《日常物理学之谜》（美）理查德·科尼赛克-莫兰著；尹剑波译|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《日常物理学之谜》

【作　者】（美）理查德·科尼赛克-莫兰著；尹剑波译

【丛书名】莫兰科学笔记

【页 数】 260

【出版社】 江苏凤凰教育出版社 , 2018.01

【ISBN号】978-7-5499-7055-1

【价 格】65.00

【分 类】科学知识-青少年读物-物理学-青少年读物

【参考文献】 （美）理查德·科尼赛克-莫兰著；尹剑波译. 日常物理学之谜. 江苏凤凰教育出版社, 2018.01.

图书封面：

图书目录：

《日常物理学之谜》内容提要：

本书主要内容包括：在课堂上使用故事教学的案例分析、本书的理论背景、使用本书以及书中的故事、使用本书的不同方法、科学和素养等。

《日常物理学之谜》内容试读

第一章

本书的理论背景

我们都曾听说，人们往往把科学课堂上出现的任何活动都称为“实验”。实际上，鉴于当今的科学课程授课方法，真正的实验几乎不存在。按照实验的定义，实验是用来验证假设的，而这些假设在当今的科学教学中几乎不存在。假设是任何实验的一个必要组成部分，是人提出来的，他花费大量时间沉迷于某一个难题，感觉有必要提出一个理论来解释自己迷惑不解的地方。

然而，即使没有适当的假设，我们也可以研究自己面对的问题，这种做法既常见又合理。我们可以采取“公平实验”方式进行研究，这种做法可能尤其适合小学课堂，因为小学生往往没有足够的经验，无法提出具有真正科学意义的假设。不久前，我曾问一个4年级女生什么是“公平实验”，她回答说：“公平实验就是结果是我所期待的实验。”我们可以想见，即使到了小学4年级，学生依然不知道如何适当控制变量。我们有必要重申这一点。

假设不仅仅是猜测。假设往往包含“如果…那么…”的语句，例如，“如果我把一支温度计放在手套里，而温度保持不变的话，那么手套可能不会产生热量。”在学校科学课程中，预测也不应当仅仅是猜测或预感，而应当建立在经验和缜密思考的基础上。要求孩子们对自己的预测做出合理的解释，这是一种很好的办法，可以帮助他们看出猜测与预测之间的区别。

大多数学校的科学课程都缺乏两个要素：学生需要充分的时间去认真思考那些在现实生活中具有意义的问题。可能的情形是，学生往往拿出一定的时间去“涉猎”某个领域的研究（比如池塘生物），他们阅读相关资料，观看模型展示，跟专家一起到池塘实地考察，单人或集体撰写关于池塘各种动植物的报告，利用鞋盒制作池

日常物理学之谜

塘模型或利用纸张制作巨幅海报等。或者，他们可能对太阳系进行研究，根据各大行星的具体数据撰写科学报告，全班制作一个太阳系模型挂在教室的天花板上，认为这样就大功告成。这些做法当然很有趣，但是问题在于，学生不可能从这些做法中发现真正的问题，他们不需要开动脑筋，不需要利用集体智慧苦思冥想、提出假设或实验验证。

你肯定注意到，大多数科学课程都含有一系列“批判性的”活动，学生通过参与这些活动可能找到理解某一概念的钥匙。在大多数情况下，人们往往认为，学生开始学习某一新单元之前已经具有关于某些概念的常识或前概念(preconception),而批判性的活动有助于学生理解那个科学概念。这种想法极其有害，因为研究表明，在开始学习新东西之前，学生的前概念水平不尽相同。这些知识不仅在学生的大脑中根深蒂固，而且极难改变。如果学生的知识水平跟事先设计好的教学活动没有多少关系，尤其是如果老师不充分了解学生的前概念，那么让他们参与这些事先设计好的活动便毫无意义。

邦妮·夏皮罗(Bonnie Shapiro)在其著作《孩子们如何发现光的秘密》(Whad

Children Bring to Light,l994)中以毋庸置疑的细节向我们指出，一位用心良苦的科学教师如何引导学生进行一系列关于光的性质的活动，却不知道班里学生都存在同样的误解：人之所以能够看见物体，是因为人用眼睛去观看，而不是因为来自物体的光线反射进入人的眼睛。这些活动用意虽好，却是在做无用功，因为尽管学生已经“搞定老师”（而不是搞定问题），能够填写相关表格并在本单元学习结束时通过考试，却始终对下面这个关键概念持怀疑态度：来自物体的光线反射进入人的眼睛，让人看见了物体。“搞定老师”意味着学生对老师的行为、技巧、语言方式和教学方法了如指掌，他们能够准确预测老师有什么想法，什么事情能让老师高兴或生气，如何表现才会让老师相信他们已经学到并掌握她希望传授给他们的概念。

