十五、概念体系在一个改变着的世界上的价值

幸运的是，在对这些二十一世纪的未来领袖们的教育中，科学领域也提供了一些和人的一生比起来较为长期稳定的特点：存在着“概念体系”。

当然，和概念一样，概念体系也是人的发明。那是把许多概念互相联系起来组成的一个大的整体。显然，一个概念体系比任何一个概念要对更多的信息进行加工或译码。

恐怕能够包罗一切、不会有变化的概念体系是：“宇宙万物处于永恒的变化之中！”我们可以从几个角度来考虑这个陈述：能量永远在从一种形式转化为另一种形式——从电磁能转化为光能，转化为机械能，转化为热能，然后又转化回去。

物质通过原子和分子的重新组合而处于不断的变化之中。

质量和能量可以通过核反应而互相转化。事实上，在现代科学中，“质量—能量”是一个概念。

生物处于永恒的变化之中，从其环境中吸收物质和能量，进行繁殖，最后死亡时又成为环境的一部分。

但是，“宇宙万物处于永恒的变化之中”这个全面的概念体系也有一个对应面：“宇宙中的质量-能量的总量守恒”。

相对于宇宙而言，物质，能量和生命是范围和含义极广的概念，围绕它们建立起了许多概念体系。要建立起这些概念体系，必须组织好课程--首先分成不同成熟阶段的孩子们能以学习的、可分的从属概念。这些概念体系横切通过许多领城(例如天气、植物、宇宙空间、机械)，我们一般把它们看作是科学课程的经纬线，但是它们被综合进了更大的结构中，并且包括和强调了科学程序。尽管这些体系是互相交叉相连的，每次学习时，我们可以采用一个特别喜欢的科学程序，从相互作用的物体和概念的系统中抽出一个领域或侧面来。上页的表格显示了一个有成效的、提供给小学各个发展水平的孩子们用的概念和从属概念分组。

概念体系包括代表物质、能量和生命各个方面的概念和从属概念。注意，这里的概念和从属概念并不是按照年级划分的，而是按照维果茨基讲的概念发展各阶段的水平层次划分的。也可以说，概念的每一个水平层次就是概念箭头的一个部分。我们并不认为一个孩子能完全掌握关于物质、能量和生命的这些概念，因为每个孩子概念思维的发展有他自己的速度。

“概念思维”是青春期后几年的一种发展。小学的年代主要是给孩子以“混合思维”和“复合思维”的经验，让他们体验在“前概念思维”的层次上探求概念的经历。上页表列的概念体系及其不同水平层次上的概念和从属概念，可作沿概念箭头进行探求和形成概念活动的课程安排的基本格局。

孩子们在各个概念体系的不同水平层次上表现出来的举止，本书从头至尾都有例子说明。第五章对表中各格的活动提出了建议。

十六、概念发展的维果茨基体系

通向概念的道路——我们称之为“概念箭头”——始于从袭击我们的杂乱的信息中理出头绪来的这种需要。概念包含着更精细的、更抽象的、更全面的体系。可是，它从哪儿开始呢？它从感觉开始。

混合思维我们同时感受到两个或两个以上的事物，我们在思考中把它们的联系起来。它们之间可能既没有逻辑上的联系，也没有功能上的关系，但是它们在我们的感觉上有着同时出现的关系。

一个孩子坐在汽车后排的座位上，他看见前面风挡玻璃上的刮雨水器在来回摆动，他看见父亲正把着方向盘。方向盘——刮雨水器。这个孩子会想：是什么使刮雨水器动的呢？——是父亲把着方向盘使它动的。一会儿，刮雨水器停了，可是父亲的手仍然在方向盘上。这个孩子又会想：这时父亲肯定没有握住方向盘，所以刮雨水器不动了。

一个孩子正在看一本连环画，突然响起了一声霹雷，房间都晃动了。他不再看书了——因为“看书会引起打雷”。

通过同时性的感觉把偶然的事件联系起来称之为混合思维。

这是思维的第一步，常常表现在幼儿园和小学的孩子身上。这是他们试图解释他们周围世界的那种反射式思维的主要方式。

一个四岁的孩子在儿童博物馆里看见笼子里的一只灰兔子。“兔子是从哪儿来的？”他问。“你说它是从哪儿来的呢？”和他一起的大人反问他。孩子看了看整个屋子，屋子里有好多笼子，关着各种动物。他的眼光转来转去，在一只有毛的臭鼬身上停了一会儿，然后又转过去，看到了一只鸽子——一只灰鸽子。“你知道吗？”他好象在自言自语，“臭鼬吃掉一只灰鸽子，就变成了一只灰兔子。”

即使在幼儿园和小学的年龄，孩子们也已开始一种较高水平层次上的思维。刚才那个小孩也许看出了灰色和有毛这两个共同的特征，这不能认为是混合思维。但是他讲的兔子形成的过程却完全是混合思维的。大一些的孩子，甚至于成人，有时也会表现出混合思维，如果他们遇到一个完全陌生的概念，有时他们也会从混合思维的水平层次开始思考：

这是一个四年级的班，刚刚开始用“探究—研讨”教学法上科学课。孩子们刚用下述材料进行了探究：瓶口用橡皮筋固定有气球的汽水瓶，几盆很热的水，几盆冰。(你能预计到用这些材料会发生什么情况吗？)讨论中谈到了空气的性质，孩子们说空气里有氧气和氮气。(实际上他们只说了氧气。氮气这个词是教师告诉他们的，但是教师并没有解释，因为孩子们对这两种气体的性质都还不知道。)

然后教师问：“空气里还有别的气体吗？”

“碳气，”拉奥尔坚定地说。

“你怎么知道的？”

“我在电视上看来的。”[这就到了这党课的精彩之处了！]

“你在电视上看见了什么？”

“宇宙间没有空气，人们要到宇宙中去，飞船座舱里得带上碳粒。”

碳，宇宙空间，还有空气，同时在电视上出现。拉奥尔把这些组成了混合的一堆；它们处在一起，于是它们被联系了起来。

研究生们有时在科学课新教学法训练班中努力要建立起他们以前上大学时没有掌握得好的概念。他们在探究材料后的研讨中会显示出混合思维：第一堂课上，有些研究生使用了刚才讲到的材料。讨论时他们引入了分子受热而能量增加(他们表述为“运动加快”)的观念。所以“分子被推进”了气球。

这同一组学习者在另一堂课中研究飞机的升力。他们确认机翼下的分子挤在一起（“被紧紧地压在一起”），这就使机翼下方产生了大于机翼上方的压力，使飞机上升。

在第三堂课上，教师问了他们一个问题：一根悬空的棍子的两头各吊着一个口朝下的装牛奶的纸罐头，棍子正好平衡。如果在一只纸罐头下方放上一只点着的电灯泡，会发生什么事？有一个学生写道：“纸罐头下的热使空气分子挤得更紧，使它们的运动加快。”

这里，挤在一起的分子的观念和推的想法被联系了起来，而这又进一步和热使分子运动加快的观念合到了一块！不要认为这是一种莫明其妙的混乱，这可以看成是一种混合思维。这里被混合的事物不是同时发生的，中间隔开了很长时间。是现象的形象——而不是现象的意义——过早地被用语言符号化而联系了起来。(麦克伊弗先生的六年级的孩子们的讨论会中有许多混合思维，也许你愿意把它们找出来！)复合思维

比混合思维高级的是复合思维。复合思维也是基于感觉的，但是它是基于感知到的外在的相似之处的。事物因为其大小、颜色或形状相同而被联系起来。可以根据一个或几个共同的特征把它们分在一个组里。在另一种形式的复合思维中，各种事物因为有类似的功能而被分在一个组里：刀、叉、杓为一组；自行车、小汽车、公共汽车、火车为另一组。

复合思维是一种易变性的思维。有时候，随着某组内事物的增加，把它们联系起来的共同的特征会改变：一件衬衣和一只袜子被联系到一起，因为它们都是蓝色的；然后加进了一只皮鞋，因为皮鞋和袜子都是穿在脚上的；然后又加进一只钱包，因为钱包和皮鞋一样是用皮革做的；等等。这叫做“链式复合思维”。

小学阶段的孩子们开始试图解释一种新现象时，常常出现复合思维。

一组来自一个穷困区的四年级学生在看一段沙漠的电影，看到一只蜥蜴将自己埋入沙中。

“它在那下面怎么呼吸呀？”道拉西问。

“我知道！”爱德华说。他两只胳膊靠在桌上，双手托住下巴，讲得很慢，显得不太有把握的样子。“呼吸要有氧……水是H2O，所以里面有氧……鱼有鳃，可以在水里呼吸……因此晰蜴肯定也有一种鳃，可以从石头里吸氧。”这种推理看上去很古怪。我们在认识到这种挺有意思的解释的背后的意义之前，也许会认为这是一种成人无法理解的胡诌而不予置理。……爱德华是在根据事物的共同特征或类似之处把它们联系起来，可是他在这样做的过程中，每加进一样东西时都换了一个共同的特征。

呼吸和氧相联系，氧又和水联到了一起。水和其中的氧(他没有把水分子中所含的氧原子和溶解在水里的氧气区分开来)和用鳃呼吸联到一起。鳃是用来在特殊的地方吸取氧气的，因此石头里一定有氧，而晰蜴肯定有鳃来吸取它。

这里很容易看出思维和语言之间的关系——爱德华在听到自己的话以后如何产生出新的思维。

前面所引的许多讨论会里有许多复合思维的形式。我们自然希望在小学低年级爆发出丰富的复合思维。举个例子，我们可以回顾一下布拉福特小姐的三年级的孩子们把水倒过漏斗和滤杓后说的一段话

丹尼斯：我把擦手纸放在这上面，水能通过。

埃伦：水也能通过滤构。

柯克：水能通过任何有窟窿眼儿的东西。

鲍勃：不错。你要想盛住水就得用没有洞的东西，象瓶子。可是漏斗盛不住水，因为它有个洞。

布小姐：那么擦手纸呢？水为什么能通过去呢？

鲍勃：不知道。能给我看看吗？

布小姐：好吧。(鲍勃拿起擦手纸对着窗子看。)

鲍勃：它也有洞。瞧，你要是这么看，就能看到许多小洞。

这里，首先把孩子们的思维联起来的是“水能通过”。然后，“水能通过”和“有洞”联系了起来。鲍勃加上去的否定的话(“瓶子”)是另一种形式的复合思维：加上相反的或否定的特征——一个不相似之处。(想到瓶子底上没有洞，这是一种复合思维。)布拉福特小姐引导大家回到第一个问题上：水为什么能够通过看来是固体的擦手纸。鲍勃显然认为它有洞，为了证实自己的想法，还拿起来对着太阳看。它果然有洞，因而跟水为什么能“通过”的第一种说法正好相符。

根据事物的共同特征将其进行分组在我们的语言中也有所反映。我们看到桌子的腿是加在桌子下面的，让桌子能站在地上，这和一个人躯体下的腿类似。我们说“服务员头头”，这个头字使人想起某样东西最高的部位。偶而同一个词也可以表示相反的意思。英语cleave这个动词就有两个意思，一个是“粘着”，一个孩子依恋妈妈，舍不得分开，英文用cleave这个词。另一个是“劈开”，斧头把木头一劈为二，也用cleave这个词。这是复合思维把相反的两个方面联系了起来，因而用同一个词来代表。你还可以发现其它由复合思维形成的词。这种词在许多——也许所有的——语种中都存在，当然越是历史悠久的语言里越多。

大些的孩子，乃至成人，在通向概念的道路上仍然要用较早期的或原始的思维方式。与此同时，我们也发现，小一些的孩子也有较高级的思维的经验。还常常发生在一种思维型式和另一种思维型式之间来回摆动：一个四岁的孩子参加一次跟踪游戏，遇见了一个胡子很长的老人。

“那是上帝！”小孩高兴地说。

“不，”他的教师解释说，“那不是上帝，是一个人。”

