曾宝俊

摘要在科学课堂上，运用“李代桃僵”的策略是讲究以某种价格较低的材料替代较为精密的仪器或实验器材，取得较好的教学效果。选择科学探究材料时还要考虑到学生的兴趣、知识经验水平及活动本身的设置等诸多方面。有效的科学实验教学，可以培养学生的实验能力和创新精神，使他们养成严谨求实的态度和追求真理的科学精神，形成科学的价值观，加深其对科学事实的理解。

关键词 “李代桃僵” 科学课堂 实验教学

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.033

Palming off Substitute for the Real Thing

——Classroom use of living materials

ZENG Baojun

（Soochow University Experimental School， Suzhou， Jiangsu 215133）

Abstract： In science class， the strategy of "Li Dai Tao Jiang" is to replace the more precise instruments or experimental equipment with some cheaper materials， so as to achieve better teaching effect. When choosing sci？ entific inquiry materials， we should also consider the students’ interest， knowledge and experience level and the setting of the activity itself. Effective scientific experiment teaching can cultivate students’ experimental ability and innovative spirit， make them form rigorous and realistic attitude and scientific spirit of pursuing truth， form scientific values and deepen their understanding of scientific facts.

Keywords： palming off substitute for the real thing； science classroom； experiment teaching

在《三十六計》中，“李代桃僵”的原文是：“势必有损，损阴以益阳。”原指桃、李共患难，比喻兄弟相爱相助，后用来指互相顶替或代人受过。在军事谋略上，“李代桃僵”则指暂时以某种损失、失利为代价获取最终的胜利。此计要求指挥者能当机立断，以某些局部或暂时的牺牲，保全或者争取全局的、整体性的胜利。田忌赛马就是运用了比较典型的“李代桃僵”计策，孙膑以输掉第一局的代价赢得全局胜利。

在科学课堂上，运用“李代桃僵”的策略不是追求以某种代价来获得成效，而是讲究以某种价格较低的材料替代较为精密的仪器或实验器材，取得较好的教学效果。

一

我们小时候学过一篇课文《达·芬奇画蛋》。曾有人对达·芬奇画蛋的故事提出了质疑：这个故事是真的吗？达·芬奇画了多少个鸡蛋？他画了多长时间的鸡蛋？他的老师真的是那样教育他的吗？他真的那么听话吗？

在《达·芬奇传》一书上的确记载了这件事。

1467年2月4日，达·芬奇的老师的确让他开始画第一个鸡蛋。他的老师说：“画鸡蛋是画家的基本功训练。”接下来，连续几天都是画鸡蛋，这让达·芬奇感到十分乏味，他一天比一天感到烦躁。当时达·芬奇的表现和大多数的孩子一样：遇到困难，偷懒、无聊、敷衍、缺乏责任感。然而，10天之后，他的老师展示达·芬奇10天的作品。这是一次伟大的展示，这一次展示改变了达·芬奇，造就了一个伟大的人物！

这一天，达·芬奇的老师把达·芬奇“作品”都编了号：原来1～5号画的是同一个鸡蛋，然而展现在达·芬奇面前的是5个形态各异的鸡蛋，根本就看不出画的是同一个鸡蛋；尤其是第五个鸡蛋，鸡蛋画得晦涩、阴暗，看起来一点光泽也没有，仿佛是一只坏鸡蛋。而6～ 10号鸡蛋也是老师精心挑选过的：大小、颜色和形状几乎一模一样。达·芬奇画了那么多天居然没有发现老师的偷梁换柱。他的老师拿出6～10号鸡蛋，一一摆在桌子上，然后指着达·芬奇的6～10号素描作品问：你能说说你画的分别是哪一只鸡蛋吗？达·芬奇顿时羞愧不已，从此认真画画。

