探索新的科学教育(上)
主讲专家 中央教育科学研究所 郁波
非常高兴今天利用这个机会能够就小学科学教育改革的有关问题和大家进行交流，今天我谈的题目叫做《探索新的科学教育》。
为什么叫“探索新的科学教育”？因为我觉得我们目前正在进行的这场小学科学课程的改革，的确带有很大的新意。这个新意表现在多个方面，首先就是我们这次小学科学课程改革是处在一种特殊的历史背景之下。大家都知道，从20世纪80年代中期开始，科学教育改革的发展浪潮在全世界再度兴起，在整个改革的浪潮中间，有几件非常重大的、有深远影响的事件。这就是美国发表了对本国未来发展具有战略意义的著名的“2061”计划，这个计划的报告部分又称为“面向全体美国人的科学”，发表在1989年，同时还有一个重要的文献，这就是我们大家知道的《美国国家科学教育标准》，发表在1996年，这两个文件现在都已经成为世界性的小学科学教育方面的重要参考文献。受这样一种思想和这些文献的影响，法国从1997年开始对本国的小学科学教育也进行了全面的改革，他们在国内开展了著名的“动手做”项目，这个“动手做”项目是在法兰西科学院和教育部的直接领导下，在全法国范围内进行的一场深刻的小学科学教育改革，对这五年的教学改革，法国的科学家们主要有这样一种认识和评价：“10年以来，美国在小学里进行了一场极其严肃的科学教育改革。”“应该从美国正在做的物质上和智力上的巨大努力中获得经验。”受到这个影响，他们国家从1997年开展了科学教育的“动手做”项目，在这个“动手做”项目的整个实施过程中，他们有了非常深刻的体会，他们曾经评价说：“这次工作的成果超出了几个世纪以来所进行的上百次的教学改革”。
以上足以见得在这样的一个历史时期内，像美国和法国这样一些发达国家，在科学教育方面都在进行着一种很深刻的革命，这场革命是有很多特点的。我们如果用简单的一些词汇来概括这场世界范围内的小学科学教育改革的特点的话，主要表现在以下两个方面：一是科学教育的目标发生了非常大的变化。具体来说，就是从20世纪60年代开始的一种培养科学精英的教育现在已经变为要提高全体民众的科学素养，这是科学教育目标方面发生的最深刻的变化。二是科学教育的方法发生了深刻的变革，简单地说，就是从传授科学知识、科学方法和过程技能，发展到要带领学生亲身经历科学探究，这也就是小学科学课程在科学教育方法方面发生的一个革命性的变化。
当然，我们如果对这样一个历史背景进行研究的话，会自然而然地想到，在这场革命中，最深刻的应该说最能够表现这场改革特点的两个关键性词汇，一个是科学素养，再一个就是科学探究。那我们就需要研究了，科学素养到底是什么呢？它的内涵和本质是什么呢？
这里我向大家介绍一下在《面向全体美国人的科学》这本书中对科学素养下的定义，它说：“科学素养包括数学、技术、自然科学和社会科学等许多活动，这些方面包括，熟悉自然界，尊重自然界的统一性；懂得科学、数学和技术相互依赖的一些重要方法；了解科学的一些重大概念和原理；有科学思维能力；认识到科学、数学和技术是人类的共同事业，认识它们的长处和局限性。同时，还应该能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题”。应该说这段文字是目前我们看到的各种文献中对科学素养下的最具有权威性的定义。
下面我们还需要具体进行分析，从这些文字中我们可以体会到到底在有关科学素养的这些论述中，核心思想是什么呢？下面谈谈我对这个问题的初步的理解。
