優(yōu)化科學(xué)活動材料 助力學(xué)生深度探究

摘 要：探究活動是小學(xué)科學(xué)課程的主體活動，更是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的載體。教師有針對性地優(yōu)化活動材料，能引領(lǐng)探究自主、有效、深入，更好地發(fā)揮探究式學(xué)習(xí)的教育功能。作者結(jié)合多年教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化材料的便捷性、直觀性和結(jié)構(gòu)性能促進學(xué)生探究活動更自主、更有效、更深入。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；活動材料；深度探究

中圖分類號：G424" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2097-1737（2024）04-0071-03

小學(xué)科學(xué)課程是義務(wù)教育階段一門以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為目標(biāo)的課程。科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)科學(xué)知識和技能、培養(yǎng)科學(xué)興趣和思維習(xí)慣、弘揚科學(xué)精神的主要途徑。但在當(dāng)前的科學(xué)課堂上，學(xué)生探究學(xué)習(xí)的質(zhì)量普遍不高，很多活動僅停留在表面，沒有取得預(yù)期的效果。為解決上述問題，在日常的教學(xué)活動中，教師可采取提高材料的便捷性、直觀性、結(jié)構(gòu)性的方法，助力學(xué)生深度探究。

一、提高材料的便捷性，促進學(xué)生自主探究

（一）善用“簡化”材料，引導(dǎo)學(xué)生自主活動

在實驗教學(xué)中，教師為學(xué)生準(zhǔn)備材料是為了讓學(xué)生操作、觀察和思考。因此，活動裝置和材料除了能方便學(xué)生操作外，還要能引導(dǎo)學(xué)生自主活動[1]。“簡化”并不是簡單地刪減器材，而是減少學(xué)生無效操作的時間，簡化教師無效的講解，節(jié)約更多的時間讓學(xué)生自主活動。

案例1：五年級（下冊）“擺的研究”一課，需要同時研究“擺的快慢和擺錘重量及擺繩長度的關(guān)系”。在實際操作過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在繩子的打結(jié)和取一倍長、兩倍長、三倍長上面花費了很長的時間，有些學(xué)生還不能正確改變擺繩長短，需要教師就“如何改變擺繩長短”做說明，導(dǎo)致整個活動時間拉長，而后觀察和研討階段草草了事，沒有達到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

為了能讓活動操作更簡化、更具引導(dǎo)性，為學(xué)生留出充足的觀察和研討時間，筆者對原有裝置（如圖1）做了改進（如圖2），把原本上面的木棒改成扁平的PV管，根據(jù)繩子長度在管上標(biāo)注一倍長、兩倍長、三倍長，且鉆孔后插上銅棒，并在繩子的終端系上一個小墊圈，便于扣在銅棒上。這樣，學(xué)生在研究

“擺的快慢與擺繩長度關(guān)系”時，只需一拉一扣就可以改變和固定擺繩的長度。此外，學(xué)生一看到材料，不需要教師講解，就能自主完成探究活動，大大縮減了活動時間。在后面對數(shù)據(jù)的分析上，因為有了充足的時間，分析和研討也就更充分。

（二）巧用“陌生”材料，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)

有時候改進材料，不一定需要做到如何精美、如何創(chuàng)新，改進的靈感往往來源于上一堂課學(xué)生的反饋。在探究活動中，一些材料會經(jīng)常出現(xiàn)在學(xué)生面前，如燒杯、水槽等。當(dāng)這些材料突然有了變化，成了“陌生”

的材料，學(xué)生就會特別關(guān)注，有關(guān)注就會產(chǎn)生自主探究的沖動，進而會主動思考，發(fā)現(xiàn)其中的問題，并探究現(xiàn)象產(chǎn)生的原因[2]。

案例2：在“用橡皮泥造船”一課中，為了方便學(xué)生更好地測試小船，教師將燒杯改成了水槽，雖然方便操作，但學(xué)生很難觀察到水位的變化。所以完成活動時，學(xué)生的發(fā)現(xiàn)僅停留在“我們的船造得內(nèi)部空間大一點可以裝更多貨物”，卻很少觀察到，裝載不同貨物時水位上升的幅度是不同的。

為了便于學(xué)生更自主地觀察，筆者在水槽一側(cè)貼上一條防水刻度條（如圖3）。一個簡單的操作便可以引發(fā)學(xué)生對這個刻度條的關(guān)注。當(dāng)教師提問：“還有其他新的發(fā)現(xiàn)嗎？”學(xué)生自然就會從刻度條觀察到，隨著載重量的增加，水位是不斷上升的，從而為后面對排開水量的研究作鋪墊。當(dāng)然，為了使水位變化效果更明顯，教師還可以在水中添加染色劑。

