里安农:你往里面加的压力越大,它就升得越高。你往里面加的压力越小,它就升得越低。它可能只会升一两英尺[3]的样子。
访谈者:那你觉得怎样才能往里面加更大的压力呢?
里安农:多摇那个曲柄呀。
上面这段对话更加增进了我们对里安农对这件展品认识水平的了解,它表明里安农已经把她在这件展品上展开的各种行动——摇动曲柄——与增大压力联系在了一起,她已经意识到通过改变压力的大小,可以影响火箭射出的距离。在这两个例子中,她似乎对压力有了认识,能够对自己观察到的现象做出因果推理。这两段对话还给教师提供了指南,使其清楚学生的认识究竟处于何种水平。另外,有一段视频很清楚地展现了泡泡,教师可以利用这段视频,在学生的最近发展区内为其认识提供支架。与在之前的例子(汉纳和卡特里娜的例子)中描述的类似,只要以学生对压力不断增大以及对不同气体进行混合的认识为基础,教师就可以有很多办法来应对这种情形。然而,在这个案例中,教师可能还可以利用视频片段以及学生对火箭升空时气泡往下去这一现象的观察来引入“牛顿第三运动定律”(当两个物体相互作用时,彼此施加于对方的力,大小相等,方向相反),并提供相应的例子,比如这件展品气体膨胀让火箭升空,在游泳池里推动自己前进,等等。通过这种方式,学生的陈述与视频片段就可以相互结合在一起,从而创造出一个“教学上的最佳时机”或搭建支架的机会,使学生对力以及压力的认识得到进一步拓展。
因此,尽管“氢气火箭”这件展品中体现的概念比其他展品中体现的那些概念要更复杂一些(特别是关于不同气体相互混合以及这种混合是如何与爆炸、压力及力联系在一起的),但上面举的这些例子还是展现了哪怕是在这样一种情形中,数字媒体仍然可以被用来作为一种工具手段,促进学生对现象再次进行深度思考,并引发他们对现象的解释。另外,进一步地讲,这些刺激物还可以被用来作为工具,为学生在最近发展区内的认识提供支架并促进其发展。
伯努利风机——离最近发展区太远?
伯努利风机(BernoulliBlower)是科学中心里一件非常流行的展品,它的目的是展示升力的原理,在伯努利风机里,有一个沙滩排球,这个沙滩排球的上方和下方都有一股气流,这样就会让球悬停在半空中。由于球上方的气流速度要快于球下方的气流速度,上方气流与下方气流速度不同导致球上方的气压低于球下方的气压,这种压力差便会产生升力。这种现象与把飞机保持在空中是一样的。然而,对升力的理解需要有一些预备概念做基础,但学生并没有掌握这些预备概念,因此他们的陈述往往只是表明自己在对这件展品的认识上有混淆。
尼克:我们在球的下面试了试,想把它往下放……要是把它往上放的话,它就会一直停在上方,要是把它放在下面,它就会停在下面,然后就会爆起来。这就是我们正在试图去发现的,这就是我正打算做的事情之一。
学生发表的很多意见实际上都是把焦点放在怎样去操作这件展品上,或者是采取何种必要的行动让它“工作”起来,而不是把它与科学原理建立起联系:
理查德:我拿着它[球]放在它[气流]下面,然后再放在它上面,然后再放在中间,结果我发现放在上面可以让它保持上升。
的确有少部分学生发现了是运动的空气让球保持上升的,但他们的解释尽管具有因果关系的性质,可是却也显露出离理解这件展品想向他们展示的原理还有相当长的一段距离。
杰克:我以为空气会……会像这样转弯。它喷出来之后会绕着球转,就这样一直绕着球转,就把球保持在半空中了。
