張美華

美國(guó)科學(xué)教育專家蘭·本達(dá)教授在《小學(xué)科學(xué)教育的“探究—研討”教學(xué)法》一書里，對(duì)科學(xué)課堂中的“有結(jié)構(gòu)的材料”作了具體而又細(xì)致的界定：材料的種類和組合以及交給孩子們的次序就是材料的結(jié)構(gòu)。所謂結(jié)構(gòu)嚴(yán)密指的是各個(gè)材料之間、材料與教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)之間具有緊密的聯(lián)系。具有這樣功能的材料叫作具有嚴(yán)密結(jié)構(gòu)的材料，簡(jiǎn)稱“有結(jié)構(gòu)的材料”。

隨著課程改革的深化，一線教師越來越深刻地認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究離不開物質(zhì)材料的支持，教師通過有結(jié)構(gòu)的材料為學(xué)生提供探究的載體，指導(dǎo)學(xué)生操作有結(jié)構(gòu)的材料來收集事實(shí)、整理事實(shí)，在此基礎(chǔ)上形成概念、探求規(guī)律是提高課堂教學(xué)效果、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵。

特級(jí)教師曾寶俊在《科學(xué)課》雜志《教學(xué)三十六計(jì)》系列文章中反復(fù)談到，所謂“有結(jié)構(gòu)的材料”就是教師經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的典型材料的組合。這種材料的組合，既要揭示與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的一系列現(xiàn)象，體現(xiàn)科學(xué)性，又要符合學(xué)生年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，貼近他們的日常生活，還應(yīng)具有趣味性，使學(xué)生喜歡并有能力通過對(duì)材料的探索來發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，獲取新知。

實(shí)際教學(xué)中，有的教師對(duì)材料的選擇和控制缺乏思考，容易忽視材料的選擇與呈現(xiàn)時(shí)機(jī)。

合理選用材料

1.立足生活實(shí)踐

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，學(xué)生身邊易獲取、低成本的材料是科學(xué)探究的首選材料。就地取材，采用學(xué)生熟悉的生活材料能點(diǎn)燃學(xué)生的探究熱情，啟迪思維，提高學(xué)習(xí)效率。

《比較韌性》一課有一個(gè)內(nèi)容是“誰更柔韌”，教材希望學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)比較卡紙片、木片、鐵片和塑料片這幾種材料的韌性，讓他們了解不同材料的韌性不同，其中塑料的韌性最好。在實(shí)際教學(xué)中，很難找到寬度、厚度完全相同的四種材料，且在材料前端掛鉤碼很容易滑落。

鑒于此，教師將教材中不容易準(zhǔn)備的條形材料換成了容易準(zhǔn)備的棒狀材料（形狀、長(zhǎng)度相同的塑料棒、木棒、鐵棒）。同時(shí)為了方便學(xué)生掛鉤碼，更順利地完成實(shí)驗(yàn)，教師還將三種材料的末端進(jìn)行了加工——在材料一端纏上膠帶。

為了方便實(shí)驗(yàn)中的操作、測(cè)量與記錄，教師自制了支架。支架主要使用了亞克力板和小角鐵，使學(xué)生能更方便地固定這三種材料。教師在支架上方和右側(cè)貼好刻度尺，學(xué)生借助刻度尺可以直觀、清晰地完成觀察和測(cè)量活動(dòng)。

教師根據(jù)學(xué)情改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，把有結(jié)構(gòu)的材料利于探究學(xué)習(xí)的特質(zhì)凸顯出來，為學(xué)生開展科學(xué)探究提供了基本保證。

2.化抽象為直觀

小學(xué)生的思維正處于從具體形象思維向抽象邏輯思維的過渡中，但仍以具體形象思維為主。教師要從學(xué)生年齡特征和認(rèn)知規(guī)律出發(fā)選取材料，使學(xué)生喜歡并有能力進(jìn)行有效的科學(xué)探究。

《壓縮空氣》一課指向的大概念是“物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的”。對(duì)于“微?！币辉~三年級(jí)的學(xué)生是第一次遇到，要讓學(xué)生從微粒的角度理解空氣壓縮時(shí)的變化，從而對(duì)現(xiàn)象做出解釋，就要引導(dǎo)他們通過實(shí)驗(yàn)尋找可視化的證據(jù)。

課堂中，教師借助注射器，用兩個(gè)相同的注射器抽進(jìn)“達(dá)到同一刻度”的水和空氣，然后堵住注射器管口，用力慢慢往里推活塞，再松開活塞，等活塞靜止后，觀察整個(gè)過程中空氣和水占據(jù)的空間是否會(huì)發(fā)生變化，做好觀察記錄。學(xué)生按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)堵住注射器口往里推活塞時(shí)，空氣占據(jù)的空間縮小了;往外拉活塞時(shí)，空氣占據(jù)的空間擴(kuò)大了，自然而然地引發(fā)了學(xué)生對(duì)空氣壓縮和擴(kuò)張現(xiàn)象的思考。在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生用小圓圈表示組成空氣的微粒，試探性地從微粒的層面對(duì)空氣壓縮時(shí)的變化做出解釋就比較容易了。

3.興趣引發(fā)動(dòng)力

科學(xué)課中的活動(dòng)應(yīng)充滿趣味性、思維性、探索性，活動(dòng)材料應(yīng)該直觀、形象。

學(xué)習(xí)《液體的熱脹冷縮》課后，學(xué)生知道水在凝固成冰的過程中體積會(huì)變大，所以將水冷凍時(shí)應(yīng)預(yù)留充足的空間，但其他液體是否也具有這樣的特性呢？教師鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)探究生活中常見液體（如植物油、醬油、食醋等）是否同樣具有熱脹冷縮的性質(zhì)，并布置了一項(xiàng)有趣的家庭作業(yè)——制作自己喜歡口味的冰棒。在接下來的幾天里，學(xué)生反饋了很多信息：有的選擇用酸奶、牛奶、新鮮水果、綠豆、果汁、汽水等食品制作冰棒;有的通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)茶水、食用油、醬油、可樂等液體都有熱脹冷縮的現(xiàn)象。這一有趣的探究體驗(yàn)讓學(xué)生感受到科學(xué)與日常生活的密切聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)探究的延續(xù)性。

