赫尔先生让学生考虑一下证据。“你有什么可观察得到的证据来证明桌子产生向上的力？”少数学生提议说桌子像弹簧一样会发生弯曲，其它同学反驳说桌子是重的固体演示桌，它很坚硬不能发生弯曲，学生提议要用一个判决性的实验来确定。“我们如何能看到桌子是否弯曲了呢？”赫尔先生问。没有听到任何建议，赫尔先生于是提议使用一个“光杠杆”，他拿出一个光源（在此例中用的是激光指示器），他安装好光杠杆使光能以很小的掠角射在光滑桌面上。把屋里的灯关上，可以看见打在远处墙上的反射光。经过检查，老师确信学生们都知道，如果桌子发生弯曲，墙上的光就会移动。虽然只放一本书在桌子上时移动不易察觉，但当书堆变大，把书拿走和放回去时，就可以看见光移动了。

经过很长时间的课堂质疑、讨论和观察以及对力的观点进行探究后，学生们可以开始总结他们的课堂经验及其对理解力的概念的意义。一个学生说：“既然桌子像一根硬弹簧一样会弯曲，任何用来支持书本的东西都会有些形变。我们考虑力时，形变是我们能找到的一种证据。”另一个学生进而说：“那就意味着，对于静止系统的不同情境，我们可以用相同的解释（存在向上的力）。”另一个说：“这也意味着我们不用考虑支持物是否是活的、有感觉的，是主动的、还是被动的，我们只需集中在观察到的形变事实上，尽管有时我们或许要借助灵敏仪器（如光杠杆）来探测形变。”赫尔先生指出那是科学“规则”之一：如果一个简单的、前后一致的解释可以在几种情境中起作用，那么用这种较简单的解释比用各种要依赖于一些无法直接观察到的特征的解释要好，像支持书本的物体是主动的还是被动的之类的问题。赫尔先生进一步肯定了学生的工作，他指出：“本来也可以结合主动与被动的区别来给力下定义，但由于一致性的原则和需要将我们的观点建立在观察证据的基础之上，所以科学家所用的力的概念是我们同学推出来的这种。我们现在也知道在很长一段时间里，这个概念被科学家有效地使用着。像科学家那样，我们只把现在的力的概念当作暂定的，在有新的证据表明有必要修改前我们会一直用它。”

探究到这里并没有结束。在后续的一系列有关运动物体的力的学习中，学生要进一步发展他们对力、科学本质以及科学过程的理解。前述的课只不过是一个短短的探究，旨在让学生开始理解科学上已经发展到今天的关于力与运动的复杂观点。

节选自《科学探究与国家科学教育标准——教与学的指南》

原 著：[美]国家研究理事会科学、数学及技术教育中心

《国家科学教育标准》科学探究附属读物编委会

                翻 译：罗星凯；张琴美；吴 娴；李萍昌

                审 校：罗星凯