拾起牛顿的“苹果”激起思维风暴
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作者: 马江迪
摘要：爱因斯坦：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步”。探究是新一轮基础教育课程改革的一大亮点，科学课程中所指的探究即为科学探究。同时，科学探究最关键的便是提出问题。提出的问题是否有意义，成为了科学探究的关键。
关键词：科学探究；提问；问题
中图分类号：G632.0 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）04-0140-03
科学界流传着一个美丽的传说：有一天，牛顿坐在苹果树下，被一个熟透了的苹果砸到了脑袋，而后，牛顿便“开窍”发现了万有引力定律。第一节的科学课，我向学生提出了这样一个问题：“如果当时的那个人是你，你当时会有什么样的想法？”有的说：“我好倒霉啊，居然这样都被砸到。”有的说：“不知道这个苹果甜不甜。”更有的说：“如果没有这个苹果，牛顿也就无法成为如此伟大的科学家了”……其实面对这样一件普通的事情，每个人的想法都会有所不同，牛顿的“苹果”在他发现万有引力定律当中，到底扮演了一个怎样的角色？是主角还是一个默默无闻的“跑龙套”？其实，我们的科学书就已经帮我们解答了。“我们生活在千变万化的自然界中，自然界存在着无数奇妙的现象。面对这些现象你有没有想过一些问题？例如，为什么树上熟透了的苹果会往下落，而天上月亮既不落向地球，也不向外空飞去？”在这一段话中，我们应该可以理解到，“苹果”并不是造就牛顿成功的主角，而只是牛顿在科学探究，提出问题过程中的一个小小的“龙套”。因为虽然从表面上看，许多科学的发现似乎来自于偶然，但是事实上却不可能像传说中的那么轻松，因为这不符合科学发现的逻辑。如果说苹果落地的现象直接导致了万有引力定律的发现的话，那么，苹果落地及类似现象到处可见，为什么万有引力定律对牛顿情有独钟？牛顿的伟大之处不在于那个苹果，而在于当他看到了苹果落地的现象后，综合了许多前人及同代人的研究成果，提出并深刻地思考了与万有引力定律相关的许多的问题。也许，这才是真正使牛顿成功的“苹果”。
一、什么样的问题才被称为“问题”
例如在上《昼夜的成因》时，如果问学生：太阳是从哪边升起，从哪边落下？学生会不假思索的回答：太阳从东边升起，从西边落下。如果问学生：星星是从哪边升起，哪边落下？北极星又怎样？学生便需要思考，或者说，学生无法立即回答这个问题。这两次的提问区别在于，前者不具有问题性，而后者具有问题性。在科学探究中，具有问题性的问题，是学生需要解决的问题，才能被称之为“问题”。而不具有问题性的问题则没有科学探究的价值。
二、探究解决的不仅是科学问题，更有生活实际问题
例如，《科学》中的例子，有一天小明肚子突然疼起来了，可能的原因有哪些？这是一个很生活很实际的问题。但是如果我们把这个问题深究下去。比如小明已经被确定是食物中毒后，我们又可以提出新的问题：（1）为什么这种食物会引起人的中毒？（2）中了这样的毒需要用哪种药物来治疗？（3）中毒后，我们需要怎么做才能使其对人体的伤害减少到最低？上述所列的三个问题中，第一个属于科学问题，而后两个属于生活问题。两种问题有明显的差异，对于科学问题的研究，目的是解开自然之谜，而对于生活实际问题，那其根本目的是为了满足人们的实际生活的需求。而STS（科学、技术、社会）之间的关系已经成为科学教育的一个主题，所以探究学习中，我们往往都是从生活实际问题出发，而后进一步提出科学问题，并展开探究活动，得出科学结论，最后又落回到生活实际的应用上。因此作为教师，应当善于引导学生将生活实际问题转化为科学问题，将得到的科学结论，应用到解决生活问题上去。