我认为，在关于科学素养这样一个核心概念中，实际上包括了两个重要的思想，第一个思想就是：科学教育要面向大众。这与在现在的数学教育方面提出的“数学要为大众、数学要面向大众”是一个道理，科学教育也要面向大众，科学教育要面对广大的全体人民群众，或者说是全体学生。第二个思想，有关科学素养的一个核心概念告诉我们：科学教育要立足于对科学和科学教育的一种新理解，在这个问题上是特别值得我们加以重视的，因为我们今天交流和讨论的一个题目就是“探索新的科学教育”，这个“新”不但体现在科学教育要面向大众，而且还深深地体现在我们今天的科学教育一定要立足于我们现在对科学和科学教育的一种新的理解和认识之上。
1．科学教育要面向大众 2．科学教育要立足于对科学和科学教育的新理解 科学是认识世界、理解世界的一种认知模式 科学教育蕴含了人类认识自身和周围环境的许多重要思想 科学教育是解决问题的一套重要方法 科学教育体现了特有的价值观 科学教育是处理个人和社会问题的重要工具 |
那么对于科学和科学教育的这种新的理解都具体包涵了什么内容呢？实际上，这样的一项研究从20世纪80年代就开始了，集中了教育家和科学家们的共同努力，产生了对科学和科学教育本质性的一些新的看法。这些想法包括如下这样一些方面：比如说对科学的认识，什么是科学呢？过去人们总认为，科学是一大堆现成的结论和知识；还曾经认为，科学是一种能力、一种方法；后来人们又认为，科学是一些过程，但是，在从20世纪80年代开始进行的研究中，人们又形成了这样的一种认识：从更深刻的层次来理解科学的话，应该认为科学首先是认识世界、理解世界的一种认知模式，或者也就是我们平常所说的，是一种世界观。它是不同于古典文学、不同于哲学、不同于宗教的一种认识世界和理解世界的认知模式，这是对科学的认识一种非常重要的理解。其次，经过研究人们认识到，科学本身蕴含了人类认识自身和周围环境的许多的重要思想。这些思想，应该说，是作为科学对于人类社会的最重大的贡献。再其次，科学本身蕴含了一系列的一套重要的解决问题的方法，这也是有别于其他认识世界和理解世界的认知模式的。科学本身表现了一种特有的价值观。此外，科学非常强调应该用科学的方法和这样的一种视角和观念来处理个人和社会问题，所以说它是一种解决个人和社会问题的重要工具。
以上这些就是从20世纪80年代开始的人们对科学和科学教育产生的一些新理解，那么自然我们今天的科学教育，我们研究一种新的科学教育，要立足和建立在这些新的理解和认识之上。
基于我们对于科学和科学教育的这样一种新的理解和认识，也就带来了科学教育的一种新的变化。
在这个问题上，我非常欣赏爱因斯坦的一段话，爱因斯坦在他的文章中曾经说过这样一段话，非常发人深省，他说：“科学对人类事物的影响有两种方式，第一种是大家都熟悉的——科学直接地、并且在最大程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工具。第二种方式是教育性质的——它作用于心灵。尽管草率看来，这种方式好像不大明显，但至少同第一种方式一样锐利”。
我认为这段话表现了爱因斯坦这样一个伟大的科学家对科学和科学教育的一种深刻的理解和见解。从他的这段话里我们可以很清楚地看到，我们一般对科学的理解在于科学能够改变人类的生活，给人类生活的高质量提供了非常好的工具，这是大家都亲身体会到的。但是科学的另外一个重要意义却长期以来被人们忽视，并没有真正地认识它，这就是科学的教育的性质，特别是它作用于人类心灵的这样一种作用，它在人类的精神史上，在培养人、教育人的方面所发挥的巨大的作用，我们在科学发展的今天，尤其应该对这个方面加以深刻的理解和深刻的认识。