二、提高材料的直觀性，促進學(xué)生有效探究

（一）呈現(xiàn)直觀模型，使學(xué)生獲得感性認(rèn)識

學(xué)生對事物的認(rèn)識以感性認(rèn)識為主。在具體實踐中，很多知識點的概念和規(guī)律都很抽象，常規(guī)的教學(xué)手段很難讓學(xué)生有效獲得感性認(rèn)識。自制教具有很強的科學(xué)特色。教師可以把課本中抽象的理論知識直觀化、形象化，用形象、逼真的自制教具來演示，幫助學(xué)生獲得感性認(rèn)識[3]。

案例3：以“我們是怎么聽到聲音的”一課為例，耳朵內(nèi)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，又難以觀察。學(xué)?，F(xiàn)有的模型只能呈現(xiàn)形狀但不能看到具體振動傳遞過程。因此，筆者所在學(xué)校一位教師設(shè)計了兩個直觀模型。聽小骨是人體內(nèi)最小的三塊骨頭，位于人的中耳，鼓膜內(nèi)側(cè)，與鼓膜相連。隨著聲波進入耳道，鼓膜將聲波轉(zhuǎn)化為振動，進而帶動聽小骨振動，聽小骨將振動傳遞給內(nèi)耳。聽小骨模擬學(xué)具（如圖4），用三個相互接觸的乒乓球模擬“聽小骨”與橡皮膜模擬的“鼓膜”緊貼。在“耳道”另一側(cè)敲擊小鼓，可以觀察到“聽小骨”隨著“鼓膜”的振動而振動。這很好地體現(xiàn)了聽小骨傳遞振動的功能。

耳蝸是螺旋形骨管，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。耳蝸骨管分成上下兩部分，兩管中充滿外淋巴液。外界聲波通過淋巴液而震動蓋膜，蓋膜又觸動了毛細(xì)胞，最后由毛細(xì)胞轉(zhuǎn)換成神經(jīng)沖動經(jīng)聽覺神經(jīng)而傳到聽覺中樞。具體設(shè)計如下：以實物展現(xiàn)耳蝸（如圖5），用大蝸牛殼模擬耳蝸，耳蝸內(nèi)裝有導(dǎo)電性良好的濃鹽水模擬耳蝸內(nèi)的液體，用二極管和簡單電路模擬神經(jīng)系統(tǒng)。隨著聽小骨的振動傳來，耳蝸內(nèi)液體震蕩，二極管時亮?xí)r滅。模擬耳蝸振動轉(zhuǎn)化為聽覺信號，由聽覺神經(jīng)傳遞給大腦，人就聽到聲音了。

（二）采集真實數(shù)據(jù)，助推學(xué)生有效研討

在探究活動中，數(shù)據(jù)采集的正確性或者規(guī)律性往往能方便學(xué)生更快地得出實驗結(jié)論。但是在平時的課堂實驗中，由于材料或?qū)W生操作不規(guī)范等問題，經(jīng)常出現(xiàn)無效數(shù)據(jù)或誤差較大的數(shù)據(jù)，這不僅延長了學(xué)生操作的時間，還給學(xué)生分析數(shù)據(jù)造成了干擾。適當(dāng)?shù)貙υ胁牧线M行改進，可以減少很多無效數(shù)據(jù)或大誤差數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。有了真實的數(shù)據(jù)，學(xué)生才能更好地去分析，展開有效的研討[4]。

案例4：在四年級（上冊）“讓小車運動起來”一課中，原本為了防止小車沖出桌面，需要學(xué)生用手在桌子邊緣擋住，但在實際操作中會出現(xiàn)車子沒到邊緣就被按住的問題，從而影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為了便于四年級學(xué)生操作，教具增加了一個定滑輪裝置（如圖6），這個裝置既解決了讓小車停下來的問題，又解放了學(xué)生的雙手，還能減少繩子與桌子的摩擦，使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。但新的問題又出現(xiàn)了：由于加了定滑輪，繩子與桌面間的摩擦幾乎沒有了，另外，由于有些桌子本就不平，有些組用一個墊圈就能讓小車運動起來，不方便學(xué)生理解“一定的力才能讓小車運動起來”，把墊圈改太小又不便于學(xué)生操作。綜合后面“幾個墊圈能讓小車運動起來”時小車不能跑直線的問題，給小車加重（如圖7）是能完美解決問題的辦法。但也不是簡單地加重，而是要在反復(fù)調(diào)試過程中探索加多重效果是最好的。所以，教師在為學(xué)生準(zhǔn)備器材時，需要不斷地做下水實驗，最終目的是減少由于器材原因而出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確問題，方便學(xué)生對整體數(shù)據(jù)的分析，提升探究效率。

