以改造个体经验为导向设计《用气球驱动小车》课探究活动

杜伟

杜威教育哲学中的“经验”到底是什么？本文将以教科版新教材《用气球驱动小车》一课的设计实施为例，从小学科学探究活动设计的角度进行粗浅的诠释。包括在隐形简化的操作指导中习得“经验”，在情境构建的设计中应用“经验”，在论证焦点的转移中改造（发展）“经验”，在结构清晰的表征方式中梳理“经验”。

杜威教育哲学中始终离不开一个核心词汇——“经验”。这其实也是杜威教育思想体系的核心，他认为，教育是以经验为内容，通过经验，为了经验的目的。对于教育而言，始终面临着一个终极灵魂拷问：教育的目的到底是什么？这个问题的答案也许有很多种，但在笔者看来，按照杜威教育思想体系的逻辑，教育的目的就在于改造个体的经验。如果要把这样的教育哲学理念渗透于科学课的设计，又该如何实施与呈现呢？以下将以教科版新教材《用气球驱动小车》一课的设计实施为例，简单分享笔者从磨课过程中得到的关于以上问题的感悟。

一、杜威教育哲学中的“经验”到底是什么

杜威认为，经验具有连续性和交互性两个特征，这两个特征是衡量教育关系中经验概念的两个标准。

所谓连续性，是指教育要以学生的个体经验为中心，教育始于学生经验，并指导学生朝着有累积价值的经验方向发展，在经验的累积中获得经验的改造，促进学生经验的发展。可以简单理解为教学就是在学生原有认知水平上，让他们通过学习，将其对事物和现象的认知水平提升到一个新的层次。

所谓交互性，就是情境与人相互作用生成有意义的经验的过程。经验包含着主动和被动的因素，它们以特有的方式相结合。在主动的方面，经验就是尝试;在被动的方面，经验就是承受的结果。例如，气球小车要向前运动，喷嘴的安装方向应该是朝前还是朝后？询问学生后我们会发现，在没有动手尝试之前，他们对这个问题的答案是不确定的，但动手尝试之后，他们发现了喷嘴安装方向和气球小车运动方向之间的关系和规律，也快速理解了反冲力对物体运动的基本作用机制。这种正确的有意义的经验的形成，就是一个真实情境下通过人与事物之间交互作用的结果。

杜威指出，连续性和交互作用彼此积极生动地结合，是衡量经验的教育意义和教育价值的标准。

二、在隐形简化的操作指导中习得“经验”

问题描述：

在最开始的几次试教课里，有一个问题始终令人头疼又无法逃避：在实验前，我需要花大量时间为学生详细讲解操作“规范”，否则就会对实验的效率、数据的可信度、场面的有序组织和调控造成负面影响。最尴尬的是，这个时间似乎无法缩短，因为这些“规范”包括了打气筒的使用规范（一筒气的标准，保证气密性的方法）、记录表的填写方法、跑道的使用规范（分小组使用跑道，按照规定方向释放小车，读数演示）、组内分工安排等等，似乎每一个环节都很重要。

在实验前进行如此多的“规范”讲解，其实是脱离了经验的交互性原则，没有真实情境的实际体验，单纯依靠教师的讲解规范，不仅耗时多，也无法被学生完全内化吸收，还消磨了他们的耐心，实际操作时还是会产生各种问题。

应对策略：

不讲“规范”，直接“上手玩”！因为“规范”本身就是“经验”，学生可以通过实验情境而自发形成这样的“经验”。所以在课堂伊始，我直接展示气球小车，趁着学生产生兴趣的时候，安排一个“玩气球小车”的环节。在没有任何任务压力的情境下，学生们借助“玩”的活动，兴趣高涨，自然而然就在“玩”（实际体验）的过程中掌握了操作方法，达成了合作默契，习得了在正式实验环节应该具备的操作性“经验”。最后，还能顺利地从这个“玩”的活动中提炼出一个新的问题情境：是不是打气量越大，小车行驶越远？怎样用实验数据来验证？

三、在情境构建的设计中应用“经验”

问题描述：

在本课的设计中，到底应该从真实的应用案例情境中简化出一个实验模型进行研究为好，还是以气球小车本身为情境问题开展研究，通过研究结论反思和迁移到其他真实环境下更复杂的案例更好呢？在初始的教学设计中，我采用的是前一个思路，以火箭发射和“音速之风陆地极速车”（世界上最快的车）视频为情境导入的方式，引导学生思考反冲力对物体作用的影响，关注到燃料多少、喷嘴大小等影响因素。然后，出示气球小车的简单模型，把问题进行横向迁移，开展探究实验后，得到一个基于简单模型的“经验”解释，再利用这个“经验”对之前提到的影响因素进行再反思。从经验连续性的角度来看，以上视频情境的导入以及问题的迁移，基本是以教师为主导的情境推进，缺乏学生主动思维的参与，学生通过简单模型获取的经验应用到真实情境的解释和推理上时，比较牵强，也很难衍生出更有价值的观点。