很显然，达·芬奇的老师运用了“李代桃僵”策略，这10只鸡蛋就是经过精心挑选的有结构的材料。材料对于科学课堂究竟意味着什么呢？材料意味着科学概念，材料直指科学现象。学生通过操作材料可以观察到一系列科学现象，而科学现象背后隐藏着科学原理。现在，在科学课上为学生提供有结构的材料，被越来越多的教师奉为真理。大家普遍认识到要让学生操作“有结构的材料”来收集事实、整理事实，在这个基础上形成概念、探求规律。那么，我们在实施“李代桃僵”计策的时候，要考虑什么呢？

一是要精心选择典型的材料。就像达·芬奇的老师选择鸡蛋作为绘画素材一样，我们选取的材料应该和科学上的一个重要概念有关，学生使用这些材料能从不同的角度进行研究，发现与概念相关的知识，材料的这一特性称之为“有结构”。一个普通的材料往往包含着极其丰富的学习资源，这些资源有时并不能直接用于探究性学习，需要教师根据各种实际情况，把学习材料中那些有价值、有结构、有利于探究学习的特质凸现出来，这个过程就是提取“典型”的过程。

二是准确计算材料的种类、数量，进行材料的组合，巧妙搭配。达·芬奇的老师实际上选择了6只鸡蛋，每一只鸡蛋都非常典型，这样就以一当十了。材料准备的数量并非多多益善，材料种类分配和数量分配也是一个需要考虑的重要因素。单一的材料不利于培养学生的思维发散性，多样的材料会激发学生从不同的角度研究问题。教师若只准备一种材料不利于学生抽象概括出这一类事物的概念，必须提供丰富的个体样品才能形成科学的概念。但要消除材料之间不利因素的负面影响，更要利用材料之间的有利因素进行重新组合，以产生“1+1>2”的效果。

我们在上课之前要精心准备材料，选择材料，建构材料的结构。学生面对有结构的材料，能够激发自主活动的冲动，产生科学问题。在我们精心选择、巧妙设计的材料面前，学生可以无师自通；面对无结构或者结构松散的材料，学生往往会陷入迷茫之中，或者产生杂乱无章的问题和与课堂无关的行为，这时往往需要教师的“拨乱反正”，最终提出科学问题来。所以，我们在这个过程当中提倡使用有结构的材料，引领学生的思维。

我们来分析一下达·芬奇的老师“李代桃僵”的教学艺术。其实，那10只鸡蛋蕴含着教师高超的教学智慧：

1.他深谙孩子的心理：像达·芬奇这个年龄的孩子一般都会浮躁、意志力弱、粗心……

2.他深谙绘画的本质：一千个鸡蛋，没有完全形态相同的。即使同一个鸡蛋，观察的角度不同，照射的光线不同，它的形状也不一样，画家需要一双不同于常人的眼睛。

3.他深谙教学的过程：通过材料的结构，训练学生观察和把握形状的能力，使学生能够随心所欲地表现一切事物。

二

下面这则案例是一位县教研员的手记与思考。在上课过程中，教师运用“李代桃僵”策略，用筷子代替实验室的玻璃棒，虽然效果良好，却引起了听课老师的一片议论。

案例描述：

参加县里的一次科学教研活动，一位教师执教《水能溶解一些物质》一课，在做沙子和食盐的对比溶解实验时，用筷子代替玻璃棒作为搅拌工具，结果学生在做实验过程中很少发出“乒乒乓乓”的声响，更没有发生打破烧杯的现象。

听完课，教研员问这位教师：为什么不用玻璃棒来做搅拌实验，你们学校的仪器室没有玻璃棒吗？教师的回答让教研员大吃一惊，他说：“学校仪器室里有玻璃棒，但使用起来太麻烦，要强调这，强调那，还容易摔断。筷子使用起来就方便多了，它是学生身边最常见的物品，用筷子来做搅拌实验不会出现什么问题，也用不着在学生实验操作之前强调什么，方便又节约课堂教学时间。”

