以改造個(gè)體經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向設(shè)計(jì)《用氣球驅(qū)動(dòng)小車》課探究活動(dòng)

杜偉

杜威教育哲學(xué)中的“經(jīng)驗(yàn)”到底是什么？本文將以教科版新教材《用氣球驅(qū)動(dòng)小車》一課的設(shè)計(jì)實(shí)施為例，從小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行粗淺的詮釋。包括在隱形簡(jiǎn)化的操作指導(dǎo)中習(xí)得“經(jīng)驗(yàn)”，在情境構(gòu)建的設(shè)計(jì)中應(yīng)用“經(jīng)驗(yàn)”，在論證焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)移中改造（發(fā)展）“經(jīng)驗(yàn)”，在結(jié)構(gòu)清晰的表征方式中梳理“經(jīng)驗(yàn)”。

杜威教育哲學(xué)中始終離不開一個(gè)核心詞匯——“經(jīng)驗(yàn)”。這其實(shí)也是杜威教育思想體系的核心，他認(rèn)為，教育是以經(jīng)驗(yàn)為內(nèi)容，通過經(jīng)驗(yàn)，為了經(jīng)驗(yàn)的目的。對(duì)于教育而言，始終面臨著一個(gè)終極靈魂拷問：教育的目的到底是什么？這個(gè)問題的答案也許有很多種，但在筆者看來，按照杜威教育思想體系的邏輯，教育的目的就在于改造個(gè)體的經(jīng)驗(yàn)。如果要把這樣的教育哲學(xué)理念滲透于科學(xué)課的設(shè)計(jì)，又該如何實(shí)施與呈現(xiàn)呢？以下將以教科版新教材《用氣球驅(qū)動(dòng)小車》一課的設(shè)計(jì)實(shí)施為例，簡(jiǎn)單分享筆者從磨課過程中得到的關(guān)于以上問題的感悟。

一、杜威教育哲學(xué)中的“經(jīng)驗(yàn)”到底是什么

杜威認(rèn)為，經(jīng)驗(yàn)具有連續(xù)性和交互性兩個(gè)特征，這兩個(gè)特征是衡量教育關(guān)系中經(jīng)驗(yàn)概念的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

所謂連續(xù)性，是指教育要以學(xué)生的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)為中心，教育始于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，并指導(dǎo)學(xué)生朝著有累積價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)方向發(fā)展，在經(jīng)驗(yàn)的累積中獲得經(jīng)驗(yàn)的改造，促進(jìn)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的發(fā)展?？梢院?jiǎn)單理解為教學(xué)就是在學(xué)生原有認(rèn)知水平上，讓他們通過學(xué)習(xí)，將其對(duì)事物和現(xiàn)象的認(rèn)知水平提升到一個(gè)新的層次。

所謂交互性，就是情境與人相互作用生成有意義的經(jīng)驗(yàn)的過程。經(jīng)驗(yàn)包含著主動(dòng)和被動(dòng)的因素，它們以特有的方式相結(jié)合。在主動(dòng)的方面，經(jīng)驗(yàn)就是嘗試;在被動(dòng)的方面，經(jīng)驗(yàn)就是承受的結(jié)果。例如，氣球小車要向前運(yùn)動(dòng)，噴嘴的安裝方向應(yīng)該是朝前還是朝后？詢問學(xué)生后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在沒有動(dòng)手嘗試之前，他們對(duì)這個(gè)問題的答案是不確定的，但動(dòng)手嘗試之后，他們發(fā)現(xiàn)了噴嘴安裝方向和氣球小車運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系和規(guī)律，也快速理解了反沖力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的基本作用機(jī)制。這種正確的有意義的經(jīng)驗(yàn)的形成，就是一個(gè)真實(shí)情境下通過人與事物之間交互作用的結(jié)果。

杜威指出，連續(xù)性和交互作用彼此積極生動(dòng)地結(jié)合，是衡量經(jīng)驗(yàn)的教育意義和教育價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)。