“那是上帝，”孩子坚持说。教师的话不能说服他。对这个孩子来说，世界刚在他面前展开。在他看来，上帝的主要特征是长胡子。

所以，沿概念箭头的头两个阶段是基于外表的感知的。

在混合思维中，本质上没有关系的事物被堆到一起，因为它们是同时被感知的。

在复合思维中，感知到了一个外部的、或真正具体的类似之处。可以根据各个事物之间一个或更多的共同的特征，一个共同的功用，或通过它们的相反之处，把它们联系起来；也可以通过链式的联想，即每加上一样事物就换一个共同的特征，甚至通过扩散性的联想把事物联系起来。(比如把三角形和四边形联系起来，因为“角”使孩子们想到了同一个事物。)

前概念思维和概念思维

随后的两个阶段的思维完成了建立起概念的路。这两个阶段都是基于发现内在的相似之处的。

如果先讨论一下(出现在成熟了的青年身上的)“概念思维”这个阶段(第四阶段或最概括的水平层次)，对第三阶段“前概念思维”的描述就会容易一些。因为本书读者己经达到了概念思维的水平，你可以反省自己的思维来弄清概念思维的性质。

当你在思考下列问题时，你所进行的是何种思维运算操作？

“电磁波转化为粒子”

“民主”

“数学运算”

“美”

很明显，关于上述任一问题的思维都不是具体的。思考时所用的词汇和短语并不组成具体的形象；你并不细想诸如红色的或可吃的等一般的特征。你的思考必须是把一些抽象概念跟另一些抽象概念联系起来。你在思考时会做几件事，也许是同时进行的，有着一种从概念的一个方面转到另一个方面的动的转移。

此方说，你可以把“民主”同一般的人民，同一组特别的人，同统治力量，同表示反对和进行自由选择的权利，同限制及许许多多其它的抽象的从属概念联系起来。然后在一两分钟内，你脑子里可能会出现一个形象：人们在进行无记名投票，人们在集会，罢工纠察线等。你也可能把一些飞逝而过的思想变成语言符号：(民主一词英文的前一半)Demos是一个希腊词，意为“人民”。谁是人民呢？在古希腊，demos指那些自由的人，而不是奴隶。美国有一些人也可叫作demos，但有时他们被剥夺了选举权。如果“民主”的意思是“由人民统治”，那么在不同的历史阶段，在不同的国家，“人民”是大不相同的。因此“人民”(demos)只能代表某种抽象；它不可能是具体的。词语本身不足以表示全部意义。英文“民主”一词democracy的后一半cracy意为“统治”。这也是一个抽象。当我们把统治和人民两个抽象联系到一起，这个关连就成了一个概念——一个抽象关连到另一个抽象而不涉及具体事物。

如果我们尽可能让自己的思想在最一般最概括化的意义上漫游，对刚才所列的每一项都可以用“一个抽象关连到另一个抽象而不涉及具体事物”的说法来进行分析。

现在我们可以考虑思维发展或说沿概念箭头前进的第三阶段了——这个阶段是联接复合思维和真正概念思维的桥梁。维果茨基所说的“前概念思维”，其特点是已发展成为抽象的思维，但却又总和具体事物保持着某种联系。当一个孩子开始用抽象的词语代替纯具体的可感知的词语思考时，他就进入这个“前概念思维”的阶段了。

孩子们学会抽象词汇的方法，同他们刚学会语言时一样，是通过和他的环境里使用这种词汇的人的相互作用学来的。孩子们听到的抽象的词汇都是有一定上下文的；然后他们逐步抽象出原则并随着语言的普遍化开始使用这些词汇。从环境得到的反馈，与人们及各种情况发生的动态的相互作用，使得继续提炼和新的应用成为必要。由此我们可以看到，学校提供要求使用抽象词汇的具体经历和成人通过这经历在正确的上下文里提供这种词汇，是多么重要。

当然，孩子开始使用抽象的词汇时，也就有了新的思想，他的语言变得更丰富了。一般说来，这是一种概念的箭头，孩子沿着这个箭头从复合思维通向完全概念的思维。快到前概念阶段末尾时，孩子已象成人那样使用适当的词和短语了，但是对这些词和短语所表达的概念还没有达到抽象的理解。他在陈述时一般会夹杂一些具体性的叙述。随后，他逐渐地、不知不觉地实现了这一变化，完成了向完全抽象思维的转化。

在下面这些前概念的陈述中，我们可以看到具体的思想，也能看到抽象的思想：在光合作用中，绿色植物制造糖。

水的循环是同样的水在雨、河流、植物和空气中的反复循坏。

是运动很快的分子造成了气球里的压力。

有时候，孩子们在形成某些概念语言所表达的概念之前就学会使用那些概念式语言了。下面一段一个孩子和本书作者的谈话，可以说明这一点。

保罗·布兰德韦恩问一个六岁的孩子：“为什么母鸡总会孵蛋，而猫不会？”

“因为蛋是母鸡下的。”那个孩子回答说。

“那么为什么鸡蛋里孵不出小狗或小猫来呢？”

孩子露出不以为然的神色，耐心地说道：“当然你应该知道DNA吧？”

下面的一个例子说明孩子们在适当的年龄和达到成熟水平时在前概念思维和概念思维之间摆动的情况。

一些天赋不错的六年级学生刚研究过一组空间。他们在那堂课用的材料有：气球，(供吹动的)小纸条，两只紧靠在一起的吊着的乒乓球(供吹开它们用)。下面是实验之后的讨论会的一部分：

南希：你放手让气球飞时，里面有空气出来，它就飞了。也许喷气式飞机里面也贮藏着某种东西，当这种东西出来肘，就能使飞机飞上天。

帕姆：这是为什么喷气式飞机没有螺旋桨的原因；是贮藏在里面的气体推动飞机前进的。

汤姆：空气跑进喷气飞机里去，进入发生器，出来的时候带的力大极了，把飞机推向前。

露丝：可是火箭去的地方没有空气。它在宇宙空间飞行。

南希进行了一个具体的观察，发明了一种关于喷气飞机里面什么使它能飞的可能的类比——实际上是一种模型。帕姆则发现了普通飞机和喷气飞机之间一种否定的相似之处(不同之处)——喷气飞机没有螺旋桨——把南希的“某种东西”发展为喷气飞机里面有气体。汤姆则指明这种气体是空气，而且讲了它如何进入喷气飞机，又怎么出来的；他正确地使用了成人的语言，但是并不表示他知道为什么从后面出来的气体会使飞机向前进。露丝又接过了他的想法——这时已不再属于有形的范畴，而属于抽象思维的范畴——而且通过提出一个问题(一个矛盾的事实)把一个抽象和另一个抽象联系了起来：“火箭去的地方没有空气。它在宇宙间飞行。”这是巴特莱特所谓“冒险的思维”的一个例子。孩子们在寻求一个更广泛的、包括喷气飞机和火箭的参照系统——在这个抽象层次上的一个内在的相似之处。这一次上课的是一位实习教师，还没有足够的经验建议孩子们下一步该怎么办。其实可以问这样一个问题：“推动飞机的气体在什么部位？”这可能会使孩子们想起喷气飞机里面和火箭里面的气体向各方的压力不一样(缺少平衡)。有一个办法可以说明这一点：想一想封闭气球里面的空气在什么部位推动气球，把它和一只“放手会飞”的气球比较一下。前者是平衡的；后者则各方不一样，往上推的分子能量比较大。这是汤姆没有讲到的原则。把这一原则转而运用到火箭上，就会揭示出火箭里面带有自己的燃料，火箭之所以会产生巨大的能量是因为燃料突然燃烧(由此产生膨胀)成为炽热的气体——又一次成为热能！

十七、用以探求意义的材料

让我们来分析一下这堂课。

当莱斯莉用口袋抚弄脸颊时，你认为口袋对他有什么意义？他摸那只棕色纸口袋时和后来讲起他从塑料口袋得到的感受时是不一样的，有什么证据说明，对他来说其意义有所改变？

口袋的爆破对赛丽娜有什么意义？史蒂文斯小姐在听到砰一声之后和后来在研讨时的行动、问题和反应又介绍了什么另外的意义？

孩子试验用新的方法去使用材料，用新的方法看看它们能做些什么，这也许是意义随着一个孩子的行为有所发展的证据之一。事实上，孩子面临的是他所处的环境的一小部分，在“控制”这一小部分的过程中，他开始有了一种有能力的感觉。我们也可以把口袋、空气和孩子看成是一个由相互作用的不同部分组成的一个系统。

我们也可以把材料、孩子和老师看成是另一个相互作用的系统——一个教和学和系统。相互作用就意味着，不仅教师影响着孩子，孩子也同样影响着教师。

如果用另一种教法来教同样的这个题目，仅由教师演示运用这些材料，然后提问孩子们看到发生了什么。把这和玛丽·史蒂文斯教的三年级的孩子们学习的东西比较一下，我们就会看得更清楚。由于那样的上法几乎没有几个孩子实际上在积极参与，一个旁观者甚至不可能对某一个孩子可能“学会了”多少作出推测性判断，当然更谈不上这种学习对这孩子有什么意义了。假定在这样一堂课的末尾抄上这样几条笔记：

我们学习了空气要占据空间。

我们学习了空气有力量。

我们学习了空气能发出声音。

风是流动的空气。

这是一个很简洁的概要。教科书也许正要求这堂课得出这一样的结论来。可是这对每个个别的孩子就空气的意义又揭示了什么呢？如果进行一次测验，孩子们背出这些句子来答题，这样的测验又能说明什么呢？

如果我们分析一下史蒂文斯小姐班上的活动，很清楚，学习在两个水平上进行：“事实”性的和“概念”性的，或者如我们所称的“数据”和“意义”。但是，总的来说，看上去有一种和每个孩子的个性有关的、感情的伴随物。如果学习没有感情上的因素，有哪种学习会对学习者有意义呢？没有意义能有感情吗？从没有感情的经历里能得出意义来吗？

也许分别用某种模型来标示这两堂具体课的上课类型，会有助于突出它们的本质特征并提供可进行对照的依据。当然，上课的类型决不止这两种，不过我们在这里只限于就这两种进行对比。

酵母菌模型你会记起酵母菌是一种单细胞植物，可用以使面包发酵和使啤酒产生泡沫。酵母菌从其所处的温暖、潮湿的环境吸取糖分，把营养转化成酒精和二氧化碳，并利用由此而释放的能量生殖。生殖是通过长芽或产生和母体一模一样、只是开始时形体小些的子体细胞。酵母菌产生的泡沫是菌体生长和分裂过程中释放出的二氧化碳气泡造成的。这些气泡被阻在面粉的蛋白质中，在面团中形成空洞，烤硬后的面包或糕点就会很松。被阻在啤酒溶液中的酒精给饮料以活力。

我们可以把原来的酵母菌当作要教的课的内容——即所谓的“输入”。然后教师提供了环境——糖、水分、合适的温度。通过这些，这堂课的“数据”繁殖起来，被传送出来，而本来的知识并没有损失。其“输出”——现在存在的孩子们记忆中的知识——往往只是“输入”的复制品。

教师的风格将决定这一菌落（即这种“溶液”）是温暖的、激动多泡的，还是冰凉的、不慌不忙慢悠悠的。学习者可以被看作是用以进行“数据”复制的试管或容器。至少对成功的酵母菌来说，结果产生的是原来知识的精确复制品，也许有一点儿变异。

池塘模型教师在几个小池塘里选择放养着好几种不同的单细胞微生物（例如：眼虫、针虫、变形虫和草履虫）。其所以选这几样微生物，是因为它们有亲缘关系：它们都是单细胞的，都会动。但是每个细胞都有自己的结构，与别的物种不同，而且各自有自己特有的运动方式。

和上面讲的酵母菌模型一样，不同的教师以不同的风格控制着池塘的光线、温度和营养。各个不同的池塘代表不同的学习者，尽管各个池塘里的材料（微生物或课程的内容）是相同的。在这个模型里，多种性是无疑的，因为不同的池塘里有不同的沉积物——污泥、有机物养料、甚至植物。这种学习情况下可能会有许多相互作用。首先是不同的生物之间，其次是环境和微生物之间，这将可能引起整个生态的改变，结果使某些生物占了支配地位。

