大学教授用折纸上出科学探究的真味道！

       ——科学课与科学史的交融

广西师范大学基础教育课程研究中心的赵光平教授专注开发探究式的科学课程。他给研究生上的《探究科学》专题课程，主要是让我们知道科学与教育界存在的两种世界观——理论科学家的世界观与实验科学家的科学观。而科学探究及科学探究课程的教学思想主要是基于后者。世界是未知的，也是不能完全依据已有的理论来计划的。人类只有怀着好奇心，运用科学探究的方法才能认识不断发展变化中的事物。

赵老师采用分组教学，主要通过给我们创设问题情境，引发思考，让大家在小组中交流，并用实验检验。小组活动结束后，赵老师安排每个小组派代表上台陈述观点及解释。大家讨论完成后，赵老师一般会给出他自己的结论，也让大家说说上完这节课的感受，并在最后说明这节课的设计意图，让我们这些研究生对探究科学课的理念有更进一步的认识。

这次课的问题情境是《折纸》。赵老师发给我们每人几张报纸、面巾纸和A4打印纸，让我们尝试着用不同的纸去折出更多的次数，而他则气定神闲地坐在那里观察大家。

看大家完成的差不多了，赵老师就挑几位同学上去讲自己的做法与发现。

这节课的最终结论是，折纸的最大次数与厚度有关。那意义在哪里呢？先听一下赵老师的现场慨叹：我们这节课设计得有点儿像是在玩游戏。但玩儿和实验大家不要分得那么清楚，界限分明。非常遗憾，很多同学只是把它当成游戏来玩了，而没有下意识地将它作为一个实验来琢磨一下。其实很多重要发明和发现，正是在生活空闲中偶有发现，才产生了探索的想法后，再进到实验里去研究的。

我们再来领会下这节课的设计意图。当报纸只改变面积大小时，每次可以对折叠的最大次数均为 7。当厚度增加时（报纸张数成倍增加即2^n-1），折的最大次数就从7开始降为 6、5、4、3、2、1，即 n-1;由此推论，当叠加的报纸数目为 128张时，就无法再折了（当然，这个过程中要算上那些不太能完全折的情况）。面巾纸和打印纸也有这样的规律，只是当各自为一张纸时，能折叠的最大次数不一样。

尽管我当时曾自告奋勇上台去陈述其背后可能的力学原因，但赵老师说他的意图不是要揭示什么科学原理，而是一种探究思考的方法。他想引出的是伽利略的“斜面实验”。

三百多年前，当伽利略让小球从不同倾角的斜面上滚下时，也隐约发现了类似于折纸的规律，即当保持某斜面的倾角不变时，让小球在不同位置滚下时，走的位移 S 与下滚到地面所用时间 t 之间存在S≈t²的关系。因为实验条件所限，数据上并不显示出精确的关系。但伽利略坚信自然现象背后一定是有简单规律的。因此，他去除掉次要数据，寻找其间的近似规律，理想外推，最终解决了自由落体运动的问题。

这节课，用另外一种问题情境还原了实验科学家的思维实验。同时，抓住主要矛盾，忽略次要现象的思想以及控制变量的方法被再次强调。

当时的我，因为经常浏览“兴华科学教育博客”网，略微了解一点儿这个教学内容。虽然我也思考了一下其中的力学原理，但上课时玩儿的成份更多一点，甚至于还读起了报纸上的“旧闻”。可是，课即将结束时，我陷入了思考中——教过几年高中物理的我，对控制变量法是很熟悉的，而今天课上却为何没有主动用上呢？是不是长久以来，我只重视结果而严重忽视了实验方法与过程？是不是长久以来只是关注纸面上的东西而少了真实情境下的体验？我在一线教书时是个有理科教育思想的老师吗？这节课，真正意义上是面向过程与方法的教学设计，是由自然现象生成为实验探索再转入研究方法（数学工具的引入）甚至到科学思维的不断进阶。

赵老师不止一次地强调过，探究科学课程的设计立足点是建立在学生内部知识体系中已知与未知的交叉部分上。这样才能让学生有探究发生，而非兴致毫无或望而生畏。真实的问题情境，引发思考和认知冲突，让已知世界与未知世界开始有了交互。而这样的探究历程也是发生在实验科学家身上的。当我们在开发一门课程或是具体的教学设计时，是不是能将教学素材与科学历史情境相交融呢？科学教师是科学家共同体在教育界中的代表。其实，在传递科学知识与科学方法的同时，我们更有责任将科学家的探索过程及思想与科学课堂建立起联系，在回溯历史时让我们的学生能与大师们产生探索真理的共鸣！