小學科學結構性材料的選擇與使用

劉劍

滴要：材料是支撐科學探究的基礎，學生通過操作這些材料來收集數(shù)據(jù)，親歷科學探究的過程，從而形成概念，探尋規(guī)律。在材料的準備階段，可從學生的興趣、概念的指向、學科的規(guī)范、教師的意圖等角度去體現(xiàn)材料的結構性;在材料的使用環(huán)節(jié)，可從材料出示的時機發(fā)放的順序、合適的數(shù)量等方面去展現(xiàn)材料的結構性。

關鍵詞：科學;材料;結構

在科學課上為學生提供“有結構的材料”供學生探究已成為科學教師備課時的主要環(huán)節(jié)。材料的選擇是如此重要，以至于很多科學教師在材料的選擇，上大費腦筋，花費大量時間。如何選擇有結構的材料？又如何使選擇的材料有結構？本文就從這兩個方面談談自己的看法。

一、如何選擇有結構的材料

材料的來源不僅有上級配發(fā)的器材，還包括自制的材料、生活中常見的物品，以及音頻與視頻。不是所有材料都是有結構的材料，里面有個取舍與改造的問題。怎樣選擇材料才算是有結構的呢？

1.能引起學生的興趣

《義務教育學科學課程標準》指出：“小學生對周圍世界具有強烈的好奇心和求知欲，這種好奇心和求知欲是推動學生科學學習的內在動力，對其終身發(fā)展具有重要的作用?！痹俸玫牟牧希绻荒芤l(fā)學生探究的興趣，也不能算是成功的選擇。能引發(fā)學生興趣的材料無外乎具有這樣一些特征：從未見過的好玩的、充滿科技感的產(chǎn)生令人驚嘆效果的、顏色鮮艷的、外形體積夸張、自己玩過但別人沒有玩過的……有時候學生熟知的器材如果能被教師玩出新花樣，也會重新勾起學生的探究欲望，怎么選擇組合、運用，主動權掌握在教師手中。

一位教師執(zhí)教“公平杯的秘密”一課，先說自己在西安旅游時候發(fā)現(xiàn)了一個非常奇怪的杯子，引發(fā)學生的好奇心，同時實物展示杯子，告訴學生它叫公平杯。為什么叫公平杯呢？展示杯子底部一個奇特的地方（課件展示杯子底部的小孔），然后問學生：“假如我往這個杯子里加水，水會不會漏出來？”學生猜測會漏，隨后請兩個學生上臺幫忙演示，一個加水，一個觀察。“漏了嗎？”——還沒漏;“繼續(xù)加?！薄┧恕！捌婀职?？你肯定在想，這個杯子怎么會加了水不漏，再加水就漏了？你是怎么想的？這種現(xiàn)象和它的哪一個結構有最大的關系？”……

激發(fā)學生的探究興趣，誘發(fā)學生的探究動機，引導學生積極主動地參與探究、提高學生的探究能力是小學科學教學的重要目標。這節(jié)課中，這位教師選用學生沒見過的公平杯為材料，再通過展示公平杯多加則漏的特點點燃了學生的探究熱情。這就是有結構的材料帶來的效應。

2.能指向概念的生成

學生頭腦中科學概念的生成是借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，以探究活動為載體，通過意義建構的方式得以實現(xiàn)的。探究活動是科學課堂教學的載體，它的操作對象就是有結構的材料，因此，材料的組成要有一定的結構，要指向概念的生成。

如“吸熱與散熱”一課，教師分步提供了不同的材料。第一步，教師提供了相同大小的一塊布與一張錫箔紙，讓學生包裹住溫度計放在陽光下，一段時間后看看溫度計的讀數(shù)有什么變化，再把它移實驗室，一段時間后再觀測讀數(shù)的變化，學生驚奇地發(fā)現(xiàn)不同物體吸熱、散熱的能力不一樣。第二步，教師提供了相同大小的一塊黑布鉑布，讓學生再去探究。學生又發(fā)現(xiàn)：相同的物體不同的顏色吸熱與散熱的能力不一樣。

相同大小的不同物體，相同大小不同顏色的物體，這些層層遞進的材料是教師精心選擇的，學生通過操作這些材料觀察到它們的吸熱散熱能力不一樣的事實。學生使用這些材料能夠揭示許多相關的現(xiàn)象，從而在頭腦中建構起相應的概念，形成知識。

3.能體現(xiàn)學科的規(guī)范

小學生科學探究是在教師的指導、組織和支持下主動參與動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷科學探究的過程，以獲取科學知識、領悟科學思想學習科學方法為目的的學習方式。他們經(jīng)歷的科學探究過程模擬了科學家研究的過程，這樣的過程是相對嚴謹、高于生活的。