各个池塘会产生出尽管互相相关的，但却不一样的“数据”；每个孩子都将学会对他有意义的东西。一个池塘甚至可以产生不属于“输入”成分的“数据”，虽然各池塘的“输出”往往会互相重叠。除了“数据”之外还有整个池塘的过程、发展、生长等的丰富收获。

我们发现了许多类型的教师都可以达到前面描写的池塘模型课。对那些自觉稳固地处于控制中心的教师来说，这样的课可以使他们自然地让孩子们采取主动。上课一开始，材料就引起了极大的兴趣。那些材料最初是由教师摆弄的。当孩子们开始直接支配这些材料时，材料就变得更有意义了。每个孩子都根据自己的内心驱使去进行探究。

我们发现这种课对任何年龄的学生，从一年级到毕业班，都能适用。它使各种类型的孩子都感到兴趣，促使他们进行思考。那些以前从来没有在教室里这样摆弄过材料的孩子们，聪敏的，缓慢的，无动于衷的，都不例外。

当然，这堂课看来在分成等级的各个水平都有意义。在史蒂文斯小姐的课上，由教师指挥转为每个孩子自己指挥的变化发生得十分自然，课堂的气氛一点也没有被“搅乱”声音的增加是有目的的。其所以能保持纪律是因为全班都专心致志于一种学习活动、陶醉在一种有意义的情境中。

十八、科学工作中的发现

孩子们的科学工作一个科学家“搞”些什么呢？除了科学家的同事外，很少有人观察过科学家工作的情况——对他外向的和内向的行动进行不断的研究。但是我们有许多科学家的传记、访问报道和他们自己的记录。通过这些，我们知道了许多品质和行动，这些品质和行动，在耕耘于科学之田的人们身上是常见的。我们将对其中的一些进行探索，看看真正的科学家们和我们教室里的“小考察家们”有什么关系。

这两者之间有基本的相似处，也有重要的区别，我们必须记住这两点。在我们仔细把孩子们引向科学道路的时候，我们强调的是相似处，但与此同时，我们也明确其区别。例如，所作出的发现的质量是不可同日而语的。为了强调相似处和不同处，我们姑且用这么一些说法来描写这种关系：一个孩子在房间里跑来跑去，我们并不称他为运动员，但是他确实在跑。一个孩子随便写出一个句子，或写出第一篇散文时（也许不无一两段精彩的文字），我们并不把他称为作家，但是他确实在写作。一个孩子画了一幅画，并不会被称为画家，但是他真是在作画。同样的，一个孩子从事于某种形式的发现，建立起对他来说是新的关系，设计出一个简单的试验，他并不是科学家；但是，他的确是在“搞科学”！为了描绘出科学世界，允许我们发明这个说法：“搞科学”，因为我们需从混淆孩子和成人的窘境中摆脱出来。不错，孩子可以扮作科学家，正象他在花园门口卖柠檬时扮作商人，在玩“过家家”时扮作父亲或小孩一样。这是他在试试这些是不是适合他——有一天他将会遇到这样的现实。

搞科学的意思指的是为了探求对所观察的事物的有条理的解释，和对这些解释进行检验而从事于物质宇宙的探索。

在孩子的行动和科学家的行动之间有一个总的相似之处：他们在各自的结构限制里都享有自由。然而，自由的性质和结构的程度却大不一样。

如果你还记得我们所说的结构是指一种相互关系的型式（如前面讨论教师为孩子提供材料和创造学习情境时谈到的），科学家跟他活动于其中的结构有什么型式的相互关系呢？一个科学家出身于一个社会，处于不同历史阶段的社会限制了他所能做的事。在某种程度上，一个社会的政治、文化和经济各方面是由统治者和被统治者之间的关系决定的。不管这个社会是处于巴比伦时期（由教士国王统治）、中世纪（由封建领主统治），还是处于民主的或资本主义时期（尽管人们对谁构成现代美国掌权的上层人物有着不同的说法，谁也不否认存在这样一个阶层），这种型式会有所重复。

巴比伦的科学家们是天文学家，也是占星学家。他们的工作跟贸易及农业的需要有着密切的关系。通过观察古代夜空的行星和恒星，天文学家们能预算出季节，为商人指出通过沙漠的方向。巴比伦人预报日蚀、月蚀这种不常见的现象，预报的精确性令人为之惊讶。这促使人们相信他们的占星术，相信他们对各人失败或成功的预言。他们把智慧的荣誉和相信自己能解释各种征兆的能力混合在一起。巴比伦社会的结构型式，连同其特殊的经济需要和社会统治集协和，为当时的科学家们提供了一种在其中工作的结构。当然，他们的自由是可以选择他们希望观察的某些天体。

中世纪的科学家多为化学家或炼金术士。因为统治者们对珍贵的黄金的需求，他们雇用炼金术士开辟新的来源，以得到这种商人大量占有的、交换的媒介。我们知道，商人后来终于占了上风，贸易成为财富的来源，胜过了想把贱金属变成黄金的努力。在中世纪社会的结构之内，炼金术士们没有能炼出金子来，但是他们的许多发现后来成了化学的基础。

今天的科学家有几百个领域可以选择。可是在美国，有些地区比别的地区得到更多的联邦资金用以购买贵重的设备。甚至在大学里也有政府出资主办研究的机会。私人企业也注意基本研究，重在产生新的知识而不是钱，但是其主要的财力却用于研究有销路的产品。今天，尽管可供选择的范围很广，却仍然有限制；仍然存在着一种结构。一个科学家只能在这个限制之内找到自己的位置——从事近于自己兴趣的发现。

一个科学家出生在某个社会并不由他自己选择（当然他可以逃避迫害而到另一个较友好的国家去）。不管他生活在什么社会，他就在那个社会的结构之内工作，利用那个社会的条件，接受那个社会的限制。孩子们并不自己选择做实验用的有结构的材料；教师把材料放在他面前。可是，随后孩子可以自由地、按自己的愿去支配那些材料。

科学家在工作中运用他以前的经验和他从书中读到的知识，这两者都是事实的理论的一种历史性的积累。一个孩子在开始每次科学实验前也带自己的出身背景和以前学到的东西；对他来说，历史是以一种特殊的方式表现出来的。材料是事先选择好的，为的是让孩子能在一个很短的时间内发现科学家已知的东西。最初的原始发现过程中包括许多弯路和假设性的理论；概念是在实验不断前进的基础之上建立起来的。这个过程可能要花几个月、几年的时间，从整体来看，也许要经过几代人的努力。

孩子也是在实验中，特别是在讨论会的研讨中开始形成概念的。经过仔细选择的材料使他能在一两节课的时间里重复历史上的发现，并推出恰当的解释。他具有一个科学家所经历的最起码的经历：他面对着不知道的东西，进行自由探索，受自己的直觉预感的支配，和伙伴们分享各自的发现，共同合作推出解释，并对假设性的理论进行验证。科学家将自己的成果发表出来；孩子则把自己的发现写下来，或口述请老师写下来，然后记在考察记录里供大家看。事实上，这种集体创作的记录，可以和有些列了许多合著者名字的科学论文相比。

材料经过仔细结构并不意味着孩子们不会走上歧途，也不意味着他们只有一条通往发现的道路。情况正相反，有时候孩子们观察很不精确，而且他们也会沿一条同主要概念不相关的路子去试验。这些不同的路子常常会引向料想不到的事件。一个料想不到的事件常会成为一项考察或研究的出发点，但情况并不总是如此。这是没有意想到的事件，不适合我们已接受的理论或模型。

在日常生活中，我们都会遇到这样的情况。比利从学校回到家里，说自己那一天表现不错，可是接着并没有出去玩，而是把头低了下来。对母亲来说，比利这种沉闷而无精打采的表现肯定是出乎意料之外的；她遇到了一个异常的情况。她为他量了体温，以验证一下自己的假设“他肯定有什么事”。她问他是不是又和史蒂威吵架了，或者是不是把奶奶结的毛衣弄丢了。

我们看完戏回到家里，发现抽屉乱七八糟，打字机和电视机不见了，前门被撬了。我们请警察进行调查。科学家的情况也是这样。假定他在培养钵里发现有一圈地方，那儿没有长出细菌；在云雾室里发现了一个没有料到的粒子形成的径迹；在本来预计溶液会发生沉淀时却发现成了胶体；或者发现一个飓风看来在其能量已消耗了许多的情况下却突然增强了力量。科学家们进行探究。孩子也进行探究：空气会发出很响的砰砰声；空气发出很轻的短促的飒飒声；“我的乒乓球沉下去了”；“我的没有沉”。

每一个探究者，不管是一般人、孩子或是科学家，在遇到意外情况时，都会运用自己全部的背景结构。如果设想我们处于上面描述的某种或某几种日常情况中，我们会意识到我们的思维并不一定符合逻辑；思维不一定会按科学的方法进行。很可能同时会有许多想法和可能性涌上心头。许多方面是可以探索的。首先，我们可以设法把这个意外的事件同我们已接受的某个型式进行类比。我们叫比利出外去玩，把意外的事忘却掉。弗莱明很可能把那只培养钵扔掉了，根本没有注意到那块空的地方；别的生物学家肯定那样做过，因为那不可能是第一次有青霉菌在培养细菌的地方生长。

正如我们所见过的，孩子们常常不去注意那些矛盾的事件；教师提起孩子们的注意。一旦观察到矛盾的事件，作为一种挑战把它接受下来，科学家会用和一般人或孩子差不多的办法去进行探究。他可以有许多不同的程序，没有哪种程序可以被认为是指导准绳。我们很欣赏诺贝尔物理奖金获得者布里奇曼下的定义：“科学的方法，只要是一种方法，无非是用心把要做某件事情尽力做好而已，怎么做都可以。”“用心把某件事情尽力做好”，当然包括进行客观的观察，跟其他科学家进行清楚的交流，进行精确的测定，提出假设并进行验证，以及按自己的直觉去做，不管这些直觉看上去有多么“不合理”。如果某个直觉偶尔能导致某种成果，到头来总会发现其“合理性”。另外两项重要的能力是找出内在的相似之处和建立模型（分别见100~109页和185~187页。）

在“学科学、用科学”的孩子的生活中有许多活动跟真正的科学工作极其相似。在有结构的材料的限制之内作出自由发现的机会这一点尤为明显。在孩子们研讨时，教师可以明显地看到这些活动对某个孩子的意义。如果你在看下面的课例时集中注意真在“搞科学”的某几点具体的证明也许是有益的，看到一点就记下来。在第二章里，我们将详细谈到能在研讨时的发言中发现的那些真在“搞科学”的证明，把它们放在一个较大的范围中去。在第八章，你可以找到一整套识别和记录可以衡量科学课和每个孩子成长的证明和方法。

下面的课例充分说明了这样几点：

1．指明的观察。

2．表达得很清楚的观察。

3．建议就进行的探究。

4．就探究的题目提出的问题。

5．描述的或提出来的关系。

《搭一个电路》

“你建议给六年级用的、这套关于电的科学教具，我班的学生能用吗？”艾琳·普鲁沃斯特一边拨弄着午餐盘上的巧克力饼，一边问科学课老师。

“你的学生怎么样？”科学课老师问道。“他们五年级时我教过。可是你是新来的，也许你会觉得……”“你没有教过他们所有的人。他们中还有用公共汽车从别处接来的孩子呢。”约翰·麦克伊弗觉得嗓子紧张得难受。他喝下了一大口热可可，一直烫到心窝里。“数到十，”他对自己说，一面想尽办法要排除思想上的和感受到的烫觉。“说说汽车接来的那些孩子们的情况吧，”他好不容易地用不太自然的节奏讲出了这一句话。

“嗯，我并不是不同意李纳尔第先生的想法，接到我们地区来的孩子们，在班上和在学校里一样，应该能打成一片……”“你同意这个想法了？”现在约翰用的几乎是强调的口气。

“……可是，你瞧，我在教学实习的时候，孩子们都是按能力分班的——各个年级都按阅读能力分，你知道你要教的学生的水平。可是这儿有几乎不会念的，也有一个孩子阅读能力达到了中学生的水平。这一堆简直没有办法凑到一起。而现在……”“现在怎么样？”约翰鼓励她说下去。

