在科學研究中,一個微不足道的細節往往預示著一個重大的發現。同樣,在科學教學中,一個細節往往能夠成就一次動人的探究,萌發一顆創新的種子。回顧十幾年的教學生涯,我深深感受到這一點,而這些刻骨銘心的細節直接得益于學生互動的激情、探究的欲望、自主的探求和獨特的發現,這是來自學生的精彩和智慧。
我在六(1)班上的《地層》一課(人教版小學自然第十一冊第二十課),同樣給了我很大的觸動和感發。
為了說明地層的形成,我依照教材內容,為學生演示一個地層形成的模擬實驗,即按照課本第62頁的實驗進行操作:把小石子、粗砂、粘土摻和起來倒進杯中,再往杯里倒進一些水。用小棒攪動水,使水很快運動起來。停止攪動,使水的運動逐漸慢下來,觀察現象。
教材中設計的這一實驗,其目的在于解釋地層的成因。當江河水從山區流到平原,流速變得緩慢時,或者流入湖泊、海洋時,水中的搬運物會沉積下來。由于江河水中搬運物有大有小,有輕有重,于是,石塊、沙子和粘土就會按照由重到輕的順序依次沉積。書中的模擬實驗插圖展示的也是這一結果,即最下面一層是石子,中間一層是沙子,最上面一層是粘土。我認為,只要按照書上的實驗做,其結果自然會同書上的一樣。于是,也沒往細處觀察,更沒往深處想。當水中的幾種物質都沉積下來后,我自信地把這杯水拿給各組同學看,希望從他們嘴里說出我早已料定的結論。
但事實卻出乎意料。當第一組的學生剛看了一眼杯子時,就叫道:“啊,怎么會是這樣?最底下的一層竟是沙子!”顯然,這一結果也在他們的意料之外。我這才發現真如學生們說的那樣,杯子的底面是一層厚厚的沙子。為了避免尷尬,我隨機應變道:“可能是剛才老師在攪拌時用力不夠,沒有把沙子攪動起來?,F在老師再做一次實驗,看看結果究竟會怎樣?!?/p>
接下來在做第二次實驗時,我用力攪拌,讓杯里的物質迅速轉動起來。然后將杯子靜放在桌子上,等待杯中的三種物質沉積下來。學生們的目光也緊緊地盯著杯子,仔細觀察著杯子里的動靜。當三種物質都沉積下來后,同學們小聲地議論開了。這杯水就在我面前,沉積的整個過程我都看得清清楚楚。其實在沉積的過程中,我就看到杯子的最底層已沉著一層沙子。但我又不能欺騙學生,于是仍然把這杯水出示給各組的學生看。學生看到的自然又是同第一次實驗相同的現象——杯子的最底層是沙子而非石子。
很明顯,無論是作為教師的我還是學生,都可以肯定我做的實驗沒有錯,結果也沒有錯,但為什么會出現與書上不同的結果呢?此時,不只是學生,就連我也是一頭霧水,被搞得不知所措。于是,為了訓練學生的思維,更為了給自己一個臺階下,我把這一問題拋給了學生,希望能從學生那里找到答案。為了便于研究,我為每個組配上了同樣的材料,讓他們進行自主探究。而且,我果斷地把其他的教學內容都放在一邊,用整節課單獨探究這個問題。
以下即是對這一問題進行探究的實錄片斷。
師:大家看到了,老師是按照書上的實驗要求一步步完成的,但結果卻不同。這是什么原因呢?請各小組獨立實驗,好好研究一下。(給足研究時間。)
生:我們組實驗了兩次,結果都是沙子沉到了杯子最底層。
生:我們原以為是沙子太多了,就少放了一些沙子,結果沉積在杯底的還是沙子。
生:我們發現,除了杯子的最底層沉有沙子,石子的上面也有許多沙子,包括粘土。
師:大家做的結果都一樣,說明我們的做法和結論是沒錯的。但是書上所說的重的物體先沉積,輕的物體后沉積,這也是沒有錯的呀。按道理講,應該是石子先沉,沙子后沉,最后才沉積粘土,這也是沒錯的。那問題出在哪里呢?
生:書上說的結果是錯的。
生:先沉積石子后沉積沙子,書上的這一說法沒錯。要錯就只有一種可能,(學生緊皺眉頭,嚴肅地)那只能是實驗上山了問題。
師:實驗可是按照書上的要求操作的呀。
生:我說的就是書上的實驗設計有問題。只要是按書上的做法,把石子、沙子和粘土放在杯子里攪拌,靜止下來后,杯底一定是沙子。
師:為什么?能說說理由嗎?
生:實驗過程我看得非常清楚。石子還未落下,沙子就已經有不少沉到杯底了。
師:其他同學看到了嗎?(有三個小組的同學也發現了這個現象。)
師:不過,還有三個組的同學沒有發現這個問題,這就不能完全肯定你們的說法。下面讓我們再做一次這樣的實驗,仔細看看究竟是不是這樣。
(實驗完成后,每一個小組都發現了這一事實?!?
師:發現問題了嗎?
生:我發現石子、沙子和粘土被攪拌起來后,杯底沒有石子,但卻有沙子和粘土。
生:當攪拌后,石子離開杯底轉了起來,但沙子和粘土卻均勻地分布在水里,并且遍布在水里各個部分,包括杯底。
師:這能說明什么呢?
生:當石子隨水轉動時,杯底就已經布滿了沙子了。這樣,當停止攪拌,水靜止下來后,石子只能落在杯底的沙子上面了。
師:是這樣嗎?(大家都點頭表示贊同。)
師:還有其他原因嗎?
(學生小議片刻)
生:我認為石子在杯子里沉下去的速度要比沙子慢。當水被攪拌后,水里到處都是沙子和粘土,這些沙子和粘土就阻礙石子向下沉。就像死海里的鹽含量大,人躺在水上不會沉下去。
師:死海里這種把人向上托起的力是一種什么力?
生:(恍然大悟)噢,是浮力!
沙子和粘土使這杯水的浮力增大了,所以石子沉下去的速度就慢多了。有的石子還不如懸浮在它下面的沙土沉到杯底快呢!
師:棒極了!其實石子本來應該比沙子沉積得快。那么,誰來做個實驗證實一下呢?
生:準備一小包沙子和幾塊小石子,將兩個相同的杯子倒入同樣多的水,然后把沙子和小石子分別放在兩個杯子上方的同一高度,同時放下,這樣就能比較出快慢了。
師:現在,我想大家一定明白了編者在編寫教材時忽略了一個問題,誰來告訴大家?
生:他們把粘土、沙、石子混合在一起的沉積實驗看成是分別放在清水里的實驗了,他們沒有考慮到石子在混合了泥沙的水里有很大的浮力。(掌聲)
上述教材的疏漏和不足,看上去僅是一個再小不過的細節。有的教師認為,只要讓學生看到大部分石子沉在杯底就行了。不用去“糾纏”杯子最底面那薄薄的一層沙子,按教材要求完成教學任務,也能把道理說清。但我們不難發現,在這個細微的環節中,教師不只是糾正了認知上的科學性錯誤,更引發了學生對真理的求索和挑戰。更可喜的是,學生在積極的思維歷練中提升了科學素養。