某位教師帶領學生做‘鹽水讓土豆浮起來”實驗，她沒有使用實驗室里的燒杯，而是給學生提供了一次性杯子;攪拌的時候也沒有給學生提供玻璃棒，學生就用取鹽的藥匙攪拌。實驗很成功，但聽課教師的意見分為兩種。一種意見是可以使用生活中常見的器材，且這個實驗用不到專業(yè)儀器的計量功能，可以使用一次性杯子代替燒杯。生活中也常用湯匙來攪拌，所以學生用藥匙攪拌的行為可以看作是生活經(jīng)驗在課堂中的延伸。第二種意見是科學是一個嚴謹?shù)膶W科，這個實驗中燒杯、玻璃棒必不可少，雖然用不到計量功能，但可培養(yǎng)學生的規(guī)范意識。

這個案例比較典型，它突出反應了教師認知與材料選擇上的矛盾：從生活中選取，學生的接受度較高，操作也簡單，但規(guī)范性欠佳;實驗室器材雖然規(guī)范，但操作要符合一定的要求，脫離生活實際，學生的接受程度欠佳。

筆者認為，使用燒杯和玻璃棒配合攪拌是一個科學嚴謹?shù)牟僮?，它需要一定的操作?guī)范;攪拌時不能碰到杯壁，這需要一定的技巧。學生通過這樣的操作可以形成使用規(guī)范儀器的意識和習慣。那是不是在一年級科學啟蒙的時候就要讓學生直面實驗室規(guī)范的儀器，學習系統(tǒng)、規(guī)范但又顯繁瑣的操作步驟呢？又不是?！读x務教育小學科學課程標準》提出，科學課要從，兒童身邊的自然事物開始學習活動，一開始可以從學生身邊的材料人手，這樣的材料是學生熟悉的，有親和力的，有利于激發(fā)學生的興趣，從而使學生迅速進人科學學習的情境。當學生具備了一定的基礎可以逐漸過渡到使用專業(yè)器材。也可以在導入階段使用貼近生活的器材，正式的探究活動中使用科學規(guī)范的器材，這樣既可以收集精確的數(shù)據(jù)，又能培養(yǎng)學生的實證意識和規(guī)范習慣。

4.能展現(xiàn)教師的意圖

材料的選擇是個性化的行為，同樣的內容不同的教師會選擇不同的材料，很多材料的選擇與組合會體現(xiàn)教師的思想。

一位教師執(zhí)教“水珠從哪里來”，先給學生一個裝有冰的密封的杯子，一段時間后，杯子外面出現(xiàn)了很多小水珠。小水珠從哪里來的呢？學生猜測：杯口漏水，或杯壁滲水，或杯外來的。猜測杯口漏水的學生，在杯子里倒?jié)M水，倒過來看看漏水不漏水，結果發(fā)現(xiàn)，不漏水。猜測杯壁滲水的，給學生藍色的冰，，結果發(fā)現(xiàn)杯壁上還是有水珠。這時出現(xiàn)兩種意見：一種否定“杯壁滲水”，如果杯壁滲水的話，滲出來的水應該是藍色的;另一種堅持“杯壁滲水”，因為水滲出來了，顏色沒有滲出來。對仍然堅持的，王老師又給出新材料，里面是很干很千的玻璃珠（冰的），學生觀察后發(fā)現(xiàn)水珠的確不是里面滲出來的，那只能是外面來的。

這節(jié)課上教師準備的材料有裝冰的密封杯、藍色的冰、干玻璃珠。像這樣一些前后聯(lián)系層層遞進的有結構的材料，串起了整節(jié)課，新材料的加人引發(fā)學生一輪一輪新的探究。藍色冰和千玻璃珠不是隨意選擇的，它的背后是教師對學生猜測水珠來源各種可能的預設，是精心挑選的結果。

當然，材料的選擇還應考慮安全性，某些無法避免的可能會引發(fā)安全問題的材料還要考慮應急預案，如打翻酒精燈的滅火問題。有的材料由于設計的問題需要我們進行改進，有的材料需要達到特殊效果的材料沒有現(xiàn)成的，需要我們自制，這又屬于另一個范疇了。

二、如何使選擇的材料有結構

材料的結構性不僅表現(xiàn)在材料的準備階段，還表現(xiàn)在材料的使用環(huán)節(jié)。精心準備的材料由于使用不當而使效果大打折扣的例子比比皆是，嚴重的甚至會千擾學生的探究。因此，材料什么時候呈現(xiàn)，一次發(fā)放還是分層發(fā)放，多少材料為宜，都是我們應當考慮的問題。