隨后，在评课活动中，许多教师对这节课的这个问题提出了质疑，展开了争论，最后形成两种意见：

一部分教师认为可以用筷子来代替玻璃棒，这符合课程标准提出的科学课“从儿童身边的自然事物开始学习活动”的要求。用筷子做科学实验，使学生真正体会到科学就在我们身边，我们的生活充满着科学，从而进一步培养学生的好奇心和探究欲。

另一部分教师则认为这样做不妥，觉得用筷子来做搅拌实验很不规范，学生用筷子搅拌过程中，即使筷子碰到烧杯内壁也很少发出声响，但如果换成玻璃棒，操作不规范肯定会发出很大声响，甚至敲破烧杯。正是换成了筷子，教师和学生对正确搅拌的规范意识淡薄了。另外，现在是沙、食盐的溶解，不会对筷子造成腐蚀，如果是浓盐酸呢？因此，这样做不利于学生良好实验操作习惯的养成。

这个案例所反映的正是当前科学观察实验工具和材料选择中的一对矛盾，即材料的选择要贴近学生的生活与科学实验规范性之间的矛盾。从小学生的生活实际中选取材料和工具，实验探究的规范性比较欠缺，而仪器室中的材料与工具虽然科学规范，但是往往脱离学生的生活实际。

当然，这也是一个教学价值问题。“你设计的探究活动对学生发展有没有价值，有多大价值？”这是当前科学教学中非常值得思考的一个重要问题。要让探究活动有价值，探究活动中教师、学生的操作材料、工具首先要具有教学价值。

再来看案例中的筷子和玻璃棒，它们在探究活动中体现的价值一样吗？显然是不一样的。筷子是停留在学生自发的、经验层面上的操作材料，如果冲一杯糖水，杯子里放进糖，加了水，为加快糖溶解的速度，学生自然会想到用筷子搅拌一下，并且搅拌时也不会讲究方法正确、操作规范。也就是说，学生不经历这节课的搅拌活动，也具有这样的经验，现在经历了这样的活动，学生还是这样的水平，试问筷子这种材料有价值吗？相反，玻璃棒就不一样了，这种工具本身的特点就要求学生进行正确、规范的操作，如手要怎么拿？搅拌时能不能碰到烧杯内壁……否则就会发出响声，甚至敲破烧杯。这样一方面促使教师、学生在做溶解实验时必须进行正确规范的搅拌；另一方面也培养学生在以后的实验中要用玻璃棒来做搅拌液体的意识。这就是玻璃棒这种实验材料的教学价值所在。

面对这一对选择科学探究材料过程中的矛盾，我们应该掌握好一个“度”。材料的教学价值是选取材料时应该考虑的一个重要方面，但不是唯一的方面。选择科学探究材料时还要考虑到学生的兴趣、知识经验水平及活动本身的设置等诸多方面，如在六年级研究杠杆问题时，可选取的材料很多，有来自学生生活实际的剪刀、榔头头、老虎钳等材料，还有来自仪器室的专门材料——简单机械实验盒中的杠杆尺、钩码等材料。如果一开始就让学生研究杠杆尺，显然不符合学生的实际情况，学生会因为这个工具太抽象，不知道从中研究些什么而最终失去探究的兴趣，进而弱化探究活动的价值。

在探究活动的引入过程中，教师应选取贴近学生生活实际的材料，这样更利于激发他们的探究兴趣，促使他们发现问题、提出问题，快速地进入科学学习活动中。在探究活动的主体研究过程中，选取的材料必须是科学的、规范的，即来自仪器室的实验材料，这样可以提高探究的精确度，也可以从小培养学生科学规范地进行科学探究的意识和习惯。

三

如何利用身边的器材做实验？举例如下：

例1：用铅笔做实验

●用食指和大拇指分别压在一端削尖的铅笔的两端，手指的压痕明显不同且按压笔尖的手指疼痛。说明力的作用是相互的，力的作用效果不仅跟压力的大小有关，而且跟压力的作用面积有关。