应对策略：

气球小车本身其实已经是一个能与学生认知水平和兴趣点产生强烈连接的真实情境，有趣，好玩，虽然结构简单，但依然蕴含着能激发学生思维火花且有探究价值的问题。因此，干脆抛弃用火箭和“极速车”的情境导入方式，直接让学生面对气球小车行驶远近的问题情境，先研究打气量多少的影响，再研究喷嘴粗细的影响。在获得足够多的事实性经验后，再用课堂生成和提前准备的个别反例，触发学生对既得经验的批判性反思，最后再来思考火箭和“极速车”的问题，讨论氛圍就变得有意思和深入了许多。

四、在论证焦点的转移中改造（发展）“经验”

问题描述：

整个设计中改动最大的莫过于对论证聚焦点的转移了。打气量越多，小车跑得越远，是一个显而易见的结果，学生对此的经验认知都比较一致。如何让本课的研究高于学生的既有经验，创造一些“波澜”呢？我想到把对打气量多少和喷嘴粗细的研究，作为两个研究重心，依次同步推进，进而再引导学生思考如何匹配打气量和喷嘴粗细的组合，才能让小车跑得更远。达到这个目的的实现方式，就是对比4组数据结果，分别是：大气球+粗喷嘴，大气球+细喷嘴，小气球+粗喷嘴，小气球+细喷嘴。2个变量，2个对比组，数据出来后引导学生对数据进行两两对比分析。除了表面上的显性数据，还引导学生从全局角度，深挖显性数据背后的隐性信息，并将一系列的事实联系起来，进行辩证思考和深度论证。隐性信息包括哪些呢？例如，气球越大越好吗？喷嘴越粗越好吗？有一个最优组合吗？如何考虑其他因素的影响？实验数据还能告诉我们哪些信息？

前几次试教，都是采用这样的设计框架开展教学，当把4组数据放在一起对比时，学生还不具备或不熟练针对两个自变量的对比分析经验，导致学生陷在了数据里。显然，这样的要求已经超出学生既有经验太多，需要对“要求”进行“回调”。

应对策略：

“回调”之后的设计，其实就是站在工程设计的角度，从3个层面引导学生进行研究和思考，分别是：

1.打气量多少对小车行驶远近的影响;

2.喷嘴粗细对小车行驶远近的影响;

3.改進结构使小车行驶更远的可行思路。

本课学习前，学生的既有经验是：知道打气量多，小车就跑得远。通过本课的研究学习后，学生自主生成的发展经验告诉他们，要让反冲力尽可能大，车子行驶得尽可能远，工程师可不是简单地增大打气量，也不是简单地加粗或变细喷嘴。而是要从装置本身的整体设计进行系统性考量，调整各个细节的设计，包括防止漏气、控制气体释放速度、改变外观形状和车体重量、选择材料等等，这些都会影响到反冲力的最终作用效果。

五、在结构清晰的表征方式中梳理“经验”

每一节科学课，教师都应该注意且秉持的原则是，在高质量的交流和讨论中促进学生深度思考，并且帮助他们将思考过程中获得的经验进行梳理以形成相对稳定的观点。怎样帮助呢？板书的呈现内容和组织形式就是实现“帮助”的有效途径，通过板书这个载体，把学生即时的观点、证据、逻辑，清晰可见地表征出来。顺着这样的思路，我在本课试教过程的不同阶段中，设计并形成了3种主要的板书形式，如图所示。

这3种形式的板书，其实没有孰优孰劣之分，只是各自关注的重点不一样。前期和中期两个版本的板书更关注数据的对比分析处理，观点的呈现被放在角落的位置。后期的版本，则更注重核心概念的呈现、观点之间的脉络、多种因素相互之间的作用结果，弱化了对具体数据的处理，只在角落位置选取了一个学生的记录结果作为数据代表呈现了出来。

前面提到，如果把数据处理作为重点，学生容易陷在数据里。比如，两个不同的小组，用同样的喷嘴，给气球打同样多的气，小车跑动距离相差甚远，但一比较会发现，虽然组间数据横向对比不同，但组内数据纵向对比后，两个组的结论是相同的。为了避免学生纠结于具体的精确数据，我选择了最后一种板书作为最终的呈现形式，也就是突出数据对比后形成的经验性结论，顺利帮助学生超越他们的既定观点，使之形成了新的经验（认知）。这才是本课要解决的第一要务。

六、结语

以改造个体经验为导向的科学探究活动设计其实就是杜威“儿童中心论”的实践性外显。以上关于《用气球驱动小车》一课中教学措施与活动设计的改进优化，都是依据“儿童中心论”的观点，围绕学生而组织，围绕学生运转，让学生自己去经历探究、发现奥妙，从而实现个体经验的主动建构，主动发展，主动创造。