1.把握材料出示的時機

先看一個例子：一位教師執(zhí)教“點亮小燈泡”，課前就將小燈泡、導線、電池擺放在桌上。上課后，不少學生一直盯著這幾樣材料，雖沒有動手，但已經(jīng)躍躍欲試了。教師讓學生觀察燈泡里的結構，學生卻一擁而上，拿起導線和電池就接了起來，至于觀察燈泡，已經(jīng)被拋之腦后了。教師發(fā)現(xiàn)情況不對，連忙叫停，可此時的教室就像是一鍋粥，怎么也靜不下來了……一節(jié)本可以按部就班的課就這樣被毀了。

很多課堂上的混亂情況都是因為學生手上有了材料且在不當?shù)臅r機擺弄所引起的，這節(jié)課之所以變成這樣的原因就在于材料出示的時機不對。如果這樣做：先把材料收在老師那里，講到導線發(fā)導線，講到燈泡發(fā)燈泡，電池最后發(fā)，依照教學順序分層發(fā)放，有序探究，應該不會出現(xiàn)什么意外情況。

材料是課前擺放在桌上還是暫時放在教師這里;是裝在信封里還是藏在課桌下;是全部給學生還是依據(jù)教學需求逐次發(fā)放;是讓個別學生代領還是由教師發(fā)放……這些問題都必須在課前考慮清楚。

2.遵循材料發(fā)放的次序

還看“水珠從哪里來”這個例子，如果這位教師在課堂中把學生檢測猜測用到的藍色的冰、干的玻璃珠與裝有冰的密封瓶一股腦兒全給了學生，課堂會向什么方向發(fā)展？學生或許不會再去研究水珠叢哪里來，去比較普通的冰與藍色的冰有什么不一樣了，甚至還會在桌上地上拋起玻璃珠……一樣的材料，混在起發(fā)可能就會使教室變成一鍋粥，分開發(fā)就會精彩連連。

有結構的材料體現(xiàn)了教師的意圖，怎么發(fā)放更體現(xiàn)了教師的意圖。為了便于學生分層探究，材料的發(fā)放必須分層次分階段依序發(fā)放。有些材料，，本身就有定的層次，隨著探究的深人，材料的適時出現(xiàn)，學生的探究欲望被調動起來，思維、研究也就隨之深人。

3.保證材料發(fā)放的數(shù)量

蘭本達教授針對此問題這樣說：“每個孩子都應有足夠的材料。每樣東西的數(shù)目不一定和學生的人數(shù)相等，但是在探究相互作用中關鍵的材料，每個孩子都應該有足夠的..如果讓孩子們合用這些東西，會突出孩子們的地位不同一會使有的學生產(chǎn)生被剝奪或高，人一等的感情一而影響使用這些材料原來的用意。本來可用于學習的精力就會被引導到解決自我地位的問題上去。

材料過少，學生面對有限的資源必然或明或暗地產(chǎn)生爭奪，本該用于探究的時間就可能被用于解決內部矛盾上去了。不少課堂上教師為了少準備器材，同時也怕課堂出亂子，將學生分成若干個小組，給他們安上各個頭銜——組長、操作員、操作員觀察員、觀察員記錄員等，學生正襟危坐，看似有條不紊，實際上能得到動手機會的學生很少，絕大多數(shù)學生都成了看客。同樣，材料過多也會引發(fā)學生關注無關現(xiàn)象，千擾探究進程。材料一人一份還是幾人一份不是隨意而定的一般來說，操作步驟不復雜需要人人都過關的實驗材料一人一份，需要與他人協(xié)作完成的實驗材料可以兩人或四人一份。

課堂上，材料永遠是學生關注的焦點，可以引發(fā)他們探究的欲望。學生通過這些材料收集數(shù)據(jù)、獲得事實依據(jù)，親歷科學探究的過程，形成概念，探尋規(guī)律。從這個意義上來說，材料的結構性既表現(xiàn)在材料的準備階段，又表現(xiàn)在材料的使用環(huán)節(jié)?？茖W教師應該從教學的目標、教材的要求、學生的學情和學?，F(xiàn)有的條件出發(fā)，精心準備材料，少而精，切勿多而爛，讓每份材料閃耀教師的創(chuàng)造的火花，暗藏學生探究的靈感，讓材料會說話。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2]蘭本達小學科學教育的“探究-研討”教學法[M].北京：人民教育出版社，2008.

[責任編輯：陳國慶]