“也许汽车接来的那些孩子在各个科目上都会拖其他孩子的后腿的。”约翰真想强迫艾琳去检查一下，看看新来的孩子们在阅读上有哪些方面不行，但是他没有这么说，反而说道：“看来，你认为阅读能力是衡量其他能力的一个标准了。”“难道不是吗？”“我怀疑科学课能不能把你的绵羊和山羊分开。”“也许这不是真正的问题，或者不是问题的症结所在。”艾琳停了下来，看了看自己的左手，用大姆指转了一下订婚戒指，让那块宝石面朝手心，约翰等了一会儿，把可可喝完，又看了看餐桌后的钟，还有十分钟时间。

“我听说，在你的科学课上可以自由——”她突然停了下来，感到有点窘。

“怎么个自由法？”约翰笑了。

“自由用各种材料。他们，孩子们，想干什么都可以。等你一走，我接过来时，我怎么维持纪律呢？每次我都得重头一遍。很难说这是公平的，我得让所有的孩子都学会点什么，所有的学生。”她说着叹了一口气，这个问题对她来说似乎太难了。

“我理解你的心情。你非常注意要让所有的孩子都学到东西。”“当然啰。”“科学课有没有可能会帮助孩子们学习呢？”“那当然！我不是那个意思。”“可是你确实担心新来的孩子们会利用我给他们的自由，怕我一走他们会撒野？”“有一点儿。”艾琳竟然承认了，简直叫人有点不相信。

“你并不是第一个有这种反应的老师。”“是吗？”“在这种情况下，我总是愿意帮忙的。我也会帮你忙的。我下课后那节课就到你班上去，当你的助手——也许个别帮助几个孩子，或指导一个孩子——做任何能真正帮你忙的事。孩子们对我在紧要时刻的脾气都习惯了。我会象老鹰那样注意可能会发生的麻烦事。通常总是管用的，能控制住他们。”“谢谢你了。可是你能抽得出时间来吗？”“我也要请你帮帮我的忙呢！”“哦？”“你能不能选一个学生，任何一个你有兴趣仔细观察的学生——你选中的学生我也会感兴趣的——把他在科学课上做的事记下来？把他说的话也记下来。我可以复制一份，你也可以存档；这对你的报告会有用的。从我的目的来说，这不仅可以帮助我了解一个学生和材料之间的相互作用，它还可以告诉我学生本人的许多需要。这是我的硕士论文需要的素材之一。”“我很乐意这样做。”这是艾琳吃午饭以来第一次感到情绪好一点。约翰提到了自己的论文，她不用担心他的建议会别有用心了。

“星期一，十点钟！”约翰·麦克伊弗跑出去时说。他得准备下午学前班用的材料。

约翰·麦克伊弗和休·麦克伊弗最先在学校委员会提出这项计划，邀请附近一个城市贫民窟的孩子来郊区学校上课。委员会开了许多会，进行了良心反省——或者说良心反省比开的会多？今年秋天这个计划终于实现了。

搞这个计划的动机并不是一个想法，而是好多想法。休一直坚持这样一条原则：班级不应受社会等级影响。住在城里的是黑人和波多黎各人，但是为当地偏见和习惯而被迫住在条件极差的地区的这些人们，在收入上，因而在社会和教育条件上有很大的差别。休提出，第一批被请来的孩子应该来自中等家庭，即和拥有房子麦克伊弗这样的家庭差不多。大家同意要尽量让两个地区的孩子们进行互访，开始时只住一夜，以后再住更长时间。郊区的每一户都要从贫民区“领”一个孩子，在共同的问题上，应同那些孩子的家长取得联系。大家希望这会成为真正的社会拜访的开始。这样，对大人们来说，由于社会条件造成的差别会降到最低；而对孩子们来说，这些差别就可以忽略了。因为被邀请来的孩子们的家庭是潜在买房户，一旦这些孩子在学校安顿下来，他们的家庭也通过互访得到了友谊。大家希望这样的新家庭会受到欢迎，作为拥有房产的人，他们自己也感受欢迎。

校长伊格那丢斯·李纳尔第建议每个班至少要有六个用公共汽车接来的孩子。尽管这将使有些班不能享有结识新孩子的特权，但这样可能避免把这些黑皮肤的孩子当成象征性的代表，而使他们产生被隔离的感觉。

现在学校已经有各种不同做法，来达到教育的目的，这就确保执行这种已经开始的补救计划。学校还提供了循序渐进的教学技术，并请了一些高中的学生来进行个别的辅导。这些计划使全校都得到了好处，还要进一步扩大，用于用汽车接来的所有感到需要的学生身上。李纳尔第先生认为他们不见得都提出这种需要。

整个计划成了麦克伊弗夫妇和他们的朋友们真正的任务。约翰对付学校里产生的所有的问题；休则是母亲们的一个领导人。两个人都参加了在南方举办的暑期学院。在那里孩子们和成人们一起在校园里学习和游戏——有白人，有黑人；有北方的人，也有南方人——他们学习和试验教育方面的各种新设想。约翰象火一般的热情几乎不受自己的心理学方面的知识的控制。休很自然地扮演了母亲和护士的角色——她在有孩子之前当过学习护士。

参加这一计划的教师们都献身于使这项计划能得到贯彻，为其它地区树立一个学习的榜样。然而，新任命的老师需要时间和帮助以克服他们没有说出来的、常常是隐蔽的或被否认的偏见艾琳·普罗沃斯就是其中的一个。艾琳主修的是英语，得到了教学硕士学位。她来自一位向上的中下层家庭，在一所有名望的大学上过学。她决心要在一个“良好的”地区教书。当她发现她班上包括许多孩子——有黑人有白人时，由于某种原因，她认为他们是“有问题的”。也许并没有什么原因，而是感情上的缘故。她的未婚夫在外地服现役，帮不了她什么忙。

在第一堂科学课前一个星期日，休·麦克伊弗请艾丽去喝茶。约翰带孩子们看秋天的红叶去了，只有两个女人坐在洒满阳光的游廊上，四周窗台上摆满一盆盆盛开着的用鳞茎培养的秋海堂。

“告诉我你班上的孩子们怎么样，”休提出说“我认识许多家庭——我指的是本地的家庭，知道他们的问题。我也见过几个邀请来的孩子的母亲。这方面我有点经验。我在医院工作时常和病人详细讨论病情，那很有好处——我发现至少对那些最难处的病人有好处。谈话常常帮助我决定采取什么态度。”“我想约翰告诉过你，我那天有点担忧。”“这不难理解：这是你第一次工作，一个新的环境，需要显示一下你能做些什么——至少对你自己。学校委员会有责任帮助你，至少听听你的意见。”“瞧，首先是卡尔——”“对，他是考尔德隆家的。所有的老师都认为卡尔在班里是个麻烦。”“这听上去还差不多！他一刻也闲不住，到处乱跑，拿他一点也没有办法。他看上去对任何权威都没有一点儿尊敬，除非象军士长那样猛剋他一通。尽管这样，他也有吸引人的地方。他单纯，能很快合作，爱说笑话；他象装在玩具盒上的一个小木偶，一下子把严肃的气氛全破坏掉了。我想他是那种没有发挥出潜力来的学生之一。可是我怎样才能让他静下心来学习呢？他吸引了我的，或者全班学生的大部分注意力——而且一直如此。”“他在家里根本没有人注意他。他父亲上夜班。喂孩子、打扫、训练孩子，全落到了可怜的母亲的头上。他父亲睡觉时，她还得使屋子保持安静。卡尔兄弟姐妹六个人，除了在智力迟钝孩子的专门学校上学的玛丽之外，卡尔最大。”“原来是这么一回事。可是，他还是很难对付的。丘克就不一样：总是穿得整整齐齐的，——他的真名字叫威廉，可是他喜欢别人叫他丘克。他抢别的孩子的东西，别的孩子都讨厌他。我对他不太放心……他……他也是汽车接来的孩子之一。还有那个一声不吭的、叫南希的小姑娘。她几乎从不说一句话。我真不知道她懂些什么。”“是南希·琼斯吗？”“是的。”“她家住在这条街那一头。她父亲也是学校委员会的。”“南希学东西很慢吗？”“我不太明白怎样才叫学得慢。琼斯家里的人认为，如果不要去催逼南希，她可以学得最好。”“还有路易萨内，长得很胖，动作迟钝，慢条斯理的，说话口音很重。她说话时我总担心别的孩子等不及她把一句话说完。”“她家是海地人。她的母亲和蒙蒂的父母亲，在帮助我们安排孩子们转学，在挑选那些愿意送孩子来的家长中，是最积极的。”休和艾琳又讨论了另外几个孩子的情况，后来话题转到了艾琳的未婚夫。艾琳说她希望他能早点回来。

星期一上午第一节课，约翰在他的科学课办公室里为那天要上的课准备材料。他为六年级的学生准备了八个纸盘子，每个盘子里放有四节干电池、十二根22号的布包电线、和四个1.4伏特的小电珠，他把八只盘子都放在小推车上。

他在小推车四周贴了一排四英寸长的胶带，看上去就象一部顶上装有缘饰的小游览马车。他还在下面一格的一个盘子里放了一些备用的材料：一打电池、三十几根短的和一盘没有剪断的电线，还有一盘胶带。最后他又加上十五把剥电线皮用的小刀、十五个电铃（或蜂音器），准备工作就算完成了。（接着他又为那天课程表上有科学课的低年级班也准备好了类似的手推车。）

艾琳把孩子们分成小组，准备上约翰主持的课。三十个孩子除了南希和路易萨内外，都坐在（课桌拼成的）大桌子旁。麦克伊弗先生在每组学生面前放了一个盘子，说道：“看看你们能不能使电灯亮起来。”下面是普鲁沃斯特小姐对麦克伊弗先生这一堂课的记录。中间插入的黑体字是她自己的感受。普罗沃斯特小姐写道：

卡尔立即就动手。他拿起一根电线，扒掉头上的包布，用牙咬住露出的电线头，用左手的大姆指和食指捋掉了电线的包布。然后，他用一只手拿住电池，把电线的一头放在电池的顶端，用一只手指按住。然后用电池的底部把电线的另一头压在桌子上。那根光电线从电池顶上到底部成了一个弧形。

“哎哟！”卡尔大声叫嚷，他的手立刻缩开。（当然其他孩子都回过头来看他。）他又剥好两根电线，用右手的大姆指和食指把一根按在电池顶端，一根压在电池底部。然后他设法用左手工的五个手指，用两根电线空着的那一头去接触小电珠的各个部位。“他妈妈的！”他骂道，电珠从手里滑走了。“咳，蒙蒂，”他推了推他右边的男孩，“肯帮帮我忙吗？”蒙蒂刚学卡尔的做法剥好两根电线，把它们一起按在电池顶部，用电池的底去碰小电珠。卡尔推他的时候，蒙蒂的电珠亮了一下。（我想大概是电线的末端碰到了电珠的什么地方，但是我看不清楚。）“嘿，瞧！”蒙蒂叫道：“我的亮了。”“再来一次看看，”卡尔对他说。“啊，顶上用不着两根电线，一根应该在下面。”“可是我下面没有放电线，我看见亮了。”卡尔放下手里的东西，把蒙蒂的电线换了一个位置，一根按在电池顶端，一根放在电池下面，把一根电线空着的一头绕在电珠的螺旋槽上。这一下他两只手的十个手指几乎都占上了。“把另一根电线空着的一头放在什么地方试试看，”他对蒙蒂说。蒙蒂用那个电线到处乱触，突然电珠亮了一下。

“啊哈！咱们成功了！”卡尔叫了起来。麦克伊弗先生走了过来。两个孩子拼命地到处乱触，显然要找刚才那一点。卡尔坐不住了，在椅子上扭来扭去，想帮助蒙蒂找到那一点。“可是我们刚才成了，”卡尔都快哭出来了。

“喏，你拿住这儿。”他把电池和电线塞到蒙蒂手中，拿起了两根空着的电线头和电珠，把一根绕在电珠螺旋槽上，用另一根去接触电珠的底部。（了不起！亮了！）卡尔反复把电线拿开，又碰一下电珠，使电珠一亮一亮。

