科學教學中的驚奇感：內涵、價值及實踐路徑

萬榮根，李茂春

（1.溫州大學教育學院，浙江溫州 325027；2.瑞安市莘塍第一中學，浙江瑞安 325206）

長期以來，由于受科學實證主義的影響，科學教學非常強調實驗教學和邏輯訓練，試圖培養學生獲得理性的科學知識體系。這種認識似乎掩蓋了科學豐富的內涵，即科學還具備充滿猜測、富有想象的一面。因此，激情與美感理應構成科學教學重要內容?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出教師應“創設愉快的教學氛圍，保護好學生的好奇心，激發學生學習科學的內在動機”[1]3，“創設良好的學習情境，設計適宜的探究問題，引發學生的認知沖突，激發積極思維”[1]3，培養學生的科學核心素養。

然而，迫于中考、高考“升學率”的壓力，實踐中科學這種知性與感性的訴求并沒有得到科學教學的重視。不少教師的科學教學變成了以知識傳授為中心，以技能掌握、考試得高分為目的活動，相應地學生的科學學習變成了一種“刷題訓練”“學習套路”的活動，樂趣不多，激情更為缺乏。也即科學教學注重知識技能訓練，變成了“程式化的訓練”，成為一種“唯理性教育”活動，較為忽視學生的情感需求、情感體驗、審美情趣，學生不能很好地體驗到科學的“妙趣”“神奇魅力”，難以體會到科學的審美價值、科學學習的生命意義。為回應我國《科學課程標準》的要求，解決當前科學教學重知能、輕情感的問題，本文試圖從驚奇感視角進行探索。

一、驚奇感內涵及其科學教學價值

（一）驚奇感的內涵

何謂驚奇感，目前課程與教學研究領域并沒有對此進行明確的界定，不同的研究者提出各自的描述，他們主要從認知、審美兩條路徑開展探討。認知維度的驚奇感探討，可追溯到古希臘哲學家柏拉圖的哲學開端——“驚奇說”，他在《泰阿泰德篇》中指出：“驚奇是哲學家的感覺，哲學始于驚奇”[2]。柏拉圖奠定了哲學開端的基本情調——驚奇，后來者亞里士多德對柏拉圖的哲學起源“驚奇說”進行了詳細闡述，他在《形而上學》中指出：“人們開始哲理探索都應起于對自然萬物的驚異；他們先是驚異于種種迷惑的現象，逐漸積累一點一滴的解釋，對一些較重大的問題，例如日月與星的運行以及宇宙之創生，作出說明。一個有所迷惑與驚異的人，每每慚愧自己的愚蠢無知；他們探索哲理的目的是想脫出愚蠢。顯然，他們為求知而從事學術，并無任何實用的目的?！盵3]。從古希臘哲人的論述來看，他們眼中的驚奇多指“好奇”“疑惑”，探尋奧秘，追求智慧，消除無知，擺脫愚蠢，有所發現而帶來的驚奇感，即一種純粹認知探究、智慧追尋過程中的情感。鑒于古希臘的哲學和科學沒有分離，“驚奇說”可為當今的科學教學提供思想資源。古希臘哲人的論述也為后來者進一步探討何謂驚奇感做了很好的鋪墊，近代科學始祖法國人笛卡爾則認為驚奇感是一種激情，是“所有激情當中最基本的一種”，驚奇感的產生是“當我們與某個事物第一次突然邂逅的時候，我們判斷它是一種新的東西，或者是與我們之前認識的東西非常的不同，抑或是與我們所設想的它應該是的樣子完全相異，由此，這個事物就使我們感到驚奇、驚愕”[4]。笛卡爾對驚奇感的界定點明了驚奇感的本質屬性及其發生機制，為引發驚奇感的科學教學策略設計提供了學理機制。