三、提高材料的結(jié)構(gòu)性，促進學(xué)生深入探究

（一）設(shè)計“矛盾”結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生探究欲望

不同的材料預(yù)示著不同的現(xiàn)象。在對一個活動研討一致時，教師再呈現(xiàn)與該探究活動看似相似，實則不同的材料，在教材內(nèi)容和學(xué)生求知心理之間制造一種“不協(xié)調(diào)”，可以使學(xué)生原有認(rèn)知與眼前現(xiàn)象發(fā)生強烈的沖突，從而使其提出科學(xué)問題，激發(fā)進一步探究的欲望[5]。

案例5：五年級（下冊）“擺的研究”一課主要是研究“擺的快慢與什么因素有關(guān)”。在學(xué)生研討得出了“擺的快慢只與擺繩的長度有關(guān)，與擺錘重量無關(guān)”的結(jié)論后，課堂教學(xué)并沒有結(jié)束。此時，教師拿出兩個繩長一樣、擺錘長短不一樣的擺（如圖8），讓學(xué)生猜一猜二者擺動的快慢是怎樣的。幾乎所有學(xué)生都認(rèn)為兩個擺擺動的快慢是一樣的，因為在前面的活動中學(xué)生已經(jīng)得到了結(jié)論：擺的快慢只與擺繩長短有關(guān)，與擺錘重量是無關(guān)的。在學(xué)生猜測完后，教師再讓學(xué)生用前面活動的方法證實自己的猜想是否正確。學(xué)生通過實驗驗證發(fā)現(xiàn)：擺錘短的那個擺擺動得快，擺錘長的擺擺動得慢。這時候?qū)W生就會質(zhì)疑，為什么會這樣？教師在學(xué)生探究欲望最強時，提出：“通過這個活動，你有什么新發(fā)現(xiàn)？又產(chǎn)生了什么新的問題？”學(xué)生踴躍地舉手。有的學(xué)生認(rèn)為“擺擺動的快慢可能還與擺錘的長短有關(guān)”，有的學(xué)生則質(zhì)疑今天得到的“擺擺動的快慢與擺繩長短有關(guān)”是否完全準(zhǔn)確等。在一堂課即將結(jié)束時，教師適當(dāng)設(shè)計“矛盾”結(jié)構(gòu)，能讓學(xué)生產(chǎn)生一種強烈的探究欲望，還能為下一節(jié)課的探究做好鋪墊。

（二）設(shè)計“放大”結(jié)構(gòu)，強化實證意識

在科學(xué)實驗中，并不是所有的現(xiàn)象都是顯而易見的，有些現(xiàn)象不明顯，有些很微小。教師只有將這些微小或不明顯的現(xiàn)象放大，才能使學(xué)生進行下一步探究。在科學(xué)教學(xué)中，教師通過對已有材料的組合，把原本并不明顯的實驗現(xiàn)象變成定量的數(shù)據(jù)分析，不僅能放大實驗現(xiàn)象，還能增強學(xué)生的證據(jù)意識。

案例6：在“用橡皮泥造船”一課中，雖然通過帶刻度的水槽條能發(fā)現(xiàn)，隨著載重量的增加，水位上升更多，猜測排開的水量更大，但如果載重量相差不大，效果并不是很明顯。用數(shù)據(jù)來證明猜想，更能增強學(xué)生的實證意識。

在這個活動中，筆者用大的溢水燒杯和量筒組合在一起，做成一個排開水量的放大裝置（如圖9），為了看得更清楚，分別在水中加入染色劑，便于學(xué)生觀察。不同載重的小船放到溢水燒杯中，排開的水就會流入量筒。讀出量筒的讀數(shù)就能知道具體排開的水量。教師通過已有兩個裝置的組合達到更好的實驗效果，能夠增強學(xué)生的實證意識。

四、結(jié)束語

總之，教師要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)及現(xiàn)有的實驗材料，改進或自制教具學(xué)具，呈現(xiàn)相應(yīng)的有利于學(xué)生探究的器材，利用器材調(diào)控學(xué)生的思維，在課堂上將科學(xué)實驗的教學(xué)價值最大限度地發(fā)揮出來，進一步激發(fā)學(xué)生的探究熱情，引導(dǎo)學(xué)生用教學(xué)具經(jīng)歷活動，用活動帶動思維，用思維改善活動，使探究活動層層推進、有序進行。這樣的科學(xué)課堂使學(xué)生真正成為探究活動的主體，并在深度探究中不斷地提升科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻

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作者簡介：沈國飛（1982.8-），女，浙江德清人，任教于浙江省湖州市德清縣舞陽學(xué)校，一級教師，本科學(xué)歷，德清縣教學(xué)能手，德清縣十佳優(yōu)秀教師。