“不错，”麦克伊弗先生说。

“我们是最优秀的科学家！”卡尔站了起来，拍了拍自己两边的肩膀。“我们了不起。嘿，蒙蒂，让咱俩把东西拿起来，全都合到一块儿。”这时约翰在教室里走了一圈，在每个桌上放上胶带。一边放一边说：“也许你们会用到这个吧？”卡尔拿过胶带，把两节电池对齐了用胶带粘连起来。与此同时，蒙蒂把一根电线绕在一只电珠上，然后把这根电线头又绕上另一只电珠的螺旋槽。卡尔用胶带把电线粘在自己的电池组两端，用空着的那一头去碰蒙蒂绕有电珠的电线，可是碰了好几处电珠都不亮。然后他把分别连在电池两端的电线的空着的那头放到自己的舌头上。他猛地站了起来，一边叫：“哎哟！这里有电。”这时他站着，蒙蒂也站着。（这是不是麻烦开始的地方？也许不是；他们俩都在兴奋地忙着。）

“瞧，”蒙蒂说，“刚才亮的时候，电珠底下只有一根电线。”他还没有说完，卡尔已经在用一根电线碰电珠的底部了。电珠发出了耀眼的亮光。

“瞧！我跟你说了，”蒙蒂说。

“可是只亮了一只电珠。”卡尔碰了碰另一只电珠，那只是也亮了。“我们得叫两只一起亮，”卡尔宣布说。“好亮啊！”他又分别让两只电珠亮了一下。“这是因为我们把两节电池连在一起了。”

“让我试试。”（蒙蒂在维护自己的权利。）他用接在电池上的一根电线同时碰到了两只电珠的底部。“现在试试看，有没有什么地方会使两只电珠都亮的，”他对卡尔说。卡尔用蒙蒂拿的那根电线碰了一下接在电池上的另一根电线，两只电珠都发出了亮光。

两个孩子赶忙把他们搭成的结构用胶带粘好。

“你知道吗？”蒙蒂评论说。“两只电珠都和一只电珠一样亮！”他移动了一下电线，示范了一下。

“咦！”卡尔陷入了沉思，“这就怪了。”“我不明白为什么？”蒙蒂说。

两个孩子都坐了下来，充满了胜利感；他们得意地注视着自己搭成的、发出亮光的电路。

过了一会儿，卡尔象板球似的蹦了起来，俯身向前，把桌子对面巴德的电池抢了过来。巴德又抢了回去。于是两个人争执起来。约翰·麦克伊弗叫大家开讨论会。（感谢上帝！）

孩子们把椅子排成一圈，把课桌都集中到教室中间。

“刚才教室里好多小电珠都发出了亮光，”约翰·麦克伊弗开始说。“那是物质性的。让我们看看你们在思想上有多少发出光来。咱们从这儿开始。维拉，你有什么发现？”“嗯，我以前从来没有接触过这种电的东西。我发现，你得用一根电线接触电池的底部，把另一头绕在电珠上。另外拿一根电线，一头接触电池的另一端，另一头碰到电珠上，电珠就会亮。”她往椅子上一靠，咧开嘴笑了。

“罗尼？”“我是和维拉一起实验的。”“你们俩还有别的发现吗？”“有。要是电线没有按紧在电池上，电珠就不亮。”“路易萨内？”“我——一直——没能——让电珠——亮起来。后来。后来麦克伊弗先生——给了我胶带，——我把电线的一头——粘到——电池的底部，把另一头——绕在电珠上——把电珠——放到——电池顶上——电珠就亮了。”“你只用了一根电线？”约翰问她。

“只用了一眼。”“有没有别人只用一根电线使电珠亮的？”显然没有别人。

“你能让大家看看你的电路吗？我想大家都愿意看看。”路易萨内慢慢地站起来。慢条斯理地离开椅子走到她的桌子旁，把她的电路举了起来，电珠并没有亮，可是她一按胶带，电珠就亮了。阿伯特举起了一只手。

“必须得有一个环形的电路，电流才能通过。”“你说说环形的是什么意思。”“嗯，电流从电池的负极出来，通过电线流到电池的正极，它可以通过电珠或其它什么，但是必须得能通回电池去。”“蒙蒂？”“我在一端用了两根电线。我的电珠也亮了。”“你肯定也组成了一个环形电路，”阿伯特说。

“你能给大家看看吗？”麦克伊弗先生问。

“就亮了一下，我没有时间发现是怎么回事，因为卡尔和我开始一起试验了。”“下一次，你再看看一端用两根电线是怎么回事，好吗？”蒙蒂点了点头。“你和卡尔发现了什么？”“我们把两节电池放到一起，接了两只电珠，两只都亮了。”卡尔离开自己的椅子跑回桌子旁，骄傲地把电路举了起来。“瞧，它们可真亮！”“那是因为你用了两倍的电流——两节电池，”阿伯特说。

“可是，不管是一只电珠还是两只电珠，都一样亮，”蒙蒂反驳说。

“拿住，”卡尔说，一边把电路递给蒙蒂。“你拿住电池。”蒙蒂照做了。然后卡尔显示了如何用电线空着的那一头接触其中一只电球或同时接触两只电珠。“两只和一只一样亮。”他重申说。

“知道为什么吗？”麦克伊弗问。

“不知道，”卡尔说。可是好几个孩子都显得若有所思的样子。

“丘克，我看见你和罗德里奎兹的试验挺有意思。你和阿伯特和伯德是一个组的。”“罗德里奎兹和我一起实验的。我们把电线弄热了——热得烫手。”卡尔耸了耸肩膀，露出一种“那谁不知道？”的神色。约翰·麦克伊弗接着说：“这倒是挺有意思的，几个人同时作出了同样的发现，对吗？我注意到许多独立作出的同样的发现。科学家们也有这样的经历。可是，你还有别的话要告诉大家，对吗，丘克？”“对。我们用有包皮的电线进行了同样的试验，可是它并没有发热。”“那是因为有包皮的电线重，”罗内说，“一重了，电流就通不过去。”“你怎么知道的？”麦克伊弗先生问。

“我也做了丘克那样的试验，我觉得它不热。”伯德在摇手。

“伯德？”“我也试验了，可是，我认为电线可能是热的，只是因为石棉的缘故，我感觉不到罢了。”“石棉？”“外面包的东西。”“你怎么知道那是石棉？”“石棉不传热；那是奥雷茨小姐去年防火周时告诉我们的。”“丘克、罗德里奎兹、罗尼和伯德都考察了热的电线。”“还有我，”卡尔插嘴说。

“还有卡尔。你们用一根光的电线连接电池的两端时，电线会发热。这一点你们是一致的。看来你们对有包皮的电线是否发热有不同的意见。有的人讲出了为什么发热或不发热的原因。这一点我们应该怎么办？”孩子们轻轻议论开了。约翰试了试另一个路子。“你为什么先要把电线剥开呢？”“让电流通过，”卡尔说。

麦克伊弗先生问孩子们，他们要他在考察记录里写些什么，这些记录复制后将发给每个孩子。

孩子们同意下列各点：

我们发现，要使电珠发亮必须有一个环形电路。

我们在一节电池上接上两根电线，一根的一头连在电池的顶端，另一根连在电池的底下，把两根电线用胶带粘住，然后把两根空着的电线头的一根绕在电珠的螺旋槽里，另一根接触电珠的底部，电珠就会亮。

路易萨内只用一根电线就使电珠亮了。

卡尔和蒙蒂用了两节电池和两只电珠，两只都亮了，但是两只电珠和一只电珠同样亮。

丘克发现，把一根电线分别连在电池的顶端和底部，电线会发热。罗尼发现，有包皮的电线不发热——她认为它不发热。

“星期三我再来上课时，你们准备做些什么？你们有什么想法吗？”回答这句话的是高兴的笑容，有几个人摇摇肩膀。

蒙蒂又回到了他的老问题上：把两根电线放电池的一端怎么会使电珠亮了一下？卡尔想要看看用两节电池能使多少电珠发亮。阿伯特打算弄清楚，卡尔和蒙蒂的电路里，为什么两只电珠发出的光和一只电珠时一样亮。路易萨内想要找到一个办法能让她的电珠时亮时灭，就象开关那样。丘克要求用一节大电池。那种两个电极都在顶上的那种电池；他说用大电池电珠会更亮。罗德里奎兹决定用剥皮的电线和有包皮的电线试一下，是不是在没有电珠的情况下，两者都会发热。维拉和罗尼看见了小推车上的电铃，要求能给他们一只；她们想要弄响它。南希说，她只想用这些材料再试验一下；她是班上唯一没有能使电珠发亮的孩子。

十九、科学讨论会是科学工作的组成部分

讨论会的动力

科学讨论会是科学工作的一个不可缺少的部分；科学家们自己也发现，讨论会是必要的。下面是一个很有意义的例子。

第二次世界大战的不列颠战役之前，英国的剑桥大学是研究原子性能的科学研究中心。自从十九世纪中期在这个原来一直是严格人文科学的学习中心建造了卡文迪许实验室之后，世界各地的物理学家们都聚集到剑桥来进行研究——最先是詹姆士·克拉克·麦克斯韦领导，后来是J.J.汤姆生，最后是欧内斯特·卢瑟福。

在卡文迪许实验室里，汤姆生发现了电子，盖革造出了计数器，威尔逊研制并完善了第一个云雾室，卢瑟福研究了某些原子放出α粒子和β粒子的放射性。1938年结晶学家劳伦斯·布拉格当选为卡文迪许实验室的教授，一个新的实验室开始修建。1939年政府把尚未完工的大楼接收去为战争服务；大部分科学家转移到了安全的美国，许多国家的科学家随之集中到那里一起进行原子弹的研究。

九年以后，卡文迪许回到了科学家的手中，这时实验室已有了自己的回旋加速器。可是大楼尚未全部完工，只有两间房间的门上安好了木头字母的永久性牌子。一个房间的牌子是“讨论会”。1895年威廉·康拉德·伦琴发现X射线之后几个星期，就是在另一幢更早的大楼的这样一间“讨论会”屋子里，进行了X射线的表演和讨论。各个实验室的科学家们通过讨论会定期交流彼此的发现。在报告各种发现之后，还会就提出的问题交换看法——对许多感兴趣的科学家的种种看法进行研讨。在这种新的思考中，新的假设也得到验证，会出现新的实验性的解释。凡是在进行着研究的科学家们工作的地方都会有讨论会。

另一块永久性的牌子上写的是“茶室”！所以会有这样一块牌子，并不是单单为了尊重英国人爱喝茶的习惯，也并非仅是为了提醒科学家们吃过早饭后四个小时肚子就会饿。卡文迪许实验室的茶室起着一个更重要的作用，这一作用也可被看作是在进行科学。从本世纪开始以来，喝茶成为一个休息的时间，大家同意这个时间不谈工作。但是可能会热烈的地谈论澳大利亚和英国板球对抗赛的运动员的选拔，或哪一方会在一年一度的牛津--剑桥划船比赛中获胜。英美科学家之间有时也开开对方国家机构的玩笑，讲讲个人的趣事、笑话或俏皮话。茶室为教授们和同伴们提供了一个宝贵的时间，让他们在感情上可以友好地放松一下，然后再回到研究中去——那一研究还会在另外的讨论会上继续下去。这和孩子们在一节紧张的脑力课之后需要玩一玩不是很相似吗？讨论会和休息，智力的劳动和玩笑游戏，事实上也是科学和科学的同源物。

孩子们的“科学讨论会”

这里所说的学校情况下的“科学讨论会”肯定不是琼·亨德森所说的讨论。她所说的讨论是老师提问，孩子们设法找到正确的答案。这里所说的“科学讨论会”，其结果是无法预先规定的；并且不能期望所有的孩子都发现同样的一组事实，或看出同样的内在的相似之处。也许需要重温一下“讨论会”这个词，它的英文colloquium来自拉丁文的col（意为“共同”）和loqui（意为“说话”）。其意义为在同伴之间一起说话。讨论会正好适合参与了共同经历的人们智力上的需要。各个人在共同经历中反应从来都不是完全一样的。这样，大家在一起把各自的思想谈出来，就会有丰富的内容。用语言表达出各种各样的观察，又会引起进一步的思考。