上述論述表明，驚奇感是帶著渴望情感的求知。在美學家眼里，這樣的求知還伴隨美的出現，驚奇感在藝術領域有大量的探討，美國新歷史主義文學批評家斯蒂芬·格林布拉特認為驚奇是藝術作品不可或缺的性能與力量，“所謂‘驚奇’指的是展覽品所具有的這樣一種力量：使觀者駐足凝視，傳達一種引人好奇的獨特感受并激發出一種精神被提升的感覺”[5]。有研究者認為：“自然的或人為的欣賞對象對欣賞者產生的震驚、迷醉、震懾便是美學中所說的“驚奇”。驚奇感是客體帶給主體的一種無盡的審美快感?！盵6]“美學之父”鮑姆嘉滕認為：“驚奇是對靈魂的突然占有，以致靈魂沉浸在對那種在它看來是罕見的和非凡的對象的觀照之中、驚奇是手段，而不是目的?！盵7]從這些論述可以看出驚奇感主要有三層意思：第一，驚奇感緣于物體的一種性質，是某些看上去令人驚異的特質；第二，驚奇感是該物體與一個人相遇時對其產生的影響，是既成事實的情感[8]120。換言之，驚奇感既緣于客體的特質，也是主體的體驗[8]120。第三，驚奇是手段，不是目的。文學、藝術作品不能為了驚奇而驚奇，驚奇的目的是讓欣賞者領略作品的“想象力、創造力”，把欣賞者引向“作品意境”“積極情感體驗”和“健康的審美情趣”。在美學家看來，驚奇感是一種審美發現，是一種極致的審美心態，是那種怦然心動、非常強烈或震撼的審美體驗。有研究顯示——在驚奇中，本來是片段的、零碎的感受都被接通為一個整體，觀賞者的心靈受到了強烈的撼動，而作為審美對象的作品里潛藏著、幽閉著的意蘊，突然被敞亮了出來[9]?？梢?，在美學中驚奇感富有新奇與奇異的外部世界與主體相遇，而主體敞開心扉向客體發出邀請后所獲得獨特的審美體驗。審美維度的發現體現了驚奇感是認知、情感和審美的統一，是一種遭遇異象、探秘解惑、迸發激情、萌生愉悅的融合狀態。

何謂科學教學中的驚奇感？承接哲學驚奇感的思想，借鑒審美驚奇理論，驚奇感是指在科學教學過程中，教師創設情境或設計任務，與學生的科學認知、思維習慣和心理期待產生強烈的沖突，以便真實性科學學習得以發生，學生產生科學探究的強烈情感動機及其審美體驗。驚奇感是一種激發學生科學學習、開展探究的情感動機、驅動科學教學的情感力量，也是學生科學學習的強烈審美情感體驗，還是一種飽含認知、情感、審美的教學工具。

（二）驚奇感的科學教學價值

1.引發好奇，增強動機

科學始于驚奇，探究源于好奇。在科學教學中，如果教師按照程式化的流程開展知識傳授，而且教學方法單一，慣用習題訓練學生，讓他們掌握那些抽象的概念和干巴巴的公式，課堂教學“波瀾不驚”，遮蔽了學生的好奇心，他們定會感到科學課程的枯燥、無趣、無味。如果教師根據教學內容，結合學生的實際，呈現令人震撼的自然現象視頻、圖片，演示實驗或讓同學做一些有趣的實驗及游戲，或利用日常生活現象創設饒有趣味的教學情境。這些自然現象、實驗現象，尤其是學生從未看到過的、有趣的科學現象能讓他們感受到科學的驚奇性，也會讓學生心中產生困惑，引發他們疑問：為什么會出現這種現象？現象后面隱藏的科學原理是什么，促進他們產生查閱相關資料去解決困惑的沖動，產生動手實驗去驗證自己的猜想的激情。簡要地說，驚奇現象能讓學生遭遇認知沖突，會讓他們意識到自己的知識不完整，或者是錯誤的，引發他們的認識性好奇心，萌發探究欲望，激發他們科學學習的興趣與熱情。

2.拓寬視野，震撼情感

驚奇感是在科學學習過程中產生的一種情感反應。教師演示或學生自身操作的實驗現象是學生沒有見過的科學現象，其結果也是學生意想不到的。教師也可利用日常熟知現象來創設教學情境，讓學生獨辟蹊徑挖掘其隱藏的科學原理，大開眼界，見證奇跡時刻。這些令人驚奇的現象是大自然贈予學生學習科學的禮物，讓學生見所未見、聞所未聞、想所未想，有助于學生用新的眼光看待事物，讓他們通過一種全新的方式來看待熟悉的事物[10]149。