二、在隱形簡(jiǎn)化的操作指導(dǎo)中習(xí)得“經(jīng)驗(yàn)”

問題描述：

在最開始的幾次試教課里，有一個(gè)問題始終令人頭疼又無法逃避：在實(shí)驗(yàn)前，我需要花大量時(shí)間為學(xué)生詳細(xì)講解操作“規(guī)范”，否則就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的效率、數(shù)據(jù)的可信度、場(chǎng)面的有序組織和調(diào)控造成負(fù)面影響。最尷尬的是，這個(gè)時(shí)間似乎無法縮短，因?yàn)檫@些“規(guī)范”包括了打氣筒的使用規(guī)范（一筒氣的標(biāo)準(zhǔn)，保證氣密性的方法）、記錄表的填寫方法、跑道的使用規(guī)范（分小組使用跑道，按照規(guī)定方向釋放小車，讀數(shù)演示）、組內(nèi)分工安排等等，似乎每一個(gè)環(huán)節(jié)都很重要。

在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行如此多的“規(guī)范”講解，其實(shí)是脫離了經(jīng)驗(yàn)的交互性原則，沒有真實(shí)情境的實(shí)際體驗(yàn)，單純依靠教師的講解規(guī)范，不僅耗時(shí)多，也無法被學(xué)生完全內(nèi)化吸收，還消磨了他們的耐心，實(shí)際操作時(shí)還是會(huì)產(chǎn)生各種問題。

應(yīng)對(duì)策略：

不講“規(guī)范”，直接“上手玩”！因?yàn)椤耙?guī)范”本身就是“經(jīng)驗(yàn)”，學(xué)生可以通過實(shí)驗(yàn)情境而自發(fā)形成這樣的“經(jīng)驗(yàn)”。所以在課堂伊始，我直接展示氣球小車，趁著學(xué)生產(chǎn)生興趣的時(shí)候，安排一個(gè)“玩氣球小車”的環(huán)節(jié)。在沒有任何任務(wù)壓力的情境下，學(xué)生們借助“玩”的活動(dòng)，興趣高漲，自然而然就在“玩”（實(shí)際體驗(yàn)）的過程中掌握了操作方法，達(dá)成了合作默契，習(xí)得了在正式實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)應(yīng)該具備的操作性“經(jīng)驗(yàn)”。最后，還能順利地從這個(gè)“玩”的活動(dòng)中提煉出一個(gè)新的問題情境：是不是打氣量越大，小車行駛越遠(yuǎn)？怎樣用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證？

三、在情境構(gòu)建的設(shè)計(jì)中應(yīng)用“經(jīng)驗(yàn)”

問題描述：

在本課的設(shè)計(jì)中，到底應(yīng)該從真實(shí)的應(yīng)用案例情境中簡(jiǎn)化出一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行研究為好，還是以氣球小車本身為情境問題開展研究，通過研究結(jié)論反思和遷移到其他真實(shí)環(huán)境下更復(fù)雜的案例更好呢？在初始的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我采用的是前一個(gè)思路，以火箭發(fā)射和“音速之風(fēng)陸地極速車”（世界上最快的車）視頻為情境導(dǎo)入的方式，引導(dǎo)學(xué)生思考反沖力對(duì)物體作用的影響，關(guān)注到燃料多少、噴嘴大小等影響因素。然后，出示氣球小車的簡(jiǎn)單模型，把問題進(jìn)行橫向遷移，開展探究實(shí)驗(yàn)后，得到一個(gè)基于簡(jiǎn)單模型的“經(jīng)驗(yàn)”解釋，再利用這個(gè)“經(jīng)驗(yàn)”對(duì)之前提到的影響因素進(jìn)行再反思。從經(jīng)驗(yàn)連續(xù)性的角度來看，以上視頻情境的導(dǎo)入以及問題的遷移，基本是以教師為主導(dǎo)的情境推進(jìn)，缺乏學(xué)生主動(dòng)思維的參與，學(xué)生通過簡(jiǎn)單模型獲取的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到真實(shí)情境的解釋和推理上時(shí)，比較牽強(qiáng)，也很難衍生出更有價(jià)值的觀點(diǎn)。