为了能把对经历的不同反应集中起来，参加讨论会的人必须发现他们的材料之间的一系列的相互作用。为了在一个相互作用的范围内的各条渠道上激发出思维，材料必须对各人起到各种作用。因此，选择材料不仅必须根据其丰富的相互作用的可能性，还要使这种可能性能被孩子们自己开发出来。这样每个人才能受到激励，根据自己的看法自由地思考，而不是寻找一个现成的答案填到预定的框框里去。当然，孩子们不知道这些材料存在着一个总的、比较大的框框，因为材料都是经过选择的，是为了通过材料之间的相互作用引导出有关的概念来。

讨论会的第一部分是观察的汇总，可以说是把各种事实罗列到舞台上来，让各人都了解到从不同的角度看到的共同的情况。这是一起说话的开始。孩子们互相交谈。这里把座位排成一个圆圈显然是有帮助的。孩子们讨论时看到的不是同学们的脑后杓，也不是教室前面老师权威的脸，而是彼此面对面。老师的脸只是圈子里许多脸中的一张。因为老师不常说话，他也就不是注意的中心。

你也许注意到了，老师在每次集体研讨开始时总是叫年轻的考察者们把自己发现的东西告诉“大家”。一旦第一个孩子发言之后，老师点点头就可以使这个圈子里的人一个接一个地谈出自己的看法，直到出现预计的各种可能性中的一个。我们看到，其中一个可能性是孩子们或老师可能注意到的矛盾（“我的乒乓球沉下去了”和“我的没有沉”）。老师可以从看上去不相干的观察和发言中把矛盾抽出来。有时，也许谈出矛盾的事实的两个发言之间隔着好几个发言。（“鲁思安和赛丽娜都告诉我们说，他们的口袋里有空气出来。赛丽娜听到了空气，鲁思安却感觉到了。鲁思安，你是不是也能听到了空气呢？”）老师讲出这种矛盾时用的语气，好象两个孩子讲的都是最终的真理！这里所举的这个例子的用意，是表扬这两种说法都是诚实的、仔细的、没有偏见的考察得出的。然后，讨论会的成员有责任审核这一矛盾事件，并用一种所有参加者都能接受的方法阐明它——作出解释或提出解决的办法。

另一个可能干扰互相谈出各自的发现的可能性，是一个孩子开始进行类比；这通常会引起概括化：“它和船一样浮着。一部分沉在水里，一部分浮在水上。正规的球也是这样的。”然后他的语调开始激动起来。“所以所有别的东西，必须有一部分，哪怕是一小部分，沉在水里，不然其它部分就不会浮了。”第三个可能性是某个孩子能对讨论会上刚描述的现象作出解释。我们可以回忆一下，“搞科学的意思指的是为了对所观察的事物寻求有条理的解释并对这些解释进行检验而从事于对物质宇宙的探索研究。”这种解释是讨论会的关键。

在关于饲用虫的那次讨论会中，蒂娜·韦斯班上的一个学生说：“我想它们不喜欢热。它们要躲开的是热而不是亮光。”另一个孩子对鲁思安和赛丽娜的矛盾提出解释说：“因为赛丽娜的口袋里的空气力量足。”这些解释当然不是什么震撼世界的理论；我们也不指望他们会作出如此重大的发现。但是我们确实期待孩子们在搞科学时试着作出解释。对这些解释勿需作出对或错的判断，而是要在某个时候去进行检验——“搞科学”的目的就是对所观察的事物寻求有条理的解释并对这些解释进行检验嘛。

正如是提出解释一样，提出一个方法来检验这些解释，或提出事实来支持这些解释，也是讨论会过程中一种自然的活动。上面一段提到的，孩子们在提出关于饲用虫的解释后被问道：“你怎么知道的？”那位考察者已经进行过一次检验，他回答说：“我把鞋盒的一角放在暖气上，我把虫放到那个角落，它们都爬开了。”这并不是一个控制很彻底的考察，但却是一个良好的开端。而赛丽娜口袋里的“力量”则受到这一说法所支持：“空气是一下子出来的。”

讨论会所揭示的“概念箭头”

在第一章里，我们强调在选择科学课用的材料时把对于概念和概念体系的考虑作为基础的重要性。我们指的是成人水平上的概念，是用以指导课程设计者和教师的。当孩子们用有结构的材料作为“探究—研讨”式的搞科学基础时，他们开始发展起自己的概念。各个人概念发展的阶段是一种心理学上的阶段，大不同于构成一门课或一节课的概念发展，但却是和后者有关系的。

心理学家们已经做出了能确切指出概念形成发展的各个阶段的体系。第三章和第六章介绍了维果茨基和皮亚杰的体系。孩子们在讨论中提出的说法表现了他们在概念形成过程中前进到了哪一步；对于会听的人类来说，这些说法揭示了思维的过程——每个孩子从具体到抽象的思维发展。我们把这些思想上的矢量性发展称之为“概念箭头”（或“概念箭”）。

“探究—研讨”这种教授科学的方法是为了促进沿概念箭头的发展。这种发展可以描述为这样的运动：从（1）具体的，个人置身于有结构的材料中去，以及由于这种置身而产生的前语言思维，（2）集体研讨开始阶段自己表达各种观察到的情况所用的言词跟自己的思想的相互作用，（3）一起参加探究实践和研讨的人的言词和思想的相互作用，到（4）形成解释，最终到（5）对这些解释进行检验。这一过程在下表中可以部分地看出。（全表见第八章。）

探求概念的能力包括讨论会上的那些把用语言表达的信息精确地、清楚地提交给全体参加者的活动。这些信息成为更概括性的陈述和最后提出解释模型的基础。得出概念的每一步都包括了从找出外表的和内在的相似之处到建立起一个解释模型的各水平层次的思维。所建的模型伸缩性很大，从一个孩子对某个现象的一个简单解释，到科学家建立起来的一种理论都可以。

根据科学的证明，对讨论会进行分析，是全面衡量科学课，因而也是全面衡量每个孩子沿着自己的概念箭头发展的一个重要方面。可以给讨论会的记录标上下节中所列的种种略语符号（“观”、“清”……），作为这种分析的开始。

探求概念的能力

*表达*

作了观察报告（观）：当一个孩子发言，描述出他所做的或看到的事物时（“我的灯泡亮了”，“乒乓球浮着”），或应用以前的经验去套时（“我的钢琴和木琴一样，也发出有高有低的声音”），标明“观”。（对“我不知道”或“我也是”一类的说法不记符号。）

叙述清楚（清）：一个清楚的叙述必须用名称指事物，而不是用“东西”或“它们”来称呼；必须用别人能懂的话来描述事件。上面提到的“观”的例子也可同时标上“清”。

观察精确（精）：我们看到，孩子们的说法常常反映了一个太匆忙的看法。和上面举的例子相反，象“威化球沉下去了”和“我的没有”一类的说明告诉我们，这两个孩子都需要重新检查一下他们的观察，看看发生的到底是怎么一回事。错误的感觉或不精确的观察有时可以标“×”。有些发言（例如用以建立起一个模型的）可能不含有感觉。表达感情的话也如此。

能关连到概念（连）：发言接触到了材料所关的概念。它试图区别感情上的反应（“那真有意思”）和为了设法作出解释而互相凑情况（“电线发热了”；“太阳移动，影子也移动”）。

*思维*

能注意到矛盾事件（矛）：这一符号不仅用于矛盾的情况，也用于和预期的想法或计划相反的事实。（“你知道吗？”蒙蒂评论说，“两只电珠都和一只电珠时一样亮！”“咦！”卡尔陷入了沉思，“这就怪了。”）这两个孩子的发言都可以标上“矛”。

会说“我认为”或“对吗？”（说）：我们要鼓励孩子们大胆发表意见，不怕错——即试试大小合适不合适。没有把握，提出建会问“何时”“为什么”“如何”“为什么”“如何”“何处”等问题（提）：在刚才讲到的矛盾之后蒙蒂接着说的话（“我不明白为什么？”）可以标上“提”。

*已达到的概念水平*

找出外表的相似之处概括（概，外概，内概）：因为概括可以基于外表的相似之处，也可以基于内在的相似之处，如果愿意，可以在“概”字前加上一个“外”字或“内”字。“同样大小的物体比水轻的会浮”可以标为“内概”，但却不能标为“精”，因为这一比较中没有说明进行比较的水的量。“所有的人都有五个手指”可以标为“外概”如果对孩子们没有别的要求，这一说法也可以标上“精”。

比较（比）：比较是以外表的相似之处为基础的，儿童们比较能感觉出来的项目（“花盆由小到大排列”；“今天豆子长高多了。”）“象”字在比较中常常意味着“和……一样。”（“这本书象幕布一样红。”）

分类（分）：分类是把某样东西归到一个更大的种类范畴。如果问一种没有开花的草“这是花吗？”可以标上“分”，因为孩子想到的是可能的关系。

找了内在的相似之处概括（内概）：（见：“找出外表的相似之处”一项。）

类比（类）：类比是抽象的层次上的比较。类比也能用“象”一词，可是这里的想象是在发言人的心目中的。（“漏斗象一顶倒着的帽子。”和“啊，我感觉到了；象风一样”[这里讲的是两块靠得很近的铝镍钴合金磁体。]）

提出解释模型（模）：科学家提出的模型是精心构成的对某些自然现象的说明。它不只是提出一个设想的或象征性的形象来解释一大串关系。数学家用非常抽象的符号建立起模型，然后通过运用这些模型找出新的关系来。科学家也会这样做，例如他们写出方程式来表示电子互相作相对运动或对于核粒子做运动时的能量转换。达尔文在解释人怎么会在地球上出现时用他的进化论建立起了一个模型。

孩子们对观察到的事实或事件作出解释也是在建造模型，不过是他们自己的水平层次上。因此，我们在分析讨论会时感兴趣的不是某个解释的对或错，而是它的水平层次，因为即使是科学家建立的科学模型也可以作不断的修正或重大的修改。记住这一点，我们就感到可以把孩子们所有的解释都看作是模型。如同解释一样，模型也需要检验；但是首先需要把它们发明出来，讲出来。

分析讨论会

当然，每次讨论会都是独特的，因为它牵涉到所用的材料的性质，取决于孩子们的智力成熟的程度和他们以前有过的用“探究—研讨”的方法学科学的经验。从运动上看，通常一个讨论会是从信息开始发展到提出解释模型的曲曲折折的过程。在讨论会记录中孩子们的发言旁边标上略语符号就使这些动态变得可见。标了略语符号的这种连续性的记录可以表明从一个阶段到另一个阶段的变化。从某个孩子在一次或几次讨论会上的发言，我们可以辨认出那个孩子沿着自己的概念箭头发展的运动。

罗斯太太的一年级学生讨论会的分析

迪克：我什么也没有发现。

罗莎：弹子一下子就沉到了底。（观、清、精、连）

雷克斯：威化球里可以盛水。（观、清、精）

迪克：威化球会沉。（观、清、连）

伯特：不对，它会浮。（观、清、精、连、矛）

……

迪克：它象一只船那样浮着，它的一部分沉在水里，一部分浮在水上。一只正规的球也是这样的。所以，任何东西都有一部分，哪怕是一小部分是沉的，不然其它部分就不会浮在水面上。威化球沉在水里的那部分里进了水。（观、清、精、连、类、外概）