認知的困惑產生驚奇，驚奇是一種強烈的情感體驗，它可以給人一個機會去欽佩，感到驚訝，詫異、困惑、迷惑和神秘。除了這些情感體驗，非常強烈的體驗是情感沖擊或受到震撼。學生看大自然現象引起視覺上的震撼，那種獨具匠心的設計、非凡的技藝、令人欽佩的絕妙想法會令人震撼[11]。這種情感震撼讓學生感受到大自然的神奇、獲得日常生活的新體驗、新視角，獲得科學學習活動的“巔峰體驗”，從心底愛上科學。

3.重構價值，觸動心靈

在科學學習、實踐探究過程中，學生驚訝于日常生活現象與科學原理之間意想不到的聯系，欣賞和驚奇于自然現象的美，在認知與情感的雙重沖擊下，逐步走進了審美體驗，由此，在驚奇感帶動下，一是科學學習的價值從功利走向了純粹，科學學習回歸科學學習本身，對自然現象感到好奇、困惑、驚奇，涌現并提出一系列的問題，迫切、興奮地想去窺探自然現象后面的奧秘，主動地去調查和實驗；二是在動腦動手的實踐中，學生對教材中的科學知識、對周圍習以為常的事物和現象有了新的發現和理解，發現科學之美，獲得了看待世界的新方式，能運用所學的科學知識解釋令人驚奇的自然現象，見證科學的奇跡時刻；三是學生沉浸于并體驗到探索、發現、創造、制作的樂趣，體驗到科學知識和科學方法的個人意義和價值，逐漸領悟到科學精神及其本質，實現“認識價值”“情感價值”和“審美價值”的統一與交融，并從中吸取養料，構建自己的精神世界。

二、驚奇感在科學教學中的實踐路徑

（一）實踐路徑的提出及其緣由

驚奇感可廣泛地應用于科學教學，至目前為止并沒有出現統一的實施程序。為便于廣大一線教師應用驚奇感于科學教學，本文提出如下實踐路徑，即喚起好奇—體驗驚奇—催生神奇。該實踐路徑的內在邏輯在于：要產生驚奇感首先需要喚起學生的好奇心，有了驚奇感后還需要把它升華為神奇感。之所以提出這樣的實踐路徑主要基于如下三個方面的理由。

一是就驚奇感產生機制來看，科學學習是以認知為基礎，需要經歷好奇到驚奇的過程。首先，科學教學中的驚奇感需要讓學生感受到“奇”，所謂“奇”，異也，即不同，不同尋常，包含了認知因素，驚奇感的發生與學生的認識有關。學生在日常生活實踐中通過五官獲得有關科學方面的日常感受、經驗，形成日常概念、常識。在學習科學過程中會形成對科學的認識以及對世界的看法，建構科學知識經驗，逐漸沉淀為自己的認知觀點，在日后的生活、學習中，學生常常依據常識或觀點作為“認知參照點”來認識周圍世界[12]。如果科學現象、事物、事件超越學生已有的認知，學生用舊有知識、經驗、觀念無法解釋、無法同化遇到的事物及其現實，即與其原有的認知產生沖突，便會產生驚訝，如果認知沖突激烈到一定程度，驚奇便誕生。比如按照常識，學生都知道紙張遇到火很容易燃燒，但紙棒纏繞銅絲或裝有水的紙盒都不易點燃，這都與學生的認知相矛盾。再如燈泡在特斯拉線圈附近時瞬間被點亮，燈泡“隔空點亮”，無須電線，顛覆了學生原有的燈泡點亮需要電線等經驗認知，這些認知沖突易產生探究好奇，讓學生感覺很有趣、神奇。其次，驚奇感產生還在于科學學習過程與結果超出了學生的心理預期。一般來說，在每次科學學習活動之前，學生對學習結果或學習過程都會有某種心理期待。當學習過程、結果超出原先預期時，出現了與預期相反的積極結果，出乎學生的意料，驚奇感便產生。比如“用毛筆蘸水（事先滴有酚酞）在紙上寫字，等到晾干后，用噴霧器（裝有NaOH溶液）噴在紙上，發現白紙迅速出現紅色的字，然后用另一個噴霧器（裝有鹽酸溶液）噴在紙上，發現字消失了?！盵13]這種無中生有，有中生無現象，認知反轉，引發沖突，一波三折，期望落空，激發好奇，頓感驚奇、神奇?？梢?，心理預期在驚奇感發生過程中具有導引作用，因而在科學教學過程中要產生驚奇感，教師要把握學生的心理預期，“制造意外”。這兩種情況都與好奇感息息相關，在一定程度上可以說，驚奇感始于科學學習的好奇感，需要教師創設條件讓學生先經歷好奇。