埃莉诺·达克沃思(Eleanor Duckworth)在其专著《发明密度》(Inventing

Density,1986)中说道：“批判性的实验本身并不能告诉你任何东西。一个人必须在实验之前就完成研究工作的绝大部分。一个人必须首先形成一整套理念，然后才能利用实验加以验证。”这可能是本书最重要的一段引语！

教师如何能够判断学生是否形成了一整套内嵌课堂活动的理念？教师如何能够发现学生脑海中是否存在关于将要学习内容的错误想法？我相信，本书可以为这些问题提供一些答案，并为纠正上述错误提供一些建议。

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第一章

探究究竟是什么？

关于“探究式教学”，可能还没有一个确切的定义，目前，这方面公认的权威是国家研究委员会(National Research Council,简称NRC)和美国科学发展协会(American Association for the Advancement of Science,简称AAAS)。毕竟，这两家机构分别制定了《国家科学教育标准》(1996)和《科学素养基准》(Benchmarksfor Science Literacy,l993),而大多数州的课程设立标准均依此为基础。因此，我将使用他们给出的定义，并把该定义贯穿于全书之中。国家研究委员会在《探究和国家科学教育标准：教学指南》(2000)中指出，必须具备以下五个基本要素，才能称之为真正意义上的探究教学：

(1)学生参与以科学为导向的问题研究。

(2)学生面对问题时首先注重证据。

(3)学生从证据中找出合理的解释。

(4)学生把解释与科学知识联系起来。

(5)学生把解释拿出来相互交流并加以论证。（第29页）

实际上，国家研究委员会大力提倡，学生在校期间随着年龄增长，应当更多依靠自己而逐渐减少对教师的依赖。国家研究委员会还明确指出，并非所有的科学课程都应当采取同样的教学方法。采取灵活多样的方法进行科学教学，不会让学生感到枯燥乏味，而且效果更为明显。向学生做示范，引导学生进行讨论，让学生解决老师提出的问题，加入富有创造性的科研活动等，都是切实可行的教学方法。然而，国家研究委员会也建议，无论采取哪种教学模式，都应当具备以下共同点：

(1)学生参与科学问题、事件或现象的研究，而这些问题、事件或现象与他们已经具备的知识存在联系，却又与他们既有的观点不一致。换句话说，他们通过对科学现象的研究来纠正自己的前概念。

(2)学生直接接触科学材料，提出假设，验证假设，并对已发现的问题找出合理的解释。

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(3)学生对各种材料进行分析、阐释，根据材料开发各种模型并找出合理的解释。

(4)学生把新学到的知识在新的环境中加以应用。

(5)学生培养自己的元认知能力（对自己的思维过程进行反思），回顾自己学到了什么以及如何学到的。

你会发现，利用本书中的故事激发学生积极参与探究式科学学习过程，你和学生将有机会实现上述各种目标。

著书原因量才返

根据《科学教育》(Science Education)杂志关于当前科学教育思想的一篇总结文章，“一个结果似乎反复出现：如果学生在课堂上通过诱导式的动手实践学习科学，既得到充满爱心的老师鼓励，又获准与同学一起处理遇到的各种问题，那么他们在离开科学课堂以后，对待科学的态度会更加积极，（并且以自己有幸亲身参与科学探索而倍感自豪)”(1993)。

这本书（尤其是书中的故事）给学生们提供了宝贵的机会：他们在学习上可以当家做主；正如上面引文所言，以这种方式学习，将会促使他们对科学持有更加积极的态度；他们乐意跟同学和老师一起学习。若要充分利用本书中的故事，就需要学生进行小组讨论、勤动手、多动脑，还需要老师热情帮助。

故事

本书的故事有点像侦探小说，侦探小说最后一节总是由聪明的侦探解开谜团不仅告诉读者“是谁干的”，而且讲述她如何查出真相，本书的故事则故意略去最后

一节。书中故事的设计思路是，让学生们变成侦探，寻找“嫌疑犯”（假设或预测），展开调查（实验或调查），找出“是谁干的”（结果）。换句话说，需要学生自己续写故事的结局或者多种可能的结局。正如达克沃思建议的那样，置身于故事的情景，学生们从一开始就逐渐形成“一整套内嵌各种科学活动的思想体系之中”(1986，第39页)。学生还是科学活动的设计者，因此会全力以赴寻找合理的答案。我希望

第一章

学生们搞定问题而不是搞定老师。然而，我想再强调一下，我们都应当明白，成功的学生确实也需要花精力来搞定他们的老师

在一个故事（第十九章《赶时间的意大利面》）中，兄妹俩争论怎样烧水速度最快以及水烧开后温度会不会继续升高。的确，这样的研究过程与结果正是科学本身。这个故事还意味着问题的“主动权”掌握在学生手中。这就是我们所说的“自己动手、自己动脑”的科学教育方式。老师相信学生有能力发现问题并通过实验得出结论，这一点在科学教学中至关重要。每一个故事都会给出具体建议，帮助老师如何引导学生从阅读故事转向发现问题、提出假设以及调查研究，最终找到问题的答案。

