拾起牛頓的“蘋果”激起思維風暴

摘要：愛因斯坦：“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，都需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步”。探究是新一輪基礎教育課程改革的一大亮點，科學課程中所指的探究即為科學探究。同時，科學探究最關鍵的便是提出問題。提出的問題是否有意義，成為了科學探究的關鍵。

關鍵詞：科學探究；提問；問題

中圖分類號：G632.0 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2012）04-0140-03

科學界流傳著一個美麗的傳說：有一天，牛頓坐在蘋果樹下，被一個熟透了的蘋果砸到了腦袋，而后，牛頓便“開竅”發現了萬有引力定律。第一節的科學課，我向學生提出了這樣一個問題：“如果當時的那個人是你，你當時會有什么樣的想法？”有的說：“我好倒霉啊，居然這樣都被砸到。”有的說：“不知道這個蘋果甜不甜。”更有的說：“如果沒有這個蘋果，牛頓也就無法成為如此偉大的科學家了”……其實面對這樣一件普通的事情，每個人的想法都會有所不同，牛頓的“蘋果”在他發現萬有引力定律當中，到底扮演了一個怎樣的角色？是主角還是一個默默無聞的“跑龍套”？其實，我們的科學書就已經幫我們解答了。“我們生活在千變萬化的自然界中，自然界存在著無數奇妙的現象。面對這些現象你有沒有想過一些問題？例如，為什么樹上熟透了的蘋果會往下落，而天上月亮既不落向地球，也不向外空飛去？”在這一段話中，我們應該可以理解到，“蘋果”并不是造就牛頓成功的主角，而只是牛頓在科學探究，提出問題過程中的一個小小的“龍套”。因為雖然從表面上看，許多科學的發現似乎來自于偶然，但是事實上卻不可能像傳說中的那么輕松，因為這不符合科學發現的邏輯。如果說蘋果落地的現象直接導致了萬有引力定律的發現的話，那么，蘋果落地及類似現象到處可見，為什么萬有引力定律對牛頓情有獨鐘？牛頓的偉大之處不在于那個蘋果，而在于當他看到了蘋果落地的現象后，綜合了許多前人及同代人的研究成果，提出并深刻地思考了與萬有引力定律相關的許多的問題。也許，這才是真正使牛頓成功的“蘋果”。

一、什么樣的問題才被稱為“問題”

例如在上《晝夜的成因》時，如果問學生：太陽是從哪邊升起，從哪邊落下？學生會不假思索的回答：太陽從東邊升起，從西邊落下。如果問學生：星星是從哪邊升起，哪邊落下？北極星又怎樣？學生便需要思考，或者說，學生無法立即回答這個問題。這兩次的提問區別在于，前者不具有問題性，而后者具有問題性。在科學探究中，具有問題性的問題，是學生需要解決的問題，才能被稱之為“問題”。而不具有問題性的問題則沒有科學探究的價值。

二、探究解決的不僅是科學問題，更有生活實際問題

例如，《科學》中的例子，有一天小明肚子突然疼起來了，可能的原因有哪些？這是一個很生活很實際的問題。但是如果我們把這個問題深究下去。比如小明已經被確定是食物中毒后，我們又可以提出新的問題：（1）為什么這種食物會引起人的中毒？（2）中了這樣的毒需要用哪種藥物來治療？（3）中毒后，我們需要怎么做才能使其對人體的傷害減少到最低？上述所列的三個問題中，第一個屬于科學問題，而后兩個屬于生活問題。兩種問題有明顯的差異，對于科學問題的研究，目的是解開自然之謎，而對于生活實際問題，那其根本目的是為了滿足人們的實際生活的需求。而STS（科學、技術、社會）之間的關系已經成為科學教育的一個主題，所以探究學習中，我們往往都是從生活實際問題出發，而后進一步提出科學問題，并展開探究活動，得出科學結論，最后又落回到生活實際的應用上。因此作為教師，應當善于引導學生將生活實際問題轉化為科學問題，將得到的科學結論，應用到解決生活問題上去。