二是科學教學為了學生更好地體驗到科學的奧秘與偉大，讓學生產生對科學的強烈認同感，需要經歷驚奇到神奇的過程?？茖W教學不能僅僅滿足于讓學生獲得驚奇感，恰恰相反，產生驚奇感后，教師需要引導學生升華驚奇感。一個好的科學教學，是富有吸引力的，它能讓學生深刻地體驗到科學探索過程之美，領略到科學知識之美，甚至讓學生愿意投身于科學事業。這其實就要求教師還應隨機引導學生對科學現象進行“審美觀照”，以“美”的角度“審”視科學現象，讓學生體驗到“審美驚奇”。課堂教學中，用圖片、照片、視頻或實驗展示，讓學生領略神奇物理現象、化學現象、生物現象的對稱、和諧、整齊、精致等具象之美，進而探究現象所蘊藏的科學原理，引導學生感受科學理趣之美。教師還應引導學生走出教室，把眼光投向更為廣闊的大自然、觀察日常生活更豐富多彩科學現象，在與自然接觸中、在審視日常生活中，對大自然產生親切感、神秘感、敬畏感。這樣的教學過程體現了從驚奇到神奇的過程，這里的神奇是對驚奇的超越。

三是好奇、驚奇、神奇三者之間本身就具有內在緊密聯系，具有遞進的學習關系。上文表明，實踐路徑體現了好奇感、驚奇感、神奇感的產生過程是個不斷遞進深化過程。表1進一步呈現了三者的聯系與區別，同時更好地輔助說明前面兩點理由。

表1 好奇、驚奇、神奇的區別

（二）實踐路徑的具體展開

1.制造認知沖突，喚起好奇心

黑格爾認為：“人與自然一體時還沒有驚奇感；人完全認識自然時已不復有驚奇感。只有在這兩階段之中，即主體與客體尚未完全分裂而矛盾已開始顯露的時候，人才有驚奇感?！盵15]為此，教師必須在“認識主體與客體”之間制造矛盾沖突，即認知沖突，打破學生的現有的認知平衡狀態，喚起學生的好奇心，激發學生的求知欲望及探索激情。這可從兩方面開展行動：

一是找到認知參照點。在設計教學時，教師可以通過多種途徑來了解學生已有科學知識經驗，找到與教學內容緊密相關的認知參照點，為制造認知沖突，引發好奇心創造條件。教師可通過日常閑聊，也可選用診斷性前測方式，運用solo分類方法找到學生學習新知前的“知識基礎”“思維定勢”，或運用思維導圖方式讓學生復盤已學科學知識節點之間的邏輯性，找到學生的“迷思概念”，相應的知識缺陷，還可分析學生的課表現、作業完成、探究過程、活動成果等方面，了解學生的知識基礎、認知水平、思維特點以及對科學知識存在片面的或錯誤的理解、認識。比如在教授浮力這一知識內容之前，教師可以通過訪談、概念圖、作業等方式，了解學生“對于浮力產生的原因、影響浮力大小的因素、浮力的方向這三個科學概念的理解”[16]16，找到有關浮力的迷思概念，不如“物體的沉浮與物體的輕重有關、物體的沉浮與物體的體積有關、物體的沉浮與物體的空心、實心有關”等[16]18。針對學生的迷思概念，教師只要做一個“胡蘿卜漂在水面上”對比實驗，認知沖突便產生了，可以說，教師對學生已有的科學認知越清楚，就越容易精準找到認知參照點，越能成功制造認知沖突。