这本身实际上也是人类社会发展到今天，在对科学认识上的一种飞跃。大家都知道，20世纪60年代的时候，苏联发射了第一颗人造卫星，这件事震动了美国，于是美国迅速在科学教育上发动了强大的攻势和采取了一系列的政策。但是那个时候，人们对科学的认识主要在于感觉到科学知识越多越先进，就对世界的面貌改变越大，那个时候对科学的认识还是在一种数量层次上的。但是，随着科学技术的发展，随着它对整个人类社会和自然世界发生的强大的改造作用，人们越来越认识到，实际上科学对于这个世界，无论是对于人类本身来讲也好，还是对自然世界的改造来讲，最重要的功能并不仅仅在于它的知识改变了人类，更重要的是它所蕴含的那种思想、思维方式和研究方式，可能对这个世界的影响是更为巨大和深远的。
所以，正是基于这样的思想，当前对于科学教育产生了一种新的理解和认识，因此也导致了我们科学教育的新的革命。这就是，很多人开始主张，科学所蕴涵的人类精神中最深层次的内涵，应当成为科学教育的重要目标，在科学教育中应该突现出来。所以，许多学者主张，需要把科学作为文化来教。
那么我们沿着这个思路考虑的话，如果真正把科学上升到一种文化的层次，从这样一个视角来认识科学和科学教育的话，根据是什么？下面就这个问题展开来介绍一下。
首先，我们刚才提到，就科学本身来讲，是一种人类认识世界和周围环境的重要的认知模式，那么也就是说，我们应该把科学理解为是一种世界观。为什么说科学是一种世界观呢？如果说科学是一种世界观的话，它对我们的重要启示是什么呢？我们可以这样认识：科学作为世界观，它主张的是世界是可以被认知的，宇宙间的众多事物都是有规律的，我们从一个方面获得的知识是可以迁移到另外一个方面的。
比方说，我们对地球上宏观的物理现象的一种认识，比如说，在物质之间是具有相互吸引力的这样的一个认识和理解，当牛顿发现以后，很快地就扩展到对于整个宇宙空间的认识了。还有，知识的变化是不可避免的，但又是可信的，人类的认识经过努力仍然可以不断地接近真理。这也是科学作为世界观的一个非常重要的思想，那就是说，我们人类到现在为止，对于任何一个领域的认识，都只是人类认识的历史长河中到今天为止对它的认识的一个片段，这种认识肯定要不断地发展，不断地变化。但是，如果说我们仅仅认识到它是可变化的，那么我们现在对科学知识又应该是什么态度呢？是不是它就变成是一种不定的、不稳定的、不可相信的东西呢？不是这样的。我们至今发现的很多重要的科学概念和原理都是有持久性和稳定性的，是能够在很长的时间内发挥作用而且能够帮助我们对于客观世界进行改造的。比如说到现在为止，我们运用在航天技术方面的种种科学的理论和概念，不都是基于很多很基础的物理学方面的研究吗？所以，人类对于科学知识要有这样一个理解，就是说，要认识到它一方面是可信的，是稳定的，同时另一方面，它又不是绝对的，又是在不断地发展变化的。但是，不论从哪一个角度来说，我们人类的认识经过努力，都可以不断地去接近真理。
其次，还有科学研究的方法。科学研究的方法，大家知道，包括注重实验、依靠证据、利用假设、运用逻辑推理，提出解释、通过观察来验证，努力鉴别、避免偏见、不仰仗权威。
