秋日,在一次课间休息之后,几个学生兴奋地回到教室。他们将科学老师格雷厄姆夫人拉到窗前,向外指点着说:“我们发现操场上那几棵树有问题,它们怎么啦?”“什么意思?”格雷厄姆夫人问道。
学生们指着并排长着的三棵树,一棵树的叶子全掉光了;中间那棵树的叶子颜色各异,但主要是黄色;第三棵树叶茂密苍翠。学生们。问道:“为什么这三棵树会有这么大的不同呢?它们过去看上去不都是一样的吗?”对此,格雷厄姆夫人也无法回答。
——表现出好奇,凭现有知识提出问题
格雷厄姆夫人知道,按照课程计划,她的班级要到本学年晚些时候才学习植物,不过她认为这恰恰是调查植物生长情况的好机会。由于问题是学生们自己提出来的,所以会特别激励他们去寻求答案。格雷厄姆夫人不能断定这样做的结果会怎样,但她还是决定冒一次险,让学生在她的引导下进行调查。毕竟他们有过一些经验,去年他们曾观察过种子在不同条件下的生长情况。于是,格雷厄姆夫人将一张大牛皮纸挂在学生们都能看到的位置上,然后说:“让我们一起列张单子吧!为什么这三棵树会产生差异?我们把所有可能的解释都写在上面。”同学们纷纷举起手臂,提出自己的解释:
与光照有关;
一定是水太多的缘故;
一定是水不够的缘故;
这三棵树现在看来不同,可过去它们看上去是一样的;秋季到了,有些树的叶子会比其他树掉得早一些;地下有有毒物质;它们的树龄不同;
有害虫吃树叶;其中一棵树比另外两棵老一些……
——提出初步的解释或假说
当学生们认为所提出的观点已足够多时,格雷厄姆夫人便鼓励他们进一步思考,在这些观点中,有哪些解释可以进行调查,哪些只是描述。然后,她请每一位同学挑出一个她或他自认为是正确的解释,并据此将学生分成小组,例如“水”组,“季节”组,“害虫”组等等。
她要求每个小组制定计划并开展简单的调查活动,以弄清能否找到一些支持他们的解释的证据。在学生们制定调查计划时,格雷厄姆夫人到各组去仔细倾听讨论过程。然后,她要求每个小组向全班同学解释他们的想法,以使计划进一步完善。运用这种迅速、公开的现场评估方法,格雷厄姆夫人能够帮助学生们反思自己提出问题的过程,促使他们考虑是否可能有更好的方法。
——设计和实施简单的调查研究
在接下来的三周里,格雷厄姆夫人专门划拨出科学活动时间,留给学生开展调查研究。各小组充分利用各。种资源,搜集有关树木特性、生长过程及其周围环境的信息。例如,“树龄差异”小组很快就找到了问题的答案。他们与曾参与种植操场上部分树木的家长一教师协会成员取得了联系,并且得到了购树的原始单据。然后,他们到苗圃去核实。结果发现这三棵树品种相同,购买时树龄相差无几。对这种完成调查较早的小组,格雷厄姆夫人就请他们加入到尚未结束的小组中去。
——通过观察收集证据
“水”小组决定尽量每隔一小时察看一下地面。他们轮流值日,连续记录观察的结果。有些同学住得离学校比较近,于是负责课后与周末的观察。虽然没有做到每小时都观察记录一次,但他们记录的数据足以向全班同学报告:“没有叶子的那棵树几乎一直泡在水里,中间那棵有时泡在水里,那棵长满绿叶的树周围地面潮湿,但从来没有泡在水里。”(www.xing528.com)
——依据证据进行解释
有一位同学回忆说,几个月前,他妈妈种的天竺葵中有一株的叶子变黄了。妈妈告诉他,这是由于水太多的缘故。格雷厄姆夫人给了“水”组一本小册子,名为《栽培健康植物》,是从当地苗圃找来的。“水”组读了这本小册子后,明白了当植物的根部被水包围时,就无法从周围的空间里吸取空气,等于是被水淹着。基于从观察和小册子中所获取的信息,同学们推断:无叶的树被淹,中间那棵部分被淹,而第三棵则没有受淹。
——考虑其他的解释
“水”组继续工作,调查水的来源。他们发现,学校管理员每周三次打开草坪洒水系统,由于开放时间过长,过量的水流过草坪,汇集到树旁。又由于地面有点坡度,大部分水流到了,植树带的一端来。他们同其他小组一起,向全班同学汇报了调查结果。
随着各小组的汇报,同学们得知,有些观察结果和得到的信息不能解释三棵树有差异这一现象——例如调查这三棵树本身是否存在差异的小组所做的工作;有些只能部分支持观察现象——例如认为这些树可能遭受到虫害的小组的工作。学生们感到最合理、既符合所有观察结果又符合从各处获知的信息的,是水太多这一解释。经过三周的工作之后,他们找到了一种合理的解释。对此,全班同学都很满意。在格雷厄姆夫人的建议下,同学们给管理员写了一封信,告知其他们的发现。管理员来到他们班上表示感谢,并表示他将改变浇水程序。他确实这样做了。最后,格雷厄姆夫人问学生,怎样才能证明他们的解释是正确的呢?学生们讨论后决定,这只有等到明年看看这些树是否活过来。
——交流解释
来年同月,同学们看到这三棵树都挂满了绿叶,格雷厄姆夫人班上的学生们现在更加坚信他们得出的结论有效地解释了他们的观察。
——检验解释
附信亲爱的汤姆逊先生:
我们注意到,我班窗外的三棵树各不相同,一棵树落光了树叶,一棵树叶子颜色参差不齐,还有一棵却长满绿叶。
家长一教师协会成员告诉我们这三棵树来自苗圃。我们同苗圃取得了联系,他们说这些树属同一品种,并且树龄相同,所以这不是它们产生差别的原因。
我们发现,那棵光秃秃的树总浸在水中,树叶颜色参差不齐的树有时浸在水里,而挂满绿叶的树没有被水淹过。
我班同学看到书上说,植物不能淹在太多水中,否则,它会死掉。我们想这可能是这三棵树产生差异的原因。
我们注意到您经常打开洒水系统,水流出来汇聚到了那棵秃树和那棵叶子颜色参差不齐的树那儿。我们认为您少洒点水也许会更好些。
格雷厄姆夫人班上的全体同学
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