三、如何看待開放性問題與封閉性問題

隨著新課程改革的不斷深入，不管是教學上，還是考試中，出現來越來越多的開放性的問題。而在實際教學中，由于應試的壓力，教師提出的絕大多數都是封閉性很強的問題。那么如何處理好問題的開放和封閉呢？其實提問的開放與封閉并不矛盾，而是一個轉變過程。例如：（1）如何改變小燈泡的亮暗？（2）怎樣改變電路中電流的大小？（3）當電壓一定時，電流與電阻的關系？這三個問題的開放性由大到小。而我們認知事物的過程，也是如此。我們將一個比較開放的問題，轉化為一系列封閉性的問題。最終達到解決問題的目的。

四、放手，給學生提問的機會

想象力的匱乏，倒不如說提出問題的能力低下。是什么使學生失去了提出問題的勇氣和提出問題的能力？我們還能幫他們找回勇氣，找回能力么？給學生一個放松提問的機會，是一個很好的解決方法。安徽省特級教師汪延茂老師曾把學生的自學和發問引入筆試。在筆試中，常常要求學生歸納一章或者是一單元的知識，并提出問題，或者給一段新的閱讀材料，讓學生通過閱讀，回答問題，并提出新的問題。以下是汪老師的初中學生所提出的一些問題：①運動是絕對的，為什么又說運動和靜止是相對的？②如果選擇地球為參照物，那么“地心說”不也是正確的嗎？③凝華是否是氣體先液化，然后再凝固呢？④地球是一個大磁體，它為什么能吸引任何物體，而不像磁鐵那樣，只吸引鐵鈷鎳等物質呢？⑤是否所有星體都有磁場？⑥磁鐵有同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引的性質，而分子間也有引力和斥力，那么磁鐵的這種性質是否與其分子的性質有關？可見，放手給學生提問的機會，并加以恰到好處的引導和激發，學生是能夠提出高質量的問題的。

五、如何引導和激發學生提出高質量的問題

為了激發學生的問題意識和提問能力，教育界也在不斷的做著各種嘗試，例如中高考的命題中，出現將“提出問題”作為考題。當我們看到學生們對于這類題目的回答時，我們不禁發現，學生提出的問題的質量，并不理想。那么我們如何引導，激發學生提出高質量的問題呢？

1.利用活動引發問題。這是我們最常見的引發學生提出問題的方法。而對于學生所提出的問題，教師對其進行肯定的同時，完成對問題的修改與提升。從而使學生在提出自己的問題的同時，發現提問時的不足。如在探究串聯電路中電壓的關系的學生實驗過程中，有些學生發現：當電源電壓為6V時，兩個小燈泡的總電壓總是小于6V。這與我們書本上的結論相悖。學生的腦中充滿了“為什么”。于是，學生的思維便打開了：“是不是電壓表不精確？”“是不是電源所提供的電壓本就小于6V”，甚至有學生問“是不是書上的結論錯誤了？”提問過后，就是新一輪的探究，在更換過幾個電壓表和電源后，學生們發現電源電壓仍然大于兩個小燈泡的總電壓。于是我在黑板上寫下了兩個公式：U總/I=R總和U2個燈泡/I=R兩個燈泡，學生通過兩個公式的計算，發現電路中的總電阻>兩個燈泡的總電阻。于是學生再一次提出了新的問題“是不是因為導線有電阻，分走了一些電壓？”“是不是電源本身就有電阻？”“是不是因為電流表有電阻？”雖然電源的內阻，電流表的內阻與導線的電阻在教學中不作要求，但是學生通過實驗中發現的問題，提出自己的想法，激發學生進行探究的興趣，并在教師的引導和自主探究過程中，發現新的問題，完成對原有問題的修正。