應(yīng)對(duì)策略：

氣球小車本身其實(shí)已經(jīng)是一個(gè)能與學(xué)生認(rèn)知水平和興趣點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈連接的真實(shí)情境，有趣，好玩，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但依然蘊(yùn)含著能激發(fā)學(xué)生思維火花且有探究?jī)r(jià)值的問題。因此，干脆拋棄用火箭和“極速車”的情境導(dǎo)入方式，直接讓學(xué)生面對(duì)氣球小車行駛遠(yuǎn)近的問題情境，先研究打氣量多少的影響，再研究噴嘴粗細(xì)的影響。在獲得足夠多的事實(shí)性經(jīng)驗(yàn)后，再用課堂生成和提前準(zhǔn)備的個(gè)別反例，觸發(fā)學(xué)生對(duì)既得經(jīng)驗(yàn)的批判性反思，最后再來思考火箭和“極速車”的問題，討論氛圍就變得有意思和深入了許多。

四、在論證焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)移中改造（發(fā)展）“經(jīng)驗(yàn)”

問題描述：

整個(gè)設(shè)計(jì)中改動(dòng)最大的莫過于對(duì)論證聚焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)移了。打氣量越多，小車跑得越遠(yuǎn)，是一個(gè)顯而易見的結(jié)果，學(xué)生對(duì)此的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知都比較一致。如何讓本課的研究高于學(xué)生的既有經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造一些“波瀾”呢？我想到把對(duì)打氣量多少和噴嘴粗細(xì)的研究，作為兩個(gè)研究重心，依次同步推進(jìn)，進(jìn)而再引導(dǎo)學(xué)生思考如何匹配打氣量和噴嘴粗細(xì)的組合，才能讓小車跑得更遠(yuǎn)。達(dá)到這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)方式，就是對(duì)比4組數(shù)據(jù)結(jié)果，分別是：大氣球+粗噴嘴，大氣球+細(xì)噴嘴，小氣球+粗噴嘴，小氣球+細(xì)噴嘴。2個(gè)變量，2個(gè)對(duì)比組，數(shù)據(jù)出來后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩對(duì)比分析。除了表面上的顯性數(shù)據(jù)，還引導(dǎo)學(xué)生從全局角度，深挖顯性數(shù)據(jù)背后的隱性信息，并將一系列的事實(shí)聯(lián)系起來，進(jìn)行辯證思考和深度論證。隱性信息包括哪些呢？例如，氣球越大越好嗎？噴嘴越粗越好嗎？有一個(gè)最優(yōu)組合嗎？如何考慮其他因素的影響？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還能告訴我們哪些信息？

前幾次試教，都是采用這樣的設(shè)計(jì)框架開展教學(xué)，當(dāng)把4組數(shù)據(jù)放在一起對(duì)比時(shí)，學(xué)生還不具備或不熟練針對(duì)兩個(gè)自變量的對(duì)比分析經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生陷在了數(shù)據(jù)里。顯然，這樣的要求已經(jīng)超出學(xué)生既有經(jīng)驗(yàn)太多，需要對(duì)“要求”進(jìn)行“回調(diào)”。

應(yīng)對(duì)策略：

“回調(diào)”之后的設(shè)計(jì)，其實(shí)就是站在工程設(shè)計(jì)的角度，從3個(gè)層面引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究和思考，分別是：

1.打氣量多少對(duì)小車行駛遠(yuǎn)近的影響;

2.噴嘴粗細(xì)對(duì)小車行駛遠(yuǎn)近的影響;