通过探究方式学习科学是当今教育的基本原则。你也许会问：“相反的学习方式是什么？”那就是把科学当成一成不变的信息、理念和原理死记硬背，毫不理会这些东西的来龙去脉。显然，我们不可能指望学生有能力发现各种科学模型与概念。然而，我们衷心希望他们能够把科学探索与验证过程当成一种享受。我们还希望他们能够明白，科学研究不仅仅是课堂上发生的那些事情，他们在日常生活中遇到的种种事情都与科学息息相关。探索热传递、磁强度，观察凝结的水珠，这些只是日常生活与科学息息相关的几个常见例子，通过这种方式可以培养我们的思维方式，建构我们了解世界的新知识。

本书共有21个故事，分别针对不同的概念领域，比如热力学、热能、融化或溶解、烹饪中的化学以及作为一种化学反应的生锈现象等。老师可以把每个故事复印后分发给学生阅读与分组讨论，或者，老师把故事大声朗读给学生听，由全班共同讨论。在讨论过程中，老师的主要任务是，帮助学生发现一个或多个问题，并帮助他们设计各种方案找出问题的答案。

大多数故事还包含几个“干扰项”（又称常见的迷思概念①或相异概念）。故事里的人物讨论问题情境时往往众说纷纭，我们便把干扰项巧妙地安插其间。例如，在《融化的聚会》这个故事里，凯尔西(Kelsey)和朋友们弄不明白，为什么放在塑料碗里的冰没有融化，而放在金属碗里的冰却融化了？每个人都有自己的前概念或迷思概念。研究人员花费多年时间才弄清楚这些迷思概念，一些文献把人们最容易犯的错误（无论孩子还是成人普遍抱有的错误认识）记录下来。这些常见的迷思

①迷思概念：指人们头脑中存在的与科学概念不一致的错误认识，也译为“误解”“错误概念”或“错误观点”等。一一译者注

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日常物理学之谜

概念从哪里来，它们又是如何产生的？

思维模式的发展

直到不久前，教育实践留给人们的印象是，儿童或成人在接触新的学习内容时，他们原先拥有的知识储备对学习新内容并无促进作用。然而研究表明，在几乎任何情况下，学习者为了解释日常生活中遇到的各种现象，头脑中已经形成自己特有的思维模式[布兰斯福德(Bransford)、布朗(Brown)和科金(Cocking),I999;沃森(Watson)和科尼赛克(Konicek),l990;奥斯本(Osborne)和弗雷博格(Fryberg),1985]。我们都有过下面这样的体验，把手放在不同的物体上会感到温度有所不同。我们都见过物体处于运动之中，或者乘坐过汽车或飞机等正在移动的物体。我们都经历过力的作用，作用在物体上或自己身上。我们都会尝试寻找各种办法，最终形成自己特有的思维模式，按照自己满意的方式解释这些现象。或许，很多人都读过书或者看电影、电视，他们尝试借用书籍或影视中呈现的方法或图像形成自己的思维模式。或许，他们曾经在课堂上听到老师或者其他同学讨论这些现象。在电影《私人宇宙》(A Private Universe)[施耐普斯(Schneps),l987]中，几乎所有接受采访的哈佛大学毕业生和老师都对季节更替的原因或者月相变化的原因存在

一些错误认识，而他们中的很多人都曾在高中或大学上过高级科学课程。

根据目前流行、占主导地位的建构主义学习理论，一个人一生中的各种体验都会进入他的大脑思维之中，这些体验要么被大脑接受，要么被拒绝，甚至被修正，以适应头脑中固有的思维模式。然后，这些模式在日常生活中被用于预测可能出现的结果，以此检验它们是否有效。如果一个模式行得通，就会被接受；如果行不通，人们就会对其进行修正，直到自己认为满意为止。不管怎样，这些模式存在于每个人的大脑之中，一旦遇到新情况，就会被唤醒。有些模式或许与当今的科学思维相

一致，然而，它们通常属于“常识科学”，与当今的科学思维背道而驰。

导致这种现象产生的原因之一在于，科学思维往往与人们的直觉思维恰恰相反。例如，当你把手放在房间里的一块金属上，你会感觉很凉。如果放在同一个房间里的木头上，则感觉较为暖和。很多人就会推断，金属比木头的温度低。然而，把各种物体放置在同一房间无论多久，它们的温度都是相同的。其实，当你把手放在金属上，手的热量会很快传递至金属，于是你感觉金属很凉。木头传递热量的速度不像金属那么快，因此你“感觉”比金属要温暖一些。换句话说，我们的感觉愚弄

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···试读结束···