2.利用生活事件引發問題。科學研究的本質，就是在生活中發現問題，通過科學的方法研究問題，最后將研究的成果應用到生活中去。同時，生活事件具有時效性，因此在對生活事件的探究中，應該更加及時和開放。例如日本3.11地震后，各媒體對其十分關注，央視也持續更新著關于3.11地震的新聞，我也適時的布置了學生的一周作業：A、看一看：關于日本3.11地震事件的新聞，寫下你對該事件的感受。B、想一想：在日本3.11地震事件中，有哪些有關于科學的問題是你想要了解知道的，記下來，一周后課內交流。C、找一找：在這次地震中，有哪些事件或者現象可以用已經學過的科學知識來解釋，與同學們分享。此處我摘錄了黃盼盼同學的部分記錄。A、我覺得自然災害太可怕了，人類在自然災害面前，實在太過渺小。日本的人民在面對災難時，能保持如此的冷靜，真是讓人敬佩。B、我想了解地震和海嘯之間有聯系么？另外，日本因為地震而核電站爆炸，核輻射真的能輻射到中國嗎？還是那只是謠言？為什么有謠言說吃碘鹽可以防輻射？核輻射到底會對人造成多大的傷害呢？地震是板塊運動的結果，因為日本處于太平洋板塊和亞歐板塊的交界處，所以經常發生地震。福島核電站當時用海水冷卻，是不是因為水蒸發的時候會吸收大量熱。在教學過程中，由生活事件所引發的問題，更能引起學生的興趣，當然由于更貼近生活，更有經驗，提出的問題也就能相對的有些質量。

3.由問題的解決引發的新問題。當一個問題被解決的時候，并不說明著科學探究的結束，也許同時，這還是另一個甚至幾個科學探究的新開始。例如在探究二氧化碳的化學性質時，學生往澄清石灰水中吹氣，發現澄清石灰水變渾濁，此現象證明了二氧化碳會和澄清石灰水發生反應，生成白色不溶物碳酸鈣。所以我們可以用澄清石灰水來驗證二氧化碳的存在。但是新的問題就出來了，空氣中也有二氧化碳，師：“為什么向石灰水中鼓入空氣，石灰水卻沒有變渾濁呢？”學生很快的回答：因為空氣中二氧化碳的含量很少。師：“那你怎么驗證空氣中二氧化碳的存在呢？”學生開始各抒己見“因為人呼出的氣體中有二氧化碳，所以空氣中有二氧化碳。”因為植物光合作用需要二氧化碳，所以空氣中肯定有二氧化碳。”…師：“那么能不能用澄清石灰水來驗證空氣中二氧化碳的存在呢？”……一個問題引發新的問題，引發新的討論，使課堂的內容環環相扣，學生在學習過程中，不斷的有新的發現，新的問題，從而提高學生自身的科學素養。

4.從習題中引發的問題。習題中有大量的科學探究題，學生通常只是機械的去完成作業，但卻很少去質疑題目。所以對題目提出質疑，在質疑中發現新的問題，也有助于學生科學探究能力的培養。例如在學習二氧化碳的性質時，經常會碰到這樣的習題，在一個水槽中，倒置一支充滿二氧化碳的試管，并在水中滴入幾滴紫色石蕊溶液，問：現象是什么？題目的答案是：水槽中液體變成紅色，試管中液面上升。很多學生也都是這么回答。但是班中的王俊輝同學對此表示了質疑，他認為水槽中的水這么多，試管中的二氧化碳這么少，形成的碳酸肯定有限，也許不能使石蕊變成紅色，另外二氧化碳和水溶解時為1：1，所以試管中的二氧化碳會全部溶于水中，液面應該會上升，直到液體充滿整支試管。他帶著自己的質疑，做了這個實驗，但是實驗的結果卻出乎意料：液面根本沒有上升，當然，石蕊溶液也沒有變成紅色，與該題目的答案和王俊輝自己的猜想都不相同。同學們也跟著討論起來：收集的二氧化碳不純？試管移動過程中二氧化碳逸散、也有個別學生會很有創造性地提出是否與溶解速率有關……在對實驗問題的熱烈討論中，學生們不僅變得愛思考，愛提問，也開始敢于對習題中的探究提出質疑，尋求真理。

科學探究的最重要環節，便是提出問題，正是問題激發我們去學習、去發現、去實驗、去觀察。讓學生拾起自己的“蘋果”，去發現，去創造。

參考文獻：

[1]鄭青岳.科學探究式學習100個問題[M].杭州：浙江教育出版社，2006.

[2]曾令格，禹明，陳堅.《中學科學教學活動設計》——新課程教學活動設計叢書[M].北京：北京大學出版社，2011.