查利：船有一部分沉在水里，这使得船更重。（观、清、连、模）

格特：是水使威化球变重的吗？不是因为这样一来球才会浮的吗？（观、清、连、提、摸）

……

格特：它是浮着的，可是很低。可见水没有使它沉下去。但是当我把乒乓球灌满水后，它却沉了下去。（观、清、精、连、矛）

卡茜：我的没有沉。（观、精、连、矛）

……

格特：卡茜的乒乓球里有个气泡，也许这就是会浮的原因。（观、清、精、连、说、模）

卡茜：我的乒乓球有股怪味，我看里面有肥皂。（观、清、精、连、说）

乔纳森：肥皂会浮。（观、清、连）

弗朗：只有一块是浮的，另一块沉下去了。（观、清、精、连、矛）

迪克：我知道为什么。那是象牙牌的。电视上说它的纯度达到百分之九十九点四四，所以会浮。（观、清、连、模）

大卫：还没有人讲起海绵呢。（观、清、连）

大卫：海绵干的时候是浮的，等到一湿，得，就沉下去了。（观、清、精、连、模）

格特：我把一个开瓶器包在锡纸里，它会浮。可是不包锡纸时会沉下去。我把肥皂同样包了起来，也会浮。（观、清、精、连、比）

谢莉：我想我知道东西为什么会浮了。（观、清、连、说）

……

谢莉：它们会浮是因为里面有空气。（观、清、精、连、模）

迪克：象牙牌肥皂没有空气，它没有窟窿眼儿。（观、清、精、连、矛）

乔：也许里面注进了空气。（观、清、连、模）

雷克斯：海绵也是这样的。干的时候里面有空气，等到湿了，里面就变成水了。（观、清、精、连、比）

谢莉：水把空气赶了出来，占据了空气的地方。（观、清、连、模）

罗斯太太：钥匙为什么不会浮呢？

戴尼：里面没有空气。（观、清、精、关、模）

……

谢莉：我们要是能把它窝成一个圆球，里面装进空气，它也许能浮。（观、清、关、模）

迪克：那钥匙就用不成了！（观、清、连）

卡茜：谁听说过有圆的钥匙孔呢？（观、清）

罗斯太太：我看到你们有人设法让弹子也浮了起来……

戴尼：是我。我把弹子放在小纸杯里，好象乘船似的。然后我又加进了几颗弹子，就通统沉下去了。（观、清、精、连、比）

谢莉；这和海绵一样。水把海绵里的空气赶出来，它就沉下去了。弹子把纸杯中的空气赶出来，杯子就沉下去了。（观、清、精、关、类、模）（内概的开始）

看一看上面的分析，就可以看出这个讨论会由大家凑情况发展到对情况作出解释。开始的模型到后来的评论的质量上的变化值得注意。格特认为气泡是浮的原因。迪克半开玩笑地想起了广告中讲到的象牙牌肥皂的纯度。大卫提出说东西潮湿了是沉下去的原因。谢莉、乔和戴尼则探讨关于空气的主题；谢莉作了详细说明，终于提出了一个进行概括的开始——为什么东西在水里会浮的一个更大的原因。

我们也可从标的略语符号看出，快结束时卡茜和迪克放松到有点开玩笑了（茶室的阶段！）。

迪克的概念箭头很有趣。在三个靠得很紧的阶段上，他的话从“什么也没有发现”到了一个简单的（尽管是不精确的）说法：“威化球会沉。”然后是颇为不错的类比和概括化。这以后他的发言越来越少，并且变得有点开玩笑了。

另一次关于沉和浮的讨论会

我们的第二次讨论的动态有点不同。这也是一堂沉和浮的课——是和罗斯太太的孩子们用同类的材料上过课之后的一堂后续课。（但是蔡尔德太太的一年级学生是些城里的孩子）。蔡尔德太太的孩子们发到了煮熟的鸡蛋、小盆的清水和很浓的盐水，他们非常热切地进行试验，把鸡蛋放到两盆水里，并表示了很大的惊奇。讨论会从说出几个观察到的事实开始（这里的记录里没有这个开始部分）；孩子们很快纷纷进行解释和检验。

埃尔玛：这一盆（指盐水盆）里水多；这是蛋所以会浮的原因。（观、清、精、连、比、模）

蔡太太：你怎么才能弄清楚呢？

埃尔玛：在这盆里加些水。（把清水盆里的水加到盐水同样的高度。）（观、清、连）

帕特：它还是沉的。我看是因为水是冷的才沉的。（观、清、精、连、说、矛、模）

裘安：不对，因为这只鸡蛋重。（观、清、连、比、模）

帕特：可是，所有的鸡蛋在两盆水里都试过了。（做示范。）瞧，它们在这盆水里都是浮的，可是在那盆水里却沉下去了。（观、清、精、连、矛、外概）

德汉姆：这只鸡蛋在这盆水里沉下去，但在另一盆水里却会浮。（观、清、精、连、矛）

帕特：这盆水里有些什么东西；这是鸡蛋会浮的原因。（他从盆底捞起一些没有化掉的盐。）（观、精、连、模）

德汉姆：那是肥皂粉。（观、清、连）

裘安：不对，是糖。（观、清、连）赛：象是海水。（观、清、连、类）

蔡太太：你为什么这么认为？

赛：不知道。

帕特：鸡蛋会浮是因为水里有肥皂。（观、清、连、模）

埃尔玛：不是肥皂；没有泡泡。是糖。（观、清、精、连、矛）

蔡太太：德汉姆认为是肥皂水。埃尔玛认为是糖，裘安也这么认为。赛却认为它象海水。我们怎么才能弄清楚呢？

孩子们不太敢尝那盆水，因此蔡尔德太太提出可以尝一点，并亲自尝给孩子们看，让他们放心。结果大家一致同意“是盐！”

蔡太太：为什么鸡蛋在盐水里会浮，在清里不会？

德汉姆：因为盐把它们托起来了。（观、清、连、模）

裘安：盐使水变重了。（观、清、连、模）

蔡太太：裘安认为盐使水变重，赛说，这盆水象海水。你们怎么认为？

赛：这盆水象海水，因为里面有盐。（观、清、连、比）

帕特：盐水能使你浮起来。（观、清、连、外概）

埃尔玛：它使你能呆在水面上。（观、清、连、模）

蔡太太：怎么？

帕特：盐水比清水结实。（观、清、连、比）

埃尔玛：如果我们把蛋壳剥掉又会怎么样呢？（观、清、连、提）

蔡太太：只有一个办法弄清楚这一点……

这次讨论是在这样一次经历之后进行的，在这次经历中，一个矛盾的事实在孩子们和材料之间的相互作用中明显地表现了出来。两中看上去一样的鸡蛋，在看上去一样的两盆水里出现了不同的反应。尽管解决这个矛盾在这次讨论会上占了主导地位，孩子们开始时的发言还是大家凑了不少的事实和模型。随着他们的重点从水的量转变到水的凉，一只鸡蛋重，到水中有肥皂、糖或盐，矛盾的事实一直对孩子们作出的鸡蛋重，到水中有肥皂、糖或盐，矛盾的事实一直对孩子们作出鸡蛋能浮的解释模型提出挑战。最后的模型对六岁的孩子发展的水平来完全可以了，其基础是盐使水变重，从而使蛋浮起来。注意，和好几次其他讨论会一样，“重”在这里对发言者有着特殊的意义。

这次讨论中各人的概念箭头特别有意思。你也许想比较一下埃尔玛、德汉姆（他的第一次发言只是重复刚才讲过的话）、赛和帕特发言的顺序。思维的进展给人印象很深刻。我们对六岁的孩子还能提出更多的要求吗？这次讨论会使你看到先进的教育与不先进的教育之间的任何对比了吗？

集体研讨的力量

雷克斯和其他一年级的孩子们在对沉和浮的材料进行考察后的第一句话是：

雷克斯：威化球里可以盛水。

他的最后一次发言是：

雷克斯：海绵也是这样的。干的时候里面有空气。等到湿了，里面就变成水了。

在同一个班上，谢莉有好长时间没有说话。她发言时说：

谢莉：我想我知道东西为什么会浮了。……它们会浮是因为里面有空气。

几个人插话以后，她这样总结了全班的想法：

谢莉：这和海绵一样，水把海绵里的空气赶出来，它就沉下去了。弹子把纸杯中的空气赶出来，杯子就沉下去了。

教室里是什么样的经历史孩子们由“此岸”到达“彼岸”的呢？他们的思维发展应该归功于什么呢？

我们来回想一下布拉福特小姐那个二年级城里孩子班上一个不成熟的孩子雷。让我们看看她在“玩水”以后的话。她在讨论会上的第一句话是问：

雷：漏斗是什么呀？

过了一会儿，她却提出了下面这个内在的相似之处：

雷：水可以是小滴的，小滴的水象圆形的东西。

布拉福特小姐用那些白色的粉末和水上过后续课之后，保罗在讨论会开始时说了这样一句话：

保罗：我把一种粉放到水里，水就变白了。

在讨论会快结束的时候，他也发展了一个内在的相似之处。

保罗：哦！那只是看上去看不见了，但是糖还在里面。

开始时的发言完全是讲本人的或讲事实的，不到半不小时之后，就能有创造性地把不同的现象并列起来，说出其内在的相似之处，这是怎么回事呢？这中间发生了什么事呢？

看到盖有软木塞的瓶里的铃铛，二年级的马修首先说：

马修：它们（两只瓶）都有软木塞。

这是一个很容易看出来的外表的情况。后来，她把橡皮管和奶瓶空气隔断了。没有空气你就听不到了。

来自不同经济状况的家庭的六七岁的孩子，在十五到三十分钟的讨论会中能从说出本人和显而易见的事物，发展到发现颇为惊人的出色的内在的相似之处，那么成熟得多的、十一岁的孩子又会怎么样呢？考虑一下下面四个女孩子和艾德勒太太的讲话。

女孩 第一次发言贝莱：象牙牌肥皂会浮，救生牌的沉下去。

劳丽：象牙牌的轻，救生牌的重，所以象牙牌的会浮。

伊妮德：它们的大小差不多，因此不同不是由大小造成的。

伊维特：我用锡箔把救生牌肥皂很松地包起来，它会浮；可是我包得很紧时，它却沉了下去。

最后一次发言同样一个体积比水重的东西会沉。同样一个体积和水一样重的东西不沉也不浮。

向下压水的力量比水向上推它们的力小的物体会浮。如果使劲压，它们也会沉。

（回答“为什么有些东西看上去会悬在水中，不浮也不沉？”她画了一个图，并说）它们肯定同每个体积的水一样重。

（作了一个把水比成小孩玩的积木的类比和四个单位的海绵后说）每个体积比水轻的东西会浮。

他们的第一次发言和那些用浮和沉的材料进行实验的三年级学生们差不多。可是，这些大一些的孩子很快就从找出简单的内在的相似之处（“里面有空气的东西会浮。”）发展到建立起接近于成人概念的很出色的模型。

因为在具体的“此岸”和“彼岸”之间除了“讨论会”之外没有别的桥梁来沟通，我们只能认为是集体研讨的力量推动了考察者们在学习的道路上前进。

尽管到目前为止我们只观察了那些在研讨开始和结束时都发了言的各个孩子的发展，我们还是可以认为，参加研讨的所有孩子都有这种进步；如果我们把讨论会开始时的一组发言和结束时的一组发言比较一下，就能看出各人的这种进步来。

最初的发言引出了从支配材料中所得到的经验：个人的反应（“有的声音好听，有的不好听。”）或所观察到的外表现象（“长把的那一头有一凹坑。”）；末尾的发言就有了更高水平层次上的抽象思维——内在的相似之处、类比、模型——并提出了需要进一步研究的问题。即使那些开始时没有说话的孩子们，最后用语言表达出自己的思想时也表明了进行过内在语言的证据；他们的发言比别的孩子开始时发的言要深入。当然，我们并没有理由假设，那些不太会说话的孩子一定能提出比那些一开始就发言的伙伴们更深的分析来。

如果一节课中使用材料进行“探究”这个阶段的目标是有所发现——有丰富的潜力、丰富的感觉上的和心理上的经验，那么集体“研讨”这个阶段的目标则是表达思维——经过分析和综合的思维。用于讨论的时间可能是学校一天中最宝贵的时间，因为它提供了唯独适于人类的、最集中的学习的发展。

集体研讨的总的结果，大体是好几个前意识的、阈下的、或随机的活动的概述。不管教师有没有察觉到，事实上所有这些活动都是探求意义的经历。这些活动、探索或者寻求，都是通向形成概念的道路上的必不可少的阶段；都是沿着“概念箭头”前进的阶段。