三、如何看待开放性问题与封闭性问题
随着新课程改革的不断深入，不管是教学上，还是考试中，出现来越来越多的开放性的问题。而在实际教学中，由于应试的压力，教师提出的绝大多数都是封闭性很强的问题。那么如何处理好问题的开放和封闭呢？其实提问的开放与封闭并不矛盾，而是一个转变过程。例如：（1）如何改变小灯泡的亮暗？（2）怎样改变电路中电流的大小？（3）当电压一定时，电流与电阻的关系？这三个问题的开放性由大到小。而我们认知事物的过程，也是如此。我们将一个比较开放的问题，转化为一系列封闭性的问题。最终达到解决问题的目的。
四、放手，给学生提问的机会
想象力的匮乏，倒不如说提出问题的能力低下。是什么使学生失去了提出问题的勇气和提出问题的能力？我们还能帮他们找回勇气，找回能力么？给学生一个放松提问的机会，是一个很好的解决方法。安徽省特级教师汪延茂老师曾把学生的自学和发问引入笔试。在笔试中，常常要求学生归纳一章或者是一单元的知识，并提出问题，或者给一段新的阅读材料，让学生通过阅读，回答问题，并提出新的问题。以下是汪老师的初中学生所提出的一些问题：①运动是绝对的，为什么又说运动和静止是相对的？②如果选择地球为参照物，那么“地心说”不也是正确的吗？③凝华是否是气体先液化，然后再凝固呢？④地球是一个大磁体，它为什么能吸引任何物体，而不像磁铁那样，只吸引铁钴镍等物质呢？⑤是否所有星体都有磁场？⑥磁铁有同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的性质，而分子间也有引力和斥力，那么磁铁的这种性质是否与其分子的性质有关？可见，放手给学生提问的机会，并加以恰到好处的引导和激发，学生是能够提出高质量的问题的。
五、如何引导和激发学生提出高质量的问题
为了激发学生的问题意识和提问能力，教育界也在不断的做着各种尝试，例如中高考的命题中，出现将“提出问题”作为考题。当我们看到学生们对于这类题目的回答时，我们不禁发现，学生提出的问题的质量，并不理想。那么我们如何引导，激发学生提出高质量的问题呢？
1.利用活动引发问题。这是我们最常见的引发学生提出问题的方法。而对于学生所提出的问题，教师对其进行肯定的同时，完成对问题的修改与提升。从而使学生在提出自己的问题的同时，发现提问时的不足。如在探究串联电路中电压的关系的学生实验过程中，有些学生发现：当电源电压为6V时，两个小灯泡的总电压总是小于6V。这与我们书本上的结论相悖。学生的脑中充满了“为什么”。于是，学生的思维便打开了：“是不是电压表不精确？”“是不是电源所提供的电压本就小于6V”，甚至有学生问“是不是书上的结论错误了？”提问过后，就是新一轮的探究，在更换过几个电压表和电源后，学生们发现电源电压仍然大于两个小灯泡的总电压。于是我在黑板上写下了两个公式：U总/I=R总和U2个灯泡/I=R两个灯泡，学生通过两个公式的计算，发现电路中的总电阻>两个灯泡的总电阻。于是学生再一次提出了新的问题“是不是因为导线有电阻，分走了一些电压？”“是不是电源本身就有电阻？”“是不是因为电流表有电阻？”虽然电源的内阻，电流表的内阻与导线的电阻在教学中不作要求，但是学生通过实验中发现的问题，提出自己的想法，激发学生进行探究的兴趣，并在教师的引导和自主探究过程中，发现新的问题，完成对原有问题的修正。