所有这些方法我们大家都非常熟悉，解决一个问题总是要从观察事物开始，然后提出问题、进行假设、搜集证据、分析数据，最后经过一种交流和一种提炼、概括，形成一种认识。那么这样的一套科学研究的方法，最大的特点是什么呢？那就是它具有客观性和可重复性。也就是大家知道的，一个地方的科学家发现了一个科学原理，其他国家的科学家用他的方法去做的话，肯定最后也都能够获得成功。一个科学原理和概念发现以后，用在其他的地方、其他的国家或者领域的话，它都同样是一定可信的。只要一个科学的原理和一个重要的科学概念，当我们确实认为它有事实的证据、是可以成立的时候，无论是谁去做这个实验，都肯定能得到同样的结果。科学研究方法的这种客观性和可重复性，就使得这样的科学知识有了更大范围的应用价值。同时便于人类之间的交流，最重要的是便于纠错。所以我们认为，科学研究的方法对于人类理解和认识事物是有非常重大的意义的。
其次，我们认为就科学本身的精神和思维习惯而言，对于今天人类认识自身、提高自身的素质，包括改造客观世界，都具有非常大的价值。我们这里说的思维习惯，包括价值观、态度和思维的技能。那么我们所说的科学精神和思维习惯都具体有哪些内容呢？比如说，诚实、说真话，勤奋，对真理的一种孜孜不倦的追求，执著，包括追求真理的不怕牺牲、可以舍得一切代价的这样一种典型的科学的品格。还有在整个科学活动中，主张民主、公正，开放的心态，也就是我们在科学精神中强烈地表现出来的那种易于接受新思想的思维习惯或者说是一种品德，还有高度地崇尚独立思考。大家都知道，在科学研究中，给予了人们最广阔的也是最大限度的一种自由思维的阵地，这样的一种空间，还有在科学的活动过程中表现出来的那种好奇心、创造性、健康的质疑精神、避免教条主义、积极地促进美的感受，比如说在通过了研究科学以后，从科学本身来讲，我们所感受的那种自然界的奥妙，那种结构的美，那种完善，那种出人意料的精致，都是常常使人们由衷地产生一种美的感受。这些东西都是蕴涵在科学的思维习惯和科学精神之中的。
如何把这些东西作用于科学教育中，应当成为非常重要的教学目标。这对于培养学生真正形成科学素养，培养一代适应现代化建设要求的劳动者，是非常重
要的。
其次，我们刚才还谈到了，我们现在所提倡的这种新的科学教育，特别是提倡以科学素养为教育目标的科学教育本身，就是基于对科学的教育的这样一种新的理解，还有一个原因就是，科学本身包含了很重要的一些思想和观念，比如说，我们大家都很熟悉的、人类赖以生存的自然环境和人为环境，人应当与环境和谐相处，应当保护生命的多样性。再比如，在物理学中大家都知道的，一切物体都处在运动当中，并没有固定的衡量标准可以用来描述物体的运动，所有运动都与参照物有关。还有，能量可以转换，能量能够用多种形式出现，也可以用不同的方法来描述。
如果我们要罗列一些重要的非常伟大的科学思想的话，那还有很多很多，总之正是由于这些重要的非常精彩的科学思想，才奠定了人类几百年来的现代科学和人类在各个方面所取得的重要成果，这些都是非常重要的基石。
正是因为对科学和科学教育的新的理解，我们在法国进行培训的时候，亲耳听到法国科学家和教育家们对于这样一种新的建立在对科学教育新理解基础之上的做法，发出的一种由衷的赞叹和一种深刻的见解。他们说，如果在这样的一种思想基础上去理解当今的科学教育的话，我们带领孩子去接近科学、走近科学的话，这对于完善儿童的人格，把科学真正作为他们生活的一种准则，提高他们的思维品质，是非常有价值和帮助的。所以可以这样说，在新的历史时代，我们面临的是一种新的科学教育，那么我在所面临要探索的，是一种面向全体学生的，有着更高教育价值的，全面而完整的科学教育，也就是以培养科学素养为目标的科学教育。
我们如果回顾过去的科学教育的话，应该认识到过去的科学教育取得了很多的成果，但是如果和我们今天所提倡的科学教育进行比较的话，会发现它无论在面对的对象的层面、对于对象的认识，以及它所包含的教育价值，还有它对于科学教育的理解方面，都还存在着一些不完善和不完全之处。所以我们今天以培养科学素养为目标的科学教育，的确应该称得上是一种全新的科学教育。