在集体研讨中感觉也变得更加敏锐。没有精确的感觉，模型永远经不起进一步考察；它们不能引导孩子们去理解这个世界。我们必须鼓励孩子们把他们在探究材料时感受到的、关于种种现象的、精确的感觉说出来。这里，我们讲的不是初级知觉，即只记下了外形轮廓和背景，看到的是一些笼统的整体而不是一个个小点点构成的镶嵌图案。这种最初级的感觉似乎并没有思维；库拜把它称作“前意识的”。格式塔派心理学家告诉我们，这是天生的——是大脑视觉皮层的一种功能，我们现在已开始懂得这种功能的生理。我们讲的感觉，指的是一个孩子有选择地注意的、后来愿意在讨论会中变成语言的、对事物的观察——这是一种有意识的探究。

每个人都是带着先前的理解和期望去进行实验的。很可能期望越大，所进行的实验就越多，经验也就越丰富（反过来，先前的经验越丰富，期望也就会越大）。一个医生在看一个病人时感受到许多微弱的病征，对可能是什么疾病很快形成一个解释，然后问几个具体的问题以检验自己的模型。

一个具有灵敏的感知能力的有经验的教师，会注意到在讲到某一个词时某个孩子皱起了眉头。这也许是阿希顿-沃纳式的关键词。然后他会对这一感觉进行考虑，把它和那个孩子平时的表现联系起来。（一个刚开始教书的教师也许根本不会注意到有学生皱眉头；她得注意更重要、更迫切的问题。）

孩子们在支配有结构的一组材料时得到了实践，他们把更多的经验和更大的期望带到他们的科学探究中来；这样它们的感觉也就会更灵敏。研讨中为了说明所欲说清的问题，就突出了需要精确。

在“海豚会说话吗？”那一节里，我们对集体研讨中语言和思维的结合作了彻底的探讨。我们看到这种结合创造了新的思想。

集体研讨的另一个作用是常常暴露出矛盾的事件。（从科学上说，在一位或一组科学家进行一系列实验时，如果比较一下已出版的同一领域中的实验结果，常常会发现矛盾的事件。）一个从事研究的科学家的新的观察是和该领域中许多别的观察有关联的。孩子们的搞科学，在时间上和空间上都是缩短了的；集体研讨通过社会性的一起讲话集中讨论刚才观察到的情况，矛盾的事件即可暴露出来。

把有结构的材料呈现在儿童面前，也就是把经过长时间，几十年甚至几个世纪才作出的科学发现呈现在儿童面前，所以（在交流观察的情形中揭示出来的）矛盾的事实，使孩子们看到了很长时期建立起概念或形成模型的历史。从不同的角度看到的类似的现象，通过几个年轻考察者的话被并列到一起，从而得出了资料数据和解释模型；而那些成熟的科学家要从许多零散的杂志和会议上才能收集到这些材料。

因此，集体研讨的社会性这个方面也可以促进对内在的相似之处的感觉，尽管表面上这是孩子一种自然的能力，孩子们互相间语言上的交流还是能促进这种能力的。一旦一个孩子开始讲“它象……”，好多孩子都会开始联想到自己过去的经验，从而把各种各样各方面的相似之处都摆出来。

集体研讨还激发了孩子们提出问题和提出进一步探究路子的建议。麦克伊弗先生给六年级学生上的那堂关于电路的课的末尾，许多孩子表达了他们想在下一次课上探究的尚未解决的问题。这也是集体研讨的社会性起的一个作用：有时候一个孩子不太愿意去探究他刚才提出的某个问题，却对别人提出的一个有关问题表现出兴趣。例如卡尔和蒙芝搭成的电路中的两只电珠一只电珠一样亮引起了阿伯特的兴趣。

归纳起来，集体研讨可以：

1．使感觉更敏锐。

2．从孩子们的集体观察和用自己的语言表达交流观察到的情况之中引出矛盾事件。

3．使内在的相似之处得以被发现并陈述出来。

4．建立起解释模型。

5．提出新的问题从而激发进一步的探索研究。

6．使潜在的学习成为现实，使前语言的和前意识的经历过有意识的探究而成为意识。

7．使学习能动地由具体向抽象运动。

8．使思维和语言互相结合而丰富了思想。

集体研讨的力量在于语言和思维的相互作用。它使孩子们从学习的“此岸”（用材料进行作业之后）达到他们用自己的语言有条理地解释现象的“彼岸”。首先，讨论会从许多方向探求意义。然后，那些胡乱的探索被抛弃，只留下了那些有着丰富的期望的题目去进一步探求。在这一点上，集体研讨成了从经历中探求意义、寻求结构的探索。它推动学习者沿着概念箭头前进。

二十、科学课的概念体系

我们生活在一个变化越来越快的世界中。今天正在上学的孩子到公元2000年将成为地球的公民(无疑他们也会成为别的行星的公民)。这个地球我们现在感到蛮不错了，到2000年时我们将认不得那时的地球。那么，我们怎么能为公元2000年那个新的陌生世界的学校教育——尤其是科学课——建议合适的内容呢？根据粗略的统计，所有科学知识的90%都是近90年里发现的，而发现这些科学事实和科学思想，对世界作出贡献的科学家的大约90%在本世纪中期都还活着。

科学解释和科学事实也在日益加快地改变着。我们称之为科学的领域是如此，在生活中影响我们的价值、思想方法，因而也包括教育计划的其它方面也是如此。很早以前，任何稍作思考的人都“知道”存在着“绝对的真理”、“绝对的美”、和“绝对的好”。虽然不是每个人都能找到这些绝对的东西，但是确信它们存在着的信念犹如一座灯塔，照亮下人生变迁中风风雨雨的道路。后来，科学家们和其他思想家们确切地知道了，凡事皆有起因，凡有起因必然会有可以预见到的事件。这些绝对的东西现在已为科学的“可能性”所取代。

认识到不断加速的变化，不时会对教师产生影响。我们中那些在本世纪初出生的人，即使是生在工业地区的，也曾在用汽灯照明的家里生活过，坐着马拉的车进过城。那时候，人们还不知道飞机、无线电和电视。今天，要是一个教师对学生说：“当我还是小女孩时还没有电视呢。”她简直会被看作是当代的诺亚。现在，那怕是一个中学生，也会对幼儿园的小孩说：“我小的时候，没有人认真想过要乘宇宙飞船旅行。那只是科学幻想！”而那位尚未上学的小朋友肯定会以为这个中学生曾经和恐龙谈过话。

我们的教育在全国范围内都受到正在试验中的新教学方法和新教学内容的冲击，新技术就更不用说了。一个世纪以前，教孩子们“二加二等于四”、“三角形三内角之和等于180度”是十分安全的。可是现在一般都同意，只有在承认某些公理和先决条件时这两个说法才能成立。上一代的教科书还告诉孩子们说“动物准备过冬”，电子“要”跳跃到一个低能级的轨道或外壳上去。今天，还要把意志性的特征加到动物或原子粒子上，对孩子们来说就不再是公平的了。

我们真的成了“受到震惊的一代”。下一代，即今天的小学生们，将会受到更多更大的震惊呢！

二十一、经历是发现意义的中心环节

“什么经历呀！”——这类说法包含着感情上和思想上卷入了某个事件。一个人必须成为一个事件的一部分（这一事件必须含有一定意义）才算得亲历了某种经历。

经历可以主要是体力上的，例如乘坐在一艘沿海航船上经受颠簸；经历可以主要是感情上的，例如失去了亲人；经历可以主要是智力上的，例如解决了一道难题。经历还可以有其它的方面，但都不是那么界限分明的；乘海船的人会发出感情上的叫唤；个人的损失会对一个人的腺体产生作用；而一种智力上的经历在给人以感情上的满足的同时也会使人在体力上感到精疲力竭。可以对此作出一个有用的尽管不太精确的概括：事情发生的过程——实际参与这一经历——提供了体力上和感情上的伴生物；而其余波——讲述和分析这一事情——则提供了智力上的伴生物，这个部分就是经历的“意义”所在。

我们认为，发现意义、领会意义的是经历、卷入、参与的结果，没有这些先决条件就不可能演化出意义。然而，在没有经历、没有卷入的情况下也可以有并不领会意义的学习（我们这里讲的是指造成行为上的变化的广义的学习）。有两个（可以观察到行为上的变化的）学习的例子可以清楚地说明这个论点。

乔迪在幼儿园里整齐的队伍中站得笔直，面对着国旗高唱：

我的祖国叫人乱花花，甜蜜的土地出肝茶，为了你，我歌唱！

显然乔迪学会了按一定的次序发出这些音节来，并使这些音节合上一定的调子；可是他有没有经历过什么——有没有卷入什么呢？尽管老师讲过祖国的重要和自由的好处，乔迪唱这首歌时却没有想到任何意义。无疑他听过这首歌，但是听并不会激发出任何意义来。

也许乔迪和别的孩子一样，迫切想使他发出的声音带有一定的意义，使这种条件反应带上一定的意义。也许他会捉摸怎么能用肝做出茶来，他妈妈偶尔坚持要他吃过肝那个玩意。也许肝的味道比茶好些；他一定要问问妈妈。或许他会思索“乱花花”是不是一种“头晕”。他也可能在考虑煮肝茶的壶唱歌是不是因为它象早餐用的茶壶。尽管乔迪也许并没有给这些奇怪的词想出任何意义，也许他正在用这个随大流唱歌的时间梦想自己吃过午饭要去骑自行车——在他那个年龄，上学不过是饭前要付的一笔债务。

乔迪学会了一首歌，但是他没有经历过。他完全是背下来的，没有一点意义。因为他现在可以参加上早操了，他的行为有了变化，但是从我们对经历这个术语的含义来说，他还没有过什么跟这首歌的内容有关的经历。

校内和校外的许多学习都是背会的。其中有些是有用的。我们在字典里查一个词时会重复字母表的顺序。在许多场合我们会作出一些社交的反应，诸如“请”，“谢谢”或“对不起”，但并没有经历任何的卷入。语言的结构和词的形式是背会的；开始学的时候是照样重复，对学习者并没有产生意义。这些学习都有其价值，但却都没有经历。“死背”成了一个贬义词。现代教学法专家们对于“死背”这种教室里的活动总是不太赞成的。

但是，有一种略加伪装的死背学习法却受到喜爱，即教师进行测验或提问时要求快速反应和作出一个正确的答复。学习者被期望作出自动的反应，就好象人问他“字母表上D之后是哪个字母？”或“（歌词里）甜蜜的土地后面是什么词？”一个老师会要求学生回答：“水分子里有元素和元素。”“狮子属于类的动物。”这些问题要求迅速地回忆起原来记住的句子，那不过是和字母表略有不同的一串声音的次序。同样，这也是一种没有任何卷入、没有感情、没有思想——一句话，没有经历的学习形式。然而如果这就是学习的目的，它也能使人得出正确的回答——一个合适的词。请把这种学习和我们下边谈的例子比较一下。

贝丽尔对生长着的会爬会飞的东西都感兴趣。一天，她正专心地注视着水缸里金鱼的运动。她问金鱼是怎么呼吸的。她姐姐信回答说鱼类通过把鳍刺伸入水里的气泡中进行呼吸。贝丽尔卷入了这个问题。姐姐的解释对她来说是有意义的，她可以想象出鱼这样呼吸的情景。这是不是一种经历呢？

让我们来跟踪贝丽尔的学习过程。过了很久之后的暑假中的一天，贝丽尔的父亲带她到一个湖上去钓鱼。当一条小狗鱼被钓到船上时，贝丽尔观察到了鱼的鳃盖发喘似地运动，注意到了鳃盖下面忽隐忽现的血红鳃瓣。

“它是在设法得到空气吗？”她问她父亲。

“不错，”他回答说。“这些是鳃。”“鳃是象肺吗？”再后来，贝丽尔俯身观看一池鲤鱼。她注意到鱼象用手臂和腿一样用鳍使自己保持平衡。她还看见它们在不停地往嘴里吞水。她想，“这些水到哪儿去了呢？”也许你想和一位朋友讨论一下乔迪和贝丽尔的学习方法的不同。这两种学习跟你曾经列表比较的自己上学时认为有趣的和没有趣的课程的因素有没有什么类似的地方呢

（未完待续）