2.利用生活事件引发问题。科学研究的本质，就是在生活中发现问题，通过科学的方法研究问题，最后将研究的成果应用到生活中去。同时，生活事件具有时效性，因此在对生活事件的探究中，应该更加及时和开放。例如日本3.11地震后，各媒体对其十分关注，央视也持续更新着关于3.11地震的新闻，我也适时的布置了学生的一周作业：A、看一看：关于日本3.11地震事件的新闻，写下你对该事件的感受。B、想一想：在日本3.11地震事件中，有哪些有关于科学的问题是你想要了解知道的，记下来，一周后课内交流。C、找一找：在这次地震中，有哪些事件或者现象可以用已经学过的科学知识来解释，与同学们分享。此处我摘录了黄盼盼同学的部分记录。A、我觉得自然灾害太可怕了，人类在自然灾害面前，实在太过渺小。日本的人民在面对灾难时，能保持如此的冷静，真是让人敬佩。B、我想了解地震和海啸之间有联系么？另外，日本因为地震而核电站爆炸，核辐射真的能辐射到中国吗？还是那只是谣言？为什么有谣言说吃碘盐可以防辐射？核辐射到底会对人造成多大的伤害呢？地震是板块运动的结果，因为日本处于太平洋板块和亚欧板块的交界处，所以经常发生地震。福岛核电站当时用海水冷却，是不是因为水蒸发的时候会吸收大量热。在教学过程中，由生活事件所引发的问题，更能引起学生的兴趣，当然由于更贴近生活，更有经验，提出的问题也就能相对的有些质量。
3.由问题的解决引发的新问题。当一个问题被解决的时候，并不说明着科学探究的结束，也许同时，这还是另一个甚至几个科学探究的新开始。例如在探究二氧化碳的化学性质时，学生往澄清石灰水中吹气，发现澄清石灰水变浑浊，此现象证明了二氧化碳会和澄清石灰水发生反应，生成白色不溶物碳酸钙。所以我们可以用澄清石灰水来验证二氧化碳的存在。但是新的问题就出来了，空气中也有二氧化碳，师：“为什么向石灰水中鼓入空气，石灰水却没有变浑浊呢？”学生很快的回答：因为空气中二氧化碳的含量很少。师：“那你怎么验证空气中二氧化碳的存在呢？”学生开始各抒己见“因为人呼出的气体中有二氧化碳，所以空气中有二氧化碳。”因为植物光合作用需要二氧化碳，所以空气中肯定有二氧化碳。”…师：“那么能不能用澄清石灰水来验证空气中二氧化碳的存在呢？”……一个问题引发新的问题，引发新的讨论，使课堂的内容环环相扣，学生在学习过程中，不断的有新的发现，新的问题，从而提高学生自身的科学素养。
4.从习题中引发的问题。习题中有大量的科学探究题，学生通常只是机械的去完成作业，但却很少去质疑题目。所以对题目提出质疑，在质疑中发现新的问题，也有助于学生科学探究能力的培养。例如在学习二氧化碳的性质时，经常会碰到这样的习题，在一个水槽中，倒置一支充满二氧化碳的试管，并在水中滴入几滴紫色石蕊溶液，问：现象是什么？题目的答案是：水槽中液体变成红色，试管中液面上升。很多学生也都是这么回答。但是班中的王俊辉同学对此表示了质疑，他认为水槽中的水这么多，试管中的二氧化碳这么少，形成的碳酸肯定有限，也许不能使石蕊变成红色，另外二氧化碳和水溶解时为1：1，所以试管中的二氧化碳会全部溶于水中，液面应该会上升，直到液体充满整支试管。他带着自己的质疑，做了这个实验，但是实验的结果却出乎意料：液面根本没有上升，当然，石蕊溶液也没有变成红色，与该题目的答案和王俊辉自己的猜想都不相同。同学们也跟着讨论起来：收集的二氧化碳不纯？试管移动过程中二氧化碳逸散、也有个别学生会很有创造性地提出是否与溶解速率有关……在对实验问题的热烈讨论中，学生们不仅变得爱思考，爱提问，也开始敢于对习题中的探究提出质疑，寻求真理。
科学探究的最重要环节，便是提出问题，正是问题激发我们去学习、去发现、去实验、去观察。让学生拾起自己的“苹果”，去发现，去创造。
参考文献：
[1]郑青岳.科学探究式学习100个问题[M].杭州：浙江教育出版社，2006.
[2]曾令格，禹明，陈坚.《中学科学教学活动设计》――新课程教学活动设计丛书[M].北京：北京大学出版社，2011.
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