在生活学习场景中做实际探索
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上一章讲述的一些技术同样和生活学习场景有关。在生活学习场景中，我们将重点放在学生动手制作能与他人分享的作品上。这就将我们从建构主义带入了构造论。
许多年来，西蒙·派珀特一直将学习Logo语言的重点放在皮亚杰认知建构论方面，即认为学习Logo语言最关键的要素在于学生在学习过程中所发展的内在思考过程和思维模式。然而，由于学生的Logo语言项目到最后通常都需要制作一个成品，以此来与他人分享所学成果，而该成品的存在就意味着Logo语言项目同样可以归于生活学习场景。
有人说，只有通过实际动手制作某样东西，才能证明我们真正了解其背后所蕴含的原理。然而，由于现在的教育体系更注重于往学生的脑子里灌输理论知识，而没有注重培养他们的实际动手能力，所以许多学生带着他们似懂非懂的知识就纷纷毕业了。
此类对知识误解的例子渗透在我们的生活中，数不胜数，一个典型的例子就是很久之前一些研究员在哈佛大学对大学生做的抽样调查，证明了这种现象十分普遍。在学生毕业那天，研究员们问一些学生如何解释夏季更热而冬季更冷。研究员们发现，他们询问的大多数对象都认为夏季更热的原因是“地球在夏季时离太阳更近”。不仅学生牢牢地记着此类错误概念，有不少教研人员也是如此，甚至上了许多门物理学相关课程的学生同样持有此类错误概念。然后，研究员们又对中学的学生和老师做了调研，发现他们同样持有类似的错误概念，即便教科书上明明白白地写着是因为地球近似圆形的公转轨道与其自转的轨道所在的平面存在夹角，所以地球在转动的时候是斜着转动的，即黄赤交角的存在才是四季更迭的原因。另一个例子是，与大多数科学书本上的图示相反，大多数行星的运行轨迹几乎都是完美的圆形。
既然我们已经向学生教授了真正的原因，这些错误概念为何还会存在呢？原因很可能在于他们的生活经验让他们在距离和温度之间建立了紧密的联系。比如，如果孩子们的手靠炉灶太近的话，他们就会感到很烫，这整个经验过程就建立了一个概念，即温度和发热体之间的距离相关。此类儿童时期的经验太过深刻，以至于无论往他们脑子里灌输多少知识，也无法消除此类经验的影响。这种影响的认知当然不仅限于解释四季更迭的原因，当让他们解释月相变化的原因时同样如此。许多学生认为，月相变化是由地球投在月球上的影子导致的。
几年之前，我做了一个实验。当时我负责给中学科学老师开办一个研习班。有一次，我给他们抛出了这样一个问题：“想象一下，你站在月球上，然后松开你手中的铅笔。接下来会发生什么？铅笔是会掉到月球表面，是会原地不动，还是会被地球的引力吸引过去？”只有少数几名老师答出了正确答案，即铅笔会掉到月球表面。其他回答错误的老师们有的认为铅笔将在空中飘浮，因为铅笔同时受到月球和地球的引力，受力平衡，所以保持其运动轨迹不变；有的认为铅笔将被地球的引力吸引回地球上，“因为地球的引力既然能够大到让月球绕其旋转，而铅笔那么轻，当然很快就会被吸引回地球”。
这些对科学知之甚多的人同样受脑中引力模型的影响而持有不少错误概念。例如，我们经常谈论物体会因受到地球引力的作用而落向地球表面，比如砸到牛顿的苹果，但我们很少会谈论苹果同样会吸引地球。因为我们所释放的物体与地球相比质量过小，于是我们误以为这种引力是单向的。
那么，针对此类错误概念，我们该如何纠正呢？讲课肯定行不通，而且大多数情况下，靠交谈讨论和自身反思也都行不通。营火、水源、洞穴，单靠这三种学习场景显然是不够的。只有通过在生活学习场景中做实际探索，才能为此类难题找到答案。
例如，你能设计一个模型来解释为何地球上会出现四季更迭吗？制作这个模型，你需要用到哪些材料？该模型如何运作？这对你和你的学生而言都是一个极佳的实践项目。
有时，当学生在生活学习场景中探索时，老师只需从旁协助，推动他们往正确的方向前行。
我曾带过一个机器人研习班，班上有一名五年级学生，她制作了一个装置，并试图直接用饮料吸管来支撑该装置。该装置较重，直接压垮了几根吸管。于是我建议她将吸管弯曲成长方形，并将首尾连接起来，再用于支撑，看看效果会怎样。实践得知，长方形也不是很稳定。于是，我又建议她将吸管弯曲成三角形，看看效果如何。她很快发现，三角形非常稳定，在压力下不会发生形变。这一实验使她豁然开朗，她一下子记起其实在日常生活中她每天都会见到形形色色的三角形结构，例如桥梁的桁架结构，现在她终于明白了为什么三角形结构会如此常见。然后她又告诉我，她回想起来，其实数学课上老师有讲过三角形的稳定性，但她几乎忘光了。这可能是因为她对三角形的稳定性没有实际体验。然而，当她为自己的机器人制作了三角形的腿时，她就对该特性有了更深入的理解（见图10-1）。
图10-1 学生制作的用三角形作为底座支撑结构的装置
实际运用能够强化理论知识，这同样引出了另一个非常重要的概念——建立跨学科的知识体系。身为老师，需要格外留心培养学生的跨学科能力。我通常都会问自己，如何能够让一名学生在我的课堂中运用从另一科目所学的知识。培养跨学科能力如此重要，以至于占了《新一代科学教育标准》三分之一的内容。而培养跨学科能力的关键就在于让学生亲自试验，尤其是当你所教授的科目属于核心科目时。
我来举个例子。有一个非常著名的数学问题叫作“柯尼斯堡七桥问题”，该问题于18世纪中期开创了数学的一个新分支——图论。简单来讲，该问题描述了两座小岛，有7座桥把两个岛与大陆连接起来，其中一座桥在两岛之间，问一个步行者怎样才能不重复、不遗漏地一次走完7座桥，最后回到出发点。实际上，就该问题而言，答案是此种走法是不可能的。
我的一位数学家朋友在他的课堂上跟学生分享了这个问题，然后我提醒他说，就在我们生活的巴西累西腓市，正好就有这样的岛屿，让学生就当地实况来探索这个问题再合适不过了。
学生不仅无须凭空想象一座普鲁士的旧城，而且可以将他们所掌握的当地地理知识应用于对数学问题的探索之中。这样一来，学生对问题的思考就不再那么抽象，而具有了实际的意义。
当然，还有一种方式是，先让学生探索原来的七桥问题，然后让他们找找其他拥有岛屿的城市，看是否能够不重复、不遗漏地一次性走完那些岛屿的桥梁，最后回到出发点。培养跨学科能力的关键在于寻找机会将理论运用于实践，即便这意味着需要探索一些平时大家都认为无甚关联的课题。我来抛砖引玉，举几个此类课题的例子，例子中的事物可能有关联，也可能没有，重点是你需要自己去找到答案。
（1）文艺复兴时期艺术和数学有何种关联？
（2）星系和飓风有何种关联？
（3）电动车和历史有何种关联？
（4）生理学和数学有何种关联？