二是制造認知沖突。在課堂教學過程中，基于沖突圖模型，教師可利用學生認知參照點，即“前科學概念”[17]與科學概念、原理的矛盾制造認知沖突，并且用實驗、視頻、圖像等方式，將認知沖突可視化。比如，在牛頓第三定律教學中，老師可首先展示一張照片，說明了一輛巨大的卡車和一輛非常小的汽車迎面相撞，然后要求學生預測施加在車輛上的力的大小。在學生預測之后，老師告訴學生牛頓提出了一個公理，根據這個公理，一輛巨大的卡車施加在一輛非常小的汽車上的力在大小上等于這輛小汽車施加在卡車上的力[10]156。在這個案例中，學生以往的認知、直覺與觀測事實相違背，即觀測事實與認知參照點產生沖突，讓學生感到很意外，從而產生一系列“問題”及解決問題的沖動?？傊?，教師要針對學生已有的知識經驗、思維定式，利用一些不尋常的自然現象或日常普通、熟悉的物體和現象，設計“差異性事件”，對學生已有的科學認知、思維產生沖突、沖擊，出乎學生的意料，激發學生探究欲望。

2.開展趣味探究，體驗驚奇感

驚奇感具有具身性，驚奇感的體驗是一個動腦、動手、動情的過程，是身心沉浸、知行合一、行思交融的過程。雖然在課堂教學中，教師創設情境能讓學生體驗到驚奇，但必須指出，不是每堂課都存在見證“驚奇時刻”，況且課堂學習時間有限，因而，教師必須對課堂教學進行拓展、延伸，設計具有新意的、有趣的課外探究活動，讓學生在“生活世界”中有更多的機會體驗到驚奇感。

為此，教師首當其沖要依據驚奇產生的“心理預期機制”，以教學內容為主線，選擇、改編、創設學生在家庭、室外、野外可以完成的實驗。這些實驗簡單易做、材料常見、普遍易得、有一定的挑戰性、趣味性、結果會出現意外驚喜，能為學生“帶來探索、發現、創造的樂趣”[18]，比如讓朋友坐在椅子上，頭向后仰，你用食指抵在他的前額上并向下壓，他就無法站起來等[19]，學生做這個游戲前一定會覺得很容易站起來，做完后一定會納悶為什么會這樣呢？學生在做實驗的過程是一個情感經歷非常豐富的過程，從興奮、期待、好奇、到意外、驚奇、驚嘆、困惑、好玩。在完成實驗后，學生感覺自己就像一個魔術師，完成了令人驚奇的魔術表演。學生在做實驗的過程也是審美體驗展開的過程：發現物體的外表美、結構美、實驗現象的靜態美、動態變化美、實驗操作美以及實驗探究時人的精神狀態美。與此同時，教師也可以布置一些觀察活動，讓學生走進大自然、深入生活細致觀察周邊的自然現象、日常生活現象，體驗大自然、日常生活所帶來的驚奇感，或者布置一些發散性思維的任務，比如平常物品的不平常的用途和功能，讓學生感覺到物品的奇妙性。教師也可以讓學生用拼接、自由組合方式提出一些有趣、讓人眼前一亮的問題去考考其他同學，讓同學之間相互挑戰，“制造驚奇”，體驗到思維的樂趣，體悟到科學的魅力。

3.增強審美觀照，催生神奇感

增強審美觀照，首先要破除功利主義。鑒于升學考試的壓力，科學教學追求必要的“功利”無可厚非，但陷入功利主義的泥潭則有違科學教學的本意。如果一個學?；蚪處煴还髁x遮蔽“雙眼”，把考試當作目的，教師或學校整體忙于“功利”計算及知識訓練，把“分數”及其“分數背后的各種獎勵”當作獎賞，易使科學教學陷入“艱辛”，教師、學生無暇、無法或不屑于、不知道領略、欣賞科學的美。驚奇感的生成則讓學生在學習科學的過程中驚嘆于自然現象的美，震撼于科學實驗的“魔性”，對自然和科學心存敬畏，忘記了所謂“功利”的存在，消解了一切“負累”，進入了“澄明之境”，回歸到學習科學的本質，即回歸于對世界的充滿好奇，對未知世界有一探究竟的熱情、熱衷于對世界的思想實驗。學習科學的目的純粹是為了滿足自己的好奇心以及驗證對未知世界的各種猜想，是一種理性的“冒險之旅”，也是一種妙不可言的“審美”情感體驗。吸收科學養料構建自己的精神世界，生命受到澤潤。讓知識與思想隨行，讓功利讓位于審美，有必要對科學教學進行“審美觀照”。

