物體下落得一樣快是有前提的,那就是不考慮空氣阻力!而在實(shí)際生活中物體下落時(shí)是要受到空氣阻力作用的。在剛才那兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中,相同的大小紙片以不同的方式同時(shí)釋放,受到的空氣阻力就不一樣,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也就不同,這里面有看不見的空氣阻力的影響??茖W(xué)家伽俐略正是在實(shí)驗(yàn)中看到了不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因而猜測是由于空氣阻力的存在影響了物體下落的快慢??墒?,在那個(gè)時(shí)代,真空技術(shù)還未得到發(fā)展,伽俐略就不斷地改變條件,盡量減小空氣阻力的影響來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)在空氣阻力的影響很小的情況下,輕重不同的物體在同一高度同時(shí)釋放后幾乎同時(shí)落地。于是伽俐略推想:如果不考慮空氣阻力的作用,那么重的物體與輕的物體應(yīng)該下落得一樣快。近代在真空中做的實(shí)驗(yàn)也證明了伽俐略推想的正確。

        聽到這里,我不禁為這場精彩的師生互動(dòng)拍手叫好。不管是對于教師還是學(xué)生,這堂課無疑都是難忘的。

        整個(gè)過程不斷閃現(xiàn)出學(xué)生智慧的火花。我們發(fā)現(xiàn),這些剛剛正式開始學(xué)習(xí)物理課程的學(xué)生對于重的物體還是輕的物體下落得快這個(gè)問題并非一無所知,而是各有想法。大多數(shù)學(xué)生非但不認(rèn)為重的物體一定比輕的物體下落得快,還能以實(shí)驗(yàn)來反駁這一錯(cuò)誤觀念。最難得的是,其中一位學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)提出:‘亞里士多德和伽俐略都不對!”而另一位學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)對他的看法進(jìn)行了反駁。他們所做的實(shí)驗(yàn)得到相互矛盾的結(jié)果,而這個(gè)矛盾恰恰擊中了問題的關(guān)鍵所在——空氣阻力的影響。

        平時(shí),我們的教師為了引導(dǎo)學(xué)生注意到這一點(diǎn),千方百計(jì)地設(shè)計(jì)各種相關(guān)實(shí)驗(yàn)。而在這里,卻是學(xué)生在老師的激勵(lì)之下自己通過實(shí)驗(yàn)自然引出。這種由學(xué)生主動(dòng)引發(fā)的問題對思維造成的沖擊遠(yuǎn)比在課堂上被動(dòng)地接受教師預(yù)先準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要強(qiáng)烈得多!它對教學(xué)很有價(jià)值,因?yàn)樗粌H為我們提供了難得的教學(xué)契機(jī),同時(shí)還傳達(dá)了一個(gè)信號,那就是學(xué)生真正在進(jìn)行思考和學(xué)習(xí)。教師抓住這個(gè)問題,針對學(xué)生的實(shí)際理解進(jìn)行講授,能夠起到順?biāo)浦鄣淖饔谩獛椭鷮W(xué)生解開思想上的結(jié),促進(jìn)他們的思維由不平衡向平衡轉(zhuǎn)化,從而促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展,一切都水到渠成。在這樣的情況下,教師的講課與其說是一種工作,不如說是一種享受。

        這種特殊形式的授課,表面上只是教學(xué)方式的改變,實(shí)際上卻體現(xiàn)出教育者頭腦中全新的教育觀念:積極創(chuàng)造一種寬松、包容的課堂氛圈,使學(xué)生能夠自由地暢談自己的想法,在這樣的課堂里學(xué)生不怕提出 愚蠢的問題而招致別人的嘲笑;在這樣的課堂里學(xué)生的任何一個(gè)問題都會(huì)得到重視,因?yàn)榻處熣且ν诰虺鰧W(xué)生頭腦中最原始、最真實(shí)的想法(這些想法就是教學(xué)的第一手資料),并充分利用它們來指導(dǎo)他們的學(xué)習(xí)。如今,在新課程的推進(jìn)中,要使科學(xué)探究性學(xué)習(xí)的精神實(shí)質(zhì)在平常的課堂上能得以真正地落實(shí),首先需要的不正是教育者頭腦中具有這樣的教育觀念和思想嗎?這種教育觀在實(shí)踐中無疑會(huì)碰到困難,其中,學(xué)生的積極思考和自由表述,很可能就會(huì)產(chǎn)生意想不到的問題和狀況,對教師來說,這是個(gè)挑戰(zhàn),但更是難得的機(jī)會(huì)。教師若能拋開各種顧慮,以真誠的態(tài)度與學(xué)生一道探宄問題,無論是對學(xué)生,還是對教師自身,都大有裨益。

        “亞里士多德和伽利略都不對!”——讓我們的課堂多一些選樣的驚嘆號吧!

        羅星凱補(bǔ)記

        2001年8月15日下午對另外一期科學(xué)探宄俱樂部學(xué)生講同樣的內(nèi)容,結(jié)果也很好地說明了探宄性學(xué)習(xí)生成性的特點(diǎn)。

        1.此次課堂上沒有出現(xiàn)亞里士多德和伽利略都不對的精彩結(jié)論,而是一開始就有一個(gè)男生提出了空氣阻力的問題,幾個(gè)實(shí)驗(yàn)下來,雖然也出現(xiàn)同學(xué)之間互相補(bǔ)充,提出的實(shí)驗(yàn)方案越來越有深度的場面,但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)沒有達(dá)到足以否定亞氏結(jié)論的力度,課堂陷入難以判決的地步。

        2.正在課堂陷入困境之時(shí),一個(gè)同學(xué)用伽利略的推理解決了問題(經(jīng)提問得知該生看過有關(guān)書籍,從他清晰準(zhǔn)確的闡述可知,他確實(shí)理解了這個(gè)推理)。

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