那么我们接下来再来探索、分析和研究一下，在我们作为新的科学教育研究中的第二个关键性的词汇，这就是科学探究。那么科学探究究竟是什么呢？如果我们给它简单地描述一下的话，在美国国家科学教育标准中有这样一段精辟的论述，他们说：“科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得证据提出种种解释的多种不同途径。”从这句话中可以看出来，科学探究是科学家研究自然界的一种主要方法，那么这个方法的特征是什么呢？它是借助于、基于研究获得的证据提出种种解释的多种不同的途径。因为既然指探究，那必然是各个不同的科学家从不同的研究方式出发和获得的不同的证据出发，进行的多种尝试，这是科学家眼中的科学探究。或者可以说，科学探究是科学家进行工作的基本方式。这是科学探究的一个定义。
但是科学探究今天又有了一个新的含义，这个含义带有教育的性质，是适用于教育的领域和范围的。这就是说：科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。
这段话非常清楚地告诉我们，科学探究在今天已经不仅仅是科学家用来进行科学研究、探索未知世界的多种途径了。它本身已经引入了教育界，主要是科学教育界的领域。它指的是学生所进行的各种活动，那么这些带有科学探究性质的活动，可以达到什么样的目的和效果呢？首先，它可以帮助学生们获取知识，也就是说，科学探究变成孩子们获取科学知识的重要途径，这是一个重要的变化。其次，科学探究中要学生不仅获取和接受知识，同时还要领悟科学的思想观念。这是和科学知识不同层面的一种更高的追求。领悟科学的思想观念，包括领悟科学本身是什么，也包括通过科学探究，让孩子们能够领悟科学家们研究自然界所用的方法。我们可以从中领略到科学探究本身应该成为学生们在科学学习中所进行的一种主要的活动，一种核心的活动。所以在我国的三到六年级的小学科学课程标准中明确指出，要把科学探究作为科学课堂教学中的一个核心，围绕这个核心来进行。
那么我们从科学探究的主要含义可以进一步地分析出，把科学探究这样一个概念引入到教育的层面来，把它作为学生进行科学学习的一种核心方法，或者说主要方法，主要反映了什么样的思想？它主要反映的可能是这样两方面的思想：一个，它告诉我们，今天在进行科学教育的时候，应该提倡让学生用作科学的本来方式学习科学，这就是平常大家谈得很多的，也是几年前我们老师们都很熟悉的一句话，就是要带领孩子们像科学家做科学那样来学习科学。也就是说，我们从20世纪80年代开始，经过了不懈的探索，终于认识到这是在世界范围内，科学教育界取得的一个共识。学生们用什么方法学习科学最有效？什么方法最能够体现科学教育的本质和含义呢？这就是用科学家做科学的方法来学科学。这是第一个含义。
科学探究的核心思想还另外有一层意思，这就是，我们在学校里面、课堂上所倡导的以科学探究为核心的教育方式，毕竟是学生学习科学的方式，它和真正的科学家进行科学研究是不同的，是有区别的。那么这个区别在什么地方？我们也应该对它有个清醒的认识。这就是说，第一，我们没有那么多的时间，第二，没有必要带领孩子们完全重复科学家所做过的事情。我们实际上要带领孩子在课堂上重演科学家发现科学真理的那样一种主要的、一种典型行为和思维的一种过程。或者说，我们带领孩子们进行的是一些重要的心理重演，就是带着孩子们走过科学家在发现这个科学真理的时候曾经走过的那条道路。这个过程主要的目的是让学生获得科学探究活动中的那些典型的行为和思维，这方面的经验也就是我们说的体验。当他经历了这样一个像科学家那样发现真理的过程的时候，他实际上是在获得一种体验。这个体验是什么？这个体验的核心是什么？是科学探究活动中的典型行为和典型的思维过程，这是科学探究中最主要的要实现的目的。正是由于这样，我们可以体会到，科学探究今后将成为我国，甚至可以说全世界广大的范围内，在小学科学领域内，学生们学习科学的一种主要方式。