3.改進(jìn)結(jié)構(gòu)使小車行駛更遠(yuǎn)的可行思路。

本課學(xué)習(xí)前，學(xué)生的既有經(jīng)驗(yàn)是：知道打氣量多，小車就跑得遠(yuǎn)。通過本課的研究學(xué)習(xí)后，學(xué)生自主生成的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)告訴他們，要讓反沖力盡可能大，車子行駛得盡可能遠(yuǎn)，工程師可不是簡(jiǎn)單地增大打氣量，也不是簡(jiǎn)單地加粗或變細(xì)噴嘴。而是要從裝置本身的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)性考量，調(diào)整各個(gè)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，包括防止漏氣、控制氣體釋放速度、改變外觀形狀和車體重量、選擇材料等等，這些都會(huì)影響到反沖力的最終作用效果。

五、在結(jié)構(gòu)清晰的表征方式中梳理“經(jīng)驗(yàn)”

每一節(jié)科學(xué)課，教師都應(yīng)該注意且秉持的原則是，在高質(zhì)量的交流和討論中促進(jìn)學(xué)生深度思考，并且?guī)椭麄儗⑺伎歼^程中獲得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理以形成相對(duì)穩(wěn)定的觀點(diǎn)。怎樣幫助呢？板書的呈現(xiàn)內(nèi)容和組織形式就是實(shí)現(xiàn)“幫助”的有效途徑，通過板書這個(gè)載體，把學(xué)生即時(shí)的觀點(diǎn)、證據(jù)、邏輯，清晰可見地表征出來。順著這樣的思路，我在本課試教過程的不同階段中，設(shè)計(jì)并形成了3種主要的板書形式，如圖所示。

這3種形式的板書，其實(shí)沒有孰優(yōu)孰劣之分，只是各自關(guān)注的重點(diǎn)不一樣。前期和中期兩個(gè)版本的板書更關(guān)注數(shù)據(jù)的對(duì)比分析處理，觀點(diǎn)的呈現(xiàn)被放在角落的位置。后期的版本，則更注重核心概念的呈現(xiàn)、觀點(diǎn)之間的脈絡(luò)、多種因素相互之間的作用結(jié)果，弱化了對(duì)具體數(shù)據(jù)的處理，只在角落位置選取了一個(gè)學(xué)生的記錄結(jié)果作為數(shù)據(jù)代表呈現(xiàn)了出來。

前面提到，如果把數(shù)據(jù)處理作為重點(diǎn)，學(xué)生容易陷在數(shù)據(jù)里。比如，兩個(gè)不同的小組，用同樣的噴嘴，給氣球打同樣多的氣，小車跑動(dòng)距離相差甚遠(yuǎn)，但一比較會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然組間數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ炔煌?，但組內(nèi)數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ群螅瑑蓚€(gè)組的結(jié)論是相同的。為了避免學(xué)生糾結(jié)于具體的精確數(shù)據(jù)，我選擇了最后一種板書作為最終的呈現(xiàn)形式，也就是突出數(shù)據(jù)對(duì)比后形成的經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論，順利幫助學(xué)生超越他們的既定觀點(diǎn)，使之形成了新的經(jīng)驗(yàn)（認(rèn)知）。這才是本課要解決的第一要?jiǎng)?wù)。

六、結(jié)語(yǔ)

以改造個(gè)體經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向的科學(xué)探究活動(dòng)設(shè)計(jì)其實(shí)就是杜威“兒童中心論”的實(shí)踐性外顯。以上關(guān)于《用氣球驅(qū)動(dòng)小車》一課中教學(xué)措施與活動(dòng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)優(yōu)化，都是依據(jù)“兒童中心論”的觀點(diǎn)，圍繞學(xué)生而組織，圍繞學(xué)生運(yùn)轉(zhuǎn)，讓學(xué)生自己去經(jīng)歷探究、發(fā)現(xiàn)奧妙，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的主動(dòng)建構(gòu)，主動(dòng)發(fā)展，主動(dòng)創(chuàng)造。