●在阳光下把一支铅笔笔直地立在地面上，地面上就会出现铅笔的影子，说明光在同一种均匀介质中沿直线传播。

●将铅笔芯的一端用酒精灯加热，过一段时间，铅笔芯的另一端就会发热，说明铅笔芯是热的良导体。

●在连接好的电路中，将铅笔芯的一端与导线的一端接好，另一端在铅笔芯上滑动，闭合开关，改变铅笔芯连入电路的长度，发现灯泡的亮度发生了变化，此实验说明滑动变阻器的原理。

另外，还可以用铅笔制成密度计测量液体的密度、用铅笔间接测量出金属丝的直径等。

例2：用鸡蛋做实验

●用手紧握一只鸡蛋发现鸡蛋不会破碎，而用手紧握两只鸡蛋时鸡蛋就会破碎，说明压力的作用效果与受力面积有关。

●把煮熟的鸡蛋立刻放入冷水中，完全冷却后比较容易剥壳，说明物体具有热胀冷缩的性质。

●把煮熟的鸡蛋捞上来，鸡蛋上的水会慢慢蒸发，鸡蛋上没有水时的温度比有水时要高，说明蒸发需要吸热。

●用一只口径略小于鸡蛋的瓶子，在瓶底铺上一层沙子，点燃一团浸过酒精的棉花，投入瓶内，接着把一只剥了壳的鸡蛋堵住瓶口，发现鸡蛋被吸入瓶内，说明大气压强的存在。

●将一只鸡蛋放入水中，鸡蛋会沉入水底，向水中加盐调整水的密度，鸡蛋可以浮起来，说明物体受到的浮力与液体的密度有关。

利用一只鸡蛋还可以做惯性实验、分子运动现象实验等。

例3：用气球做实验

●用手指压气球，气球会变形，说明力可以使物体发生形变。用手拍打气球，使其在空中飘动，说明力可以改变物体的运动状态。给氣球吹足气，捏紧出气口，然后释放气球，发现气球会向相反方向飞出，说明力的作用是相互的。

●将气球在手掌上轻轻地、快速地来回摩擦几次，再用手托着气球翻过来，小气球会“悬浮”在手掌下方，说明异种电荷相互吸引。同样，摩擦后的两个气球放在一起相互排斥，说明同种电荷相互排斥。

●把气球悬挂起来，向气球一侧吹气，发现气球向吹气的一侧靠近。说明流体的压强与流速有关。

利用气球还可以模拟星系远离我们而去的实验、做声学上的实验，等等。

例4：用矿泉水瓶做实验

●用手挤压装有水的矿泉水瓶，矿泉水瓶会变形，说明力可以使物体发生形变。把装满水的矿泉水瓶放在海绵垫上，然后将其倒放，比较海绵垫形变的大小，说明压强与物体的受力面积有关。

●把装有热水的矿泉水瓶来回摇晃几下，然后倒掉热水迅速把瓶盖盖紧，不一会儿就会发现瓶子变瘪了，说明大气压强的存在。

●在一个矿泉水瓶的侧面，距离瓶底的不同高度上用小铁钉钻几个小孔，然后向瓶内装满水，可以发现从不同的小孔向外喷水的水平射程不同，说明液体内部的压强随深度的增加而增加。

●在矿泉水瓶的不同方向用小铁钉钻很多小孔，然后向瓶内装满水，盖上瓶盖，用力挤压瓶体，可看到水从不同的小孔中向各个方向喷出，说明液体内部向各个方向都有压强。

●把装有部分水的矿泉水瓶放在桌子上，用手推它，会发现矿泉水瓶会向后方倾倒，说明物体具有惯性。

利用矿泉水瓶还可以做气体、液体和固体发声实验，等等。

生活中可以用来做实验的东西很多，就拿我们的身体来说，人发声时摸自己的喉结在振动，说明声音是由于物体的振动而产生的。两手相握，说明力是物体对物体的作用。两手相互摩擦取暖说明摩擦生热。把手放在桌面上向前推行会感到吃力，且压在桌面上的力越大越难向前，说明一个物体在另一个物体表面上运动时，受到摩擦力的作用，且摩擦力的大小与压力的大小有关。一张纸、一把尺、一个铁圈、一根橡皮筋、一只乒乓球、一只塑料吸盘、身边的坛坛罐罐以及废旧的物品都可以用来做实验。