以上是我们对新的科学教育的一些最基本的核心思想，包括科学素养和科学探究，做了一个简要的分析。在这个分析之后，我想大家一定还很有兴趣通过一些实践的例子来理解，或者说来进一步地分析和了解，下面我准备给大家介绍几个我比较感兴趣的、在一定程度上能够说明问题的课堂教学案例，请大家和我一起来分享。
一个案例是前年我们在法国学习的时候，在一个幼儿园看到的一堂有关研究鼹鼠的课。这堂课的开始，是老师把孩子们吸引到一个装着鼹鼠的笼子旁边，大家可以看到，这些孩子们岁数很小，也就是在上中班，那么这堂课的目的是什么呢？是对鼹鼠吃什么进行研究。老师在最开始是怎么进行的呢？首先他问孩子们，鼹鼠吃什么呀，谁知道？孩子们有的说，吃糖块，老师紧接着就问，真吃么？孩子就回答了，说，闻闻，不一定是真吃。老师又问，那它不吃什么呢？有的孩子就说了，它不吃面包，也不吃火腿。老师又接着问，到底吃不吃？在进行了这样的一段活动之后，老师就给孩子们提出了这样的问题，你们怎么知道鼹鼠爱吃什么呢？就这个话题，跟孩子们进行了一段短时间的探讨。紧接着有趣的是下面这样一段活动，这段活动又是在老师提出的问题之下来开展的，当时首先老师提问，因为有的孩子提出了鼹鼠喜欢吃生菜，老师就抓住了这样一个问题问孩子们，鼹鼠是怎么知道它吃的是生菜的呢？孩子有的就说了，是闻见的，有的说它可能会是听到的，这时候由于孩子们提出了各种各样不同的猜测和他的一种认识和理解，老师就提出了这堂课中心的要研究的一个题目，他说，我们来研究一下，鼹鼠吃食物究竟是看到的还是闻到的。这个题目立刻就引起了孩子们的兴趣，同时，在问题提出以后老师紧接着就追问他们，我们怎么才能做到这一点呢？启发孩子们思考，我们怎么样、通过什么方法才能知道鼹鼠吃食物到底是看到的还是闻到的呢？而且紧接着就引导孩子们继续思考，怎么才能知道它们不是闻到的而是看到的呢？把这个问题又缩小到一个稍微小一点的范围，首先要带领孩子们一起探索，我们怎么才能知道鼹鼠它不是闻到的而是看到的？这个问题提出来以后，孩子立刻就沿着这个问题的指向，积极地开始思考了。为了要解决鼹鼠不是闻到而是看到了食物，看到了生菜它才过去吃的这样一个问题，有的孩子立刻想到了，说应该把它们的鼻子堵上，把它们的鼻子堵上之后，就只剩下了一个感官，排除掉了干扰因素，第二个孩子又说，我们应该仿造一个像生菜的东西，看它吃不吃，老师说，那你们怎么仿造呢？有的孩子立刻说，我用绿色的蜡笔画一棵生菜，老师马上又问，还有什么办法？学生说，我可以找一张绿纸，老师这时候又开始追问，你们为什么要选择绿色的东西呀？孩子这时候立刻就明白老师的意图了，说因为为了让这些东西看起来更像是生菜，这样我们就能够明白鼹鼠到底是不是能够“看”，是根据“看”才能发现生菜了。老师这时候又进一步地来督促、引发孩子们来继续思考这个问题，他随手拿来了一张绿纸，把绿纸揉成了一团，再展开，孩子们很奇怪，问老师，你为什么要把它揉皱？老师说，这是为了让它看起来更像生菜。然后老师就拿着揉皱了的绿纸，放到了装有鼹鼠的笼子里面，和孩子们一起来观察。观察到了什么现象呢？