读了《一个不该模拟的实验》一文,心中有诸多感触。一是有感于我们的科学教师对科学教育、科学教材的关心;二是反思我们怎样做才能更好的拉近教材和教师的距离。本以为教材和教师用书已经将教材的编写意图描述清楚了,但依然让老师难以理解,这不得不让我们深思并努力找到教师难以理解的结点。于是,我们找到一些一线教师座谈,试图找到难以理解的根源所在,以便做出的回应更为有效并有针对性。这也是迟迟才做出回应的原因之一。反复研读这篇文章,体会到作者的不理解来自于教材中“体形圆而大的动物降温慢”的模拟实验。不理解的结点有三个:一是动物之所以能保持恒定的体温是体内生化反应作用的结果,而生化反应是不能用物理实验来证明的。二是三个容器中的水最终都会降到与外界的气温相同的温度,因此即使是纯物理因素,这个实验也没什么意义。三是并不是所有的科学知识都要用实验的方法获取,这里不如直接给些资料让学生明白动物恒温的原因就可以了。
仔细想来,如果孤立的谈论这几个观点,应该说都没有问题,也可见文章作者对科学知识和科学教育的理解是扎实的。但是如果简单的将这几个观点联系起来,就做出文章中的结论,“这个模拟实验不该做,做不得”可能就值得商榷了。恒温动物的身体能保持恒定的温度,是因为它们体内有相应的调节体温的生理机制,这是由多种因素构成的复杂的生理过程,其中包括文章作者提的生化反应,但又不单纯是生化反应,其中也包括与保持并调节体温相适应的身体结构,如体表的毛或羽毛、体形、汗腺等。它们其中有升温的机制,也有降温的机制。其影响因素是较复杂的,教材中的模拟实验,研究的只是诸多因素中的一种因素,即动物的体形与降温快慢的关系。而不是寻找和探究动物体温保持恒定不变的原因。因此教师用书中指出“其中的道理无须进一步探究”。再者,教材是在学生“查阅资料,寻找到一种比较合适的解释”之后安排这样一个模拟实验的,这一点正与文章作者的观点趋同,科学实验并不是获取科学知识的唯一方式,教材中的“查阅资料,看看是否能找到一种比较合适的解释。”正是在引领学生学习通过阅读资料获取知识的学习方法。但是,对于获取到的资料如何对待?读了,知道了,记住了,或者是读了,知道了,产生疑问,尝试着想办法解决疑问。两种做法都无可厚非,但我们更追崇后者,面对前人的研究结果,提出适宜研究的问题,并想办法设计实验进行研究,验证问题的答案,这正是我们的科学教育希望学生具备的科学品质,是我们实施科学教育的目标之一。
需要再度说明的是,教材希望学生找到的合适解释是格伯曼法则和艾伦推理。位梦华先生在《伯格曼法则在北极》一文中写到“生物学家伯格曼,把不同地方的生物个体进行比较时,发现了一个非常有趣的现象,即同一物种,在越冷的地方,个体就愈大,而且愈接近于圆形。这就是伯格曼法则。他认为,其原因有二:一是因为,寒冷的气候不仅能够延缓恒温动物的生长速度,而且也使其性成熟的时间比较晚,所以个子也就长得更大一些。这是生理上的原因。二是因为,同一种物质,在同等温度下,体积愈大,散热愈慢,因此也就更有可能生存下来。同样的,在三维空间中,以球形的表面积最小,所以,动物的身体愈接近圆形,散热的面积也就会愈小。这就是物理机制。”“生物学家艾伦,对伯格曼法则做了有趣的补充。根据他对动物的观察后发现,同一种动物,在愈冷的地方,其四肢和附器,例如耳朵和尾巴等,也就愈短或愈小。”本课教材希望通过引领学生了解这样一个有趣的自然规律,进一步帮助学生建立动物的外部形态结构是与其生活环境适应的认识,而不是理解北极动物身体的保温机制;模拟实验验证的是 “圆而大的体形降温慢”即伯格曼所揭示的动物适应寒冷环境的物理机制,而不是“不同体形保持的温度不同”这样看来,教材在学生查阅资料之后安排这样一个模拟实验,除了增加教学本身的活动性之外,还是具有科学教育的意义的;实验最终水的温度与外界环境的温度相同,也不会影响学生对不同“体形”降温快慢的理解。至于对于非洲大象的解释,要强调有适宜的比较对象,伯格曼法则是对同一物种的动物而言,如果要有一种北极象,可能就有可比性了。
上面是我们对《一个不该模拟的实验》一文所提的看法。如果还有不同意见的仍然欢迎老师们继续提出。我们相信,公开的讨论会促进思考,澄清事实,有利于科学态度的形成。我们期望与各位老师有更多的沟通与交流。
编者
2008年4月2日 |