適時(shí)呈現(xiàn)材料

材料出示的次序影響著學(xué)生思維發(fā)展的層次性，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)活動(dòng)的具體情況，把握好材料的呈現(xiàn)方式和時(shí)機(jī)，使學(xué)生的思維活動(dòng)步步推進(jìn)，層層深入。

1.有序分層呈現(xiàn)

教師要循序漸進(jìn)地提供研究材料，引發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)的思維活動(dòng)，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，避免因材料過多、過雜，引起學(xué)生尤其是低段學(xué)生的注意力分散。一位教師執(zhí)教《空氣能占據(jù)空間嗎》一課（2017年5-6月《科學(xué)課》雜志《精設(shè)計(jì)巧改進(jìn)》一文）時(shí)，其精妙之處在于材料發(fā)放的層次性。

層次一

教師出示一個(gè)玻璃罐，先往罐子里裝彈珠，直到彈珠塞不進(jìn)去為止，接著裝沙子、裝水，學(xué)生發(fā)現(xiàn)罐子的空間被彈珠、沙子、水占據(jù)了。教師通過這個(gè)活動(dòng)為學(xué)生構(gòu)建固體、液體能夠占據(jù)空間的概念，自然引出本課探究主題——空氣能占據(jù)空間嗎？

層次二

教師針對(duì)原實(shí)驗(yàn)中暴露出來的一些問題，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)方法和材料加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了三個(gè)探究活動(dòng)，既促進(jìn)探究活動(dòng)的深入，又增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性。

活動(dòng)一：壓瓶入水。教師提供剪去底的礦泉水瓶、水槽（槽里有一個(gè)乒乓球），將無底礦泉水瓶放在乒乓球上方，豎直將瓶子壓入水中。瓶子的位置不能移動(dòng)，學(xué)生仔細(xì)觀察，在實(shí)驗(yàn)記錄單（一）上，畫出乒乓球的位置以及瓶?jī)?nèi)的水位。

探究活動(dòng)二：改變瓶子內(nèi)乒乓球的位置。在活動(dòng)一的基礎(chǔ)上，不改變瓶子的位置，擰開瓶蓋。觀察乒乓球的位置以及瓶?jī)?nèi)水位，畫在實(shí)驗(yàn)記錄單（二）上。

探究活動(dòng)三：讓乒乓球上下移動(dòng)。教師提供自制教具——在無底礦泉水瓶子瓶口處綁上大氣球代替打氣筒。請(qǐng)學(xué)生捏緊氣球，將礦泉水瓶垂直扣在乒乓球上進(jìn)入水底，等待一會(huì)兒再觀察乒乓球的位置以及水位。然后松開捏氣球的手，片刻后繼續(xù)觀察水位和乒乓球的變化，反復(fù)操作幾次后與組內(nèi)同學(xué)交流發(fā)現(xiàn)，并做好記錄。

學(xué)生通過系列探究活動(dòng)及觀察、對(duì)比乒乓球在瓶?jī)?nèi)的不同位置，認(rèn)識(shí)到空氣確實(shí)存在，且認(rèn)同空氣和其他物質(zhì)一樣能夠占據(jù)空間。

層次三

學(xué)生利用指定的材料設(shè)計(jì)一個(gè)空氣占據(jù)空間的實(shí)驗(yàn)，使探究更具開放性。教師為學(xué)生準(zhǔn)備的材料有：注射器、塑料杯、餐巾紙、氣球、裝有漏斗的密封錐形瓶。

學(xué)生小組內(nèi)根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料合作討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，用這些簡(jiǎn)單的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證猜測(cè)，用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做論據(jù)支持自己的觀點(diǎn)。

教師有序呈現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的材料，學(xué)生的思維和認(rèn)知不斷深入，有效提高了探究活動(dòng)的深度。

2.即時(shí)整體呈現(xiàn)

科學(xué)課堂中存在一節(jié)課內(nèi)要實(shí)施多個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的困難，這造成師生沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行有效的科學(xué)探究。教師可以根據(jù)內(nèi)容，化分散為集中，適當(dāng)整合實(shí)驗(yàn)，保證探究的時(shí)間和探究中學(xué)生思維的延續(xù)性，提高探究的效率。

如《溶解》一課，要求過濾食鹽、沙、面粉與水的混合物。如果每個(gè)小組都進(jìn)行三種液體的過濾實(shí)驗(yàn)，時(shí)間根本來不及，材料過多也影響了學(xué)生的探究。如果每個(gè)組只對(duì)一種混合物進(jìn)行過濾，學(xué)生就不能觀察到三種混合物過濾后的現(xiàn)象，不利于“溶解”概念的建構(gòu)。

教師思考后，將三個(gè)過濾漏斗組裝在一個(gè)鐵架臺(tái)上，這樣每組學(xué)生都能同時(shí)對(duì)三種混合物進(jìn)行過濾，節(jié)省了時(shí)間。學(xué)生在過濾結(jié)束后，觀察三張濾紙，能很明確地認(rèn)識(shí)到面粉像沙子一樣被留在了濾紙上，不能溶解在水中，進(jìn)一步完善了“溶解”的概念。

新疆烏魯木齊市沙依巴克區(qū)

教研室（830000）？？