这个时候笼子里关了两只小鼹鼠，这两只鼹鼠很有意思，首先鼹鼠的确是跑向了那张绿色的纸，然后紧接着又离开了那张绿色的纸，跑向了真正的生菜。这个时候老师又接着追问他们说，鼹鼠为什么向那张绿纸跑去了？孩子们回答说，因为它看见了，老师又问，那它为什么又离开了它而向生菜的方向跑去了呢？孩子们说，因为它看到了可它没有闻到生菜的气味，但是它闻到了另一片真正的生菜的气味，所以它放弃了这张绿纸，跑到生菜那边去了，那么老师这时又问，鼹鼠究竟是怎样找到食物的呢？切入了主题，这时候孩子们就说了，先看，再闻，然后再跑过去，跑到食物那边去。
我们可以看到，在这个过程之中，老师带领着孩子们在探究鼹鼠究竟在吃食物中间是依靠了它的嗅觉器官还是依靠了它的视觉器官这个问题上，经历了一个探索的过程。这样的例子看起来简单，但是我觉得它有意义。它的意义在什么地方，我们可以回想一下，我们在这样一个题目中来、带领孩子们探究，往往最关注的是什么？我们常常关注的是，特别是在幼儿园的孩子中，让孩子们去发现鼹鼠喜欢吃什么，到此为止了，只要把鼹鼠喜欢吃的食物归纳起来，就达到教学目标了，这就是我们过去的以知识为中心的教育观念。后来我们发展了，发展了什么呢？我们开始认识到应该讲究一种科学的过程、研究的过程，所以我们在教学中可能就会发展到第二步，这个第二步是什么呢？就是不但要问孩子们鼹鼠喜欢吃什么，还要追问他，你是怎样发现的呢？它到底吃不吃呢？那孩子们就会用各种食物去试探。今天，作为一种新的科学教育，我们就应该把课堂教学提高到一个更高的层次，这个更高的层次是什么？就是关注对孩子们科学素养的培养。
从刚才这个案例中，我们可以很清楚地看到，在整个的这堂课中，这个主题活动中间，所关注的并不仅仅是鼹鼠吃什么，也不是鼹鼠到底吃不吃，而是我们应该通过什么样的方法，才能够知道鼹鼠在吃食物的过程中是怎样发现食物的。这里面首先也有一种假设，假设鼹鼠是先看到的，然后闻到的，那么如果要是为了获得对这样一种假设的验证，该怎么办？那就是要搜集事实，要搜集证据，怎么搜集证据，就是要帮助孩子们去设想，这样的一个科学实验应该怎么做，就是孩子们想到的把鼻子堵起来或去仿造一个生菜的东西，这堂课的意义和价值就在这个地方，它把教育的目标大大提升了，从这样一个活动中，我们可以瞥见新的教育活动的影子。
再一个例子，这个例子也是我非常喜欢的，是我们曾经看到的一节课，是小学三年级的孩子研究“空气是物质么？”，所有教过小学自然的老师都知道，关于研究空气是一个非常传统的题目，而且直到今天，我们甚至可以说，明天，对空气的研究肯定还是我们小学部分的，这个阶段的孩子的重要课题。现在我们关键考虑的是，在我一种新的理念之下，像这样的一种题目该怎样来研究。我觉得这样的一个案例给我们一些启发。空气是物质么？像这样一节课，我们常常都是首先带领孩子们去研究哪里有空气，你能搜集到空气么？这样的活动在各个国家，或者说在各个时期基本上都是这样采取的，我认为这个案例中有一点最启发我们的地方，是在这样一个环节上，当孩子们用塑料袋去兜了空气，而且他们也指出了教室里的许多地方都有空气，比如说在柜子里面，在书桌里面，在他自己身边，到处都有空气，那么在这个过程之中，有一个典型的活动，就是孩子们用塑料袋来兜空气，然后把袋子扎紧，这个塑料袋就鼓起来了，一般来讲，我们的探究就到此为止了，而且孩子们似乎也觉得非常天经地义，塑料袋本来是扁的，现在鼓起来了，我们摸起来塑料袋很有弹性了，这说明袋子里有东西了。孩子们和老师们甚至从来就认为探究可以到此为止了，因为大家也都承认，里面似乎是有东西的了，其实我们对这个问题的研究还有必要深入。