四

有效的科学实验教学，不仅可以使学生获得科学知识，而且有利于训练他们的科学方法，培养他们的实验能力和创新精神，使他们养成严谨求实的态度和追求真理的科学精神，形成科学的价值观。

由于器材、实验条件等原因无法在课堂上进行的实验，可以运用“李代桃僵”策略，改进实验器材，替换实验用品，让学生亲眼看见，加深他们对科学事实的理解，发展科学思维。有些探究活动可以改变教学方法，让学生主动习得，加深他们对实验原理的理解。

《水变热了》一课中，学生通过用酒精灯加热烧杯里的水观察热对流现象，教材上用的是木屑，通过加热水，观察木屑的运动来认识热对流现象。由于木屑是浮在水面上的，看不到冷水和热水的相对流动。于是，我选择几粒黄色的小米、白色的大米和黑米放在烧杯里。实验时，学生重点观察表现最活跃的有颜色的米粒，看看它们的游动路线，这样，随着水被加热，小米粒随着热水上浮到水面，随着冷水下沉到水底，这样冷水和热水的相对流动就非常明显了。

《谁热得快》一课中，为了让学生体验黑色的物体比白色的物体吸收的辐射热多，在课的开始，教师不是让学生做定量实验研究和分析，而是选择大小、质地一样的黑、白手套，让一位学生戴在手上，站在太阳下直观感受哪种颜色的手套吸热多，从而为后面进行定量实验做好铺垫。

研究植物的向光性时，可以选择生活中常见的酒盒来完成实验：在两个花盆里种上同样多数量的向日葵。在两个纸盒上同样的高度分别钻上同样大小的孔，一个面向阳光，一个背向阳光，把两个同样的纸盒罩在花盆上，过一段时间后，向日葵的幼苗朝向小孔的方向生长。

模拟火山形成的实验时，可以用生活中容易找到的土豆做成土豆泥模拟地壳，用番茄酱模拟岩浆，把土豆泥和成“小山”状，在“小山”的下面凹进去的部分灌入番茄酱，封住口。把做好的“火山”模型放进铁盘里，置于三脚架上。在铁盘的下面点燃酒精灯，观察现象。加热一段时间后，在小山表面上，有的地方喷出了番茄酱，这样可以模拟火山喷发现象。

《热空气》一课中，有两个知识点：一是通过实验让学生认识热空气上升这一现象；二是让学生弄清楚热空气为什么上升，即热空气比同体积的冷空气轻。以往验证热空气比同体积的冷空气轻，用的是杠杆尺和两个一样大小的杯子，即把两个一样大小的塑料杯挂在杠杆尺的两侧，使其平衡，在其中一个杯子的下面点燃蜡烛，观察杠杆尺两头的变化。受热的纸杯上升，没有受热的纸杯下降，表明热空气比同体积的冷空气轻。

英国科学家麦克斯韦说：“一次演示实验所使用的材料越简单，学生越熟悉，就越想透彻地获得所验证的结果。”“实验的教育价值与仪器的复杂性成反比，学生自制的仪器，虽然经常出毛病，但它却会比用仔细调节好的仪器能学到更多的东西。”虽然随着教育事业的发展、教育投入的增长，学校的教学仪器日臻完善，但是，如果教师运用“李代桃僵”策略，适时使用生活中易得材料进行实验，也能起到意想不到的效果。