其次，制造偶遇，“一見而驚”。神奇感的產生有審美客體“奇”的特征，又有審美主體“神”的體驗。一般來說，在科學教學過程中，“一見而驚”是指在某種特定的情形之下，審美主客體驟然相遇，由于對迥異尋?？腕w的極度激賞，在主體心中驀然升騰而起一種獨特驚奇的美感體驗，因其在主體審美經驗世界的缺失，所以在得以補償的剎那表現得尤為強烈[20]。而科學教學在絕大多數情況下是一種有目的、有計劃、有組織的活動，除了在日常生活中“偶遇”外，在科學教學中這種“一見而驚”的審美偶遇是教師精心設計的產物。為此，教師要去了解學生的日常生活經歷、生活經驗、學生已有的科學知識結構、認知方式、審美情趣，找到學生平常未見的美妙自然現象、未聞的科學事件、天籟聲音、文字構建的畫面意象、意境、故事等，以科學內容知識為切入點，盡可能以可視化的方式呈現在學生面前，從而達到“一見而驚”“感受到心靈的激蕩與震撼”，進而覺得神奇的目的效果。

再者，制造意外，催生神奇感?！耙灰姸妗奔础耙曈X驚奇、神奇”，更多地強調視覺引發的審美驚奇、神奇體驗，在日?？茖W教學中大多數情況處于“不驚奇”“不神奇”狀態，因而要實現審美的 “不神奇→神奇”，則必須由認知來引發?！安簧衿妗衿妗币馕吨哂幸l神奇審美體驗的客體沒有被發現，其原因可能是審美主體缺乏“發現美的眼睛”，或是審美主體過于功利、忙碌而無意、無暇對客體進行“審美觀照”。在科學教學中，如何讓學生從“不神奇”走向“神奇”？其中最重要的策略是對教材內容、日常司空見慣的科學現象“陌生化”“化平凡為神奇”。教師用信息技術、實驗等對教材內容、日?？茖W現象加工改造，使得科學知識變得新穎、形象、生動有趣，喚醒審美休眠，引發神奇感，比如小時候不少學生都玩過陀螺，在講授磁性時，教師可以用陀螺演示一個新玩法：用磁鐵和陀螺做一個懸浮實驗。首先讓陀螺在塑料片上轉動起來，轉動時注意陀螺轉動的中心點和磁鐵的中心垂直，然后慢慢抬起塑料片，再抽掉這個塑料片，結果出現陀螺懸浮在磁鐵的上方[21]。學生首次看到這種現象會覺得不可思議，感到很神奇，急切想知道為什么會懸浮，教師引導學生明白科學原理后，要引導學生去欣賞科學現象美——懸浮，動靜結合的美。平日教師要多引導學生去發現科學知識的另一面即“簡單美、對稱美、和諧美”[22]，假以時日，學生便學會用科學與審美的眼光靜觀日常萬物、萬象，對大自然、對科學產生神奇感、敬畏感。

三、結語

驚奇感源于學生對熟悉事物和未知事物某些現象的陌生感和視覺沖擊力，來自于學生科學認知的局限性。驚奇感能使沉悶的、程式化的科學課堂教學變得別開生面、波瀾起伏、妙趣橫生，融科學知識、科學思維、價值情感、審美體驗為一體，讓學生對科學產生好奇，感受科學的魔力，觸動學生的心靈，從靈魂深處徹底愛上科學。當然，驚奇感不可能時時都產生、處處都存在、事事都蘊含。在課堂教學中，制造驚奇對科學教師來說是一項巨大的挑戰，學生經歷驚奇后，便會變得不再驚奇，如何讓學生不斷從不好奇變為好奇、驚奇、神奇，需要提升教師的科學素養，喚醒科學教師的驚奇感，提升教師制造驚奇的能力。為此，教師必須廣泛閱讀科學專著、科普作品、美學書籍等等，對科學家故事如數家珍，對科學知識的來龍去脈一清二楚、爛熟于心，對學生科學學習了如指掌，對科學知識的應用信手拈來，能把科學實驗游戲化、魔術化，以科學視角觀察、審視萬物、萬象，在平凡中見新奇，以審美眼光觀照科學知識及科學教學，讓自己的靈魂變得有趣。同時，發揮教學想象力，在課堂教學中出其不意，引導學生在認知沖突、實踐探究、創意物化中，體驗到學習科學的樂趣，感受到科學世界的驚奇、美妙與神奇。