在我看到的这个案例里面，我觉得这点是做得非常精彩的。经过仔细分析和研究以后可以想到，其实孩子们的问题在这里并没有得到完全解决。而且我们如何通过这样的一个活动，来深化孩子对于气体的认识，特别是对无色无味的空气的认识呢？这是需要大大深化的，学生脑子里可能有很多的疑问是还存在着的，并没有彻底解决，所以在“空气是物质么？”这样的一个活动中，老师就紧紧抓着这个不放，设置了下面这样一个活动，让孩子们证明袋子里的确装有东西，注意这“的确装有东西”。从这样的一个活动当中，让孩子们深化对于空气的认识和理解。
首先老师是怎么做的呢？他让孩子们分小组，设想一下怎么样证明这个无色透明的、已经鼓起来的塑料袋里面的确装有东西，先想方案，想了方案以后，让孩子们记录下来，记在自己的笔记本上，然后开始做实验。这时候实验非常有意思，孩子根据对固体和液体的固有认识，想的办法就是把这个塑料袋捅破，捅一个窟窿眼，然后，想办法说，既然证明空气是东西，老师也说了让我们证明里面的确装有东西，学生自己脑子里也模模糊糊地认为的确是有东西，于是他就往外倒，大家知道，这是什么效果也看不到的，这个时候老师就问到了，你们能够解决这个问题了么？孩子们说不能，不能解释，因为他们什么也看不到，只看到塑料袋瘪下来了，但是他们倒出了什么东西，根本就看不见，这时候，老师就启发孩子们，那么你们认为空气是一种什么样的东西呢？孩子们说了，它是看不见的，这个他说的看不见是因为在他做倒空气的实验中，的确没有看到东西，但是这是在他脑子里真正产生的一种认识，这个认识分析起来是很有意义的，因为在这个过程之中，孩子们首先理解了、了解了空气作为气体的第一个性质——看不见。那么怎么才能让它看得见呢？老师叫孩子们回忆，你在什么地方看见过空气？这时候孩子们经过苦思冥想以后，就说了，我洗澡的时候在浴缸里看见过空气，我游泳的时候在游泳池里，我憋足了气后，也曾经看见过气泡，“好！”老师就引导着孩子们说：“那好，那你们继续做这个试验。”孩子们于是就要了盛水的盆子，他们对着盛水的盆子把袋子捅破，但发现还是不能解决问题，于是他们就进一步想到把整个的塑料袋按到水里面去，再捅破塑料袋，然后就看到了气泡。这时他们解决了第一个问题——气泡，空气可以看见了，但是这还是不能说明问题，我们怎么证明塑料袋里装有东西呢，老师接着就又提出，你们怎么样才能拿到袋子中的空气？这个时候孩子们的行为显然在前面研究的基础上开始向着一种成熟化的方向发展了。孩子们首先意识到，气泡是可以看得见的，于是他们就开始实验，用吃饭的勺子把气泡舀到瓶子里去。他们以为这样就可以把空气转移到瓶子里去了，当然我们都知道这是根本不能说明问题的，因为空气的气泡一脱离水面以后又变成看不见的了。这个时候，老师又紧接着追问孩子，那你们怎么实现这种愿望呢？这时孩子们接着又想到前面提到的，就是借助于空气可以在水中变成气泡这样的一种状态来研究、操作它，于是大部分的学生就建议，把塑料袋绑在盛有水的瓶子上，但是他们开始的时候把塑料袋是放在瓶子的上方，无论他们怎样挤压，他们仍然不能完全把空气挤压进瓶子里的水里，在经过再三的反复的实验以后，最后他们终于发现应该把他们的整个装置倒置过来，由于水不断地向塑料瓶子里灌输，气泡可以逐渐地上升而最后使瓶子里装有空气。这样的一个教学活动的设计，里面最大的价值是让学生以自己的方式研究空气，对空气所具有的特性进行探索，进行研究，这和我们平时传统的对空气的研究活动相比，是大大提升了教育价值的，而且使孩子们是在真正的研究活动中间加深了对空气的认识，这是一种很真实的带有探究意味的活动。
