周沃濤

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)課堂中，學(xué)生進(jìn)行探究的載體就是結(jié)構(gòu)性材料了，通過對結(jié)構(gòu)性材料進(jìn)行觀察、操作，從而記錄、研討，得出科學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。什么是結(jié)構(gòu)性材料呢？美國哈佛大學(xué)教授蘭本達(dá)說：“科學(xué)教學(xué)材料的結(jié)構(gòu)，指的是通過操作材料揭示自然現(xiàn)象間的某種關(guān)系，這種關(guān)系的模式即是描述現(xiàn)象的概念”。簡單來說就是反映科學(xué)概念的材料。由于科學(xué)課堂上的材料比較多，那么如何選擇、設(shè)計和運(yùn)用結(jié)構(gòu)性材料呢？下面筆者以《氣球驅(qū)動小車》為例，說明結(jié)構(gòu)性材料的選擇、設(shè)計和運(yùn)用。

1通過對比突出材料的結(jié)構(gòu)性

在上課的開始我先讓學(xué)生進(jìn)行觀察氣球。分別是一個沒有充氣的氣球，一個是充滿氣的氣球，這兩個都是氣球，教師引導(dǎo)問：這個沒有充氣的氣球能不能動起來。學(xué)生回答：不能。那么這個充滿氣的氣球呢？學(xué)生回答：能動起來。然后我放飛手中的充了氣的氣球，氣球作不規(guī)則的亂飛。為什么充了氣的氣球能動起來呢？原因是充滿了氣的氣球具有內(nèi)能。這種內(nèi)能當(dāng)放出氣時，會產(chǎn)生一種力，這種力叫反推力。通過材料的對比就知道了，有氣的氣球才能動起來，這種動起來是由于有一種力在作用。不是由外面給它的力。也通過這個對比，為后面第6課運(yùn)動的小車具有能量作一個鋪墊。

2應(yīng)用結(jié)構(gòu)性的材料忌產(chǎn)生歧義

在對反沖力的方向進(jìn)行探究，首先我讓學(xué)生自己打漲一個氣球，讓氣球在手掌里飛，讓學(xué)生感受反沖力。感受完后進(jìn)行反沖力的認(rèn)識時，在磨課時，我按照教材的方式，讓學(xué)生仍然在手掌里感受反沖力的方向，但是在實(shí)驗(yàn)過程中，氣球會到處亂飛，根本不能顯示出氣球噴出氣體與反沖力相反的原理。因?yàn)闅馇驎鳠o規(guī)則的運(yùn)動受到幾個因素：一是氣嘴的氣流噴出的方向無規(guī)則，二是周圍的空氣密度不一樣，三是氣球的體積在反沖時受到的阻力不一樣。氣球到處亂飛導(dǎo)致學(xué)生究竟是以在手掌時的方向還是以飛出來的方向?yàn)闇?zhǔn)，歧義非常大。于是我就想著要對材料進(jìn)行改變，讓學(xué)生觀察時不會產(chǎn)生歧義。于是我把材料改為用氣球黏在一根吸管上，然后吸管里穿入一條繩子，然后繩子兩端讓兩個學(xué)生拉住。改變氣球的方向，觀察氣球噴氣與氣球運(yùn)動的方向。改進(jìn)后，充滿氣的氣球沿著繩子作定向的運(yùn)動。學(xué)生很明顯的看到氣球沿著繩子飛行2米長，效果非常明顯。學(xué)生就能很快的知道了氣球與噴氣方向相反，自然而然就知道了反沖力的方向。在應(yīng)用的結(jié)構(gòu)性材料時，一定要指向科學(xué)概念，防止產(chǎn)生歧義，讓學(xué)生誤解材料及現(xiàn)象背后的科學(xué)概念。

3結(jié)構(gòu)性材料要指向數(shù)量化

在使用結(jié)構(gòu)性材料時，我們設(shè)計的實(shí)驗(yàn)要指向數(shù)量化。在探究氣球大小與小車距離的實(shí)驗(yàn)時，筆者設(shè)計了了一個對比實(shí)驗(yàn)，要求每個小組做兩組實(shí)驗(yàn)，一組是給氣球打30筒的小車，一組是給氣球打氣60筒的小車，兩組小車各做3次，每次都要記下小車行駛的距離多少厘米。這樣通過一個數(shù)量化的對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生容易得出打氣60筒的比打氣30筒的行駛的距離遠(yuǎn)了多少厘米?？茖W(xué)是不允許大概、估計等不確定性的描述，應(yīng)用數(shù)量化能使讓人更加信服。

4應(yīng)用結(jié)構(gòu)性材料要著力于培養(yǎng)學(xué)生的思維

應(yīng)用結(jié)構(gòu)性材料雖然具有內(nèi)在的結(jié)構(gòu)，但仍然需要教學(xué)者精心組織才能發(fā)揮結(jié)構(gòu)性材料發(fā)展學(xué)生思維的作用。在探究反沖力與氣體噴出的方向相反時，我是先讓學(xué)生猜一猜這個力的方向與噴氣方向是怎樣的關(guān)系的？然后在學(xué)生做氣嘴朝左、氣嘴朝右、氣嘴朝上、氣嘴朝下的氣球的運(yùn)動方向，然后讓學(xué)生出來匯報總結(jié)出噴氣方向與氣球運(yùn)動方向是相反的，從而順利成章地認(rèn)識了反沖力。這樣經(jīng)歷了一個猜想——實(shí)驗(yàn)——內(nèi)化——總結(jié)的過程。學(xué)生就在實(shí)驗(yàn)過程中深刻地認(rèn)識了反沖力。美國有句諺語：告訴我，我會忘記，做給我看，我會記得，讓我親自做，我才懂得。通過做和思結(jié)合發(fā)揮了結(jié)構(gòu)性材料的發(fā)展思維的作用。在教學(xué)中，教學(xué)不僅僅是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行做，用結(jié)構(gòu)性材料操作一遍，而是要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邊操作邊思考，在思考中發(fā)展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

5結(jié)構(gòu)性材料選擇前要多進(jìn)行嘗試操作

雖然材料具有結(jié)構(gòu)性，但是要讓材料顯示出來的現(xiàn)象能驗(yàn)證科學(xué)原理，也并不是一帆風(fēng)順，需要教學(xué)者提前多進(jìn)行嘗試操作，只要親身操作后才能評估材料是否能達(dá)到效果，如果要達(dá)到效果需要控制哪些不利因素。這些都需要教著在課前進(jìn)行多次操作才能看出來的。

在進(jìn)行氣球氣量與小車行駛距離的實(shí)驗(yàn)時，我就一直在思考如果按照課本那樣分別用大氣球和小氣球進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，但是比較難于控制，有些學(xué)生可能打的氣球可能接近，導(dǎo)致了行駛距離差別比較小，甚至?xí)驗(yàn)榈孛婀饣潭?、空氣的密度干擾導(dǎo)致氣球小的反而會比氣球大的會遠(yuǎn)，有時，學(xué)生也會因?yàn)榘褮馇虼虻锰罅?，?dǎo)致氣球爆裂。因此，經(jīng)過反復(fù)研究后，聯(lián)想到三年級《空氣具有質(zhì)量》的實(shí)驗(yàn)，于是改為給氣球打30筒和60筒進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)效果就比較明顯了。

總之，學(xué)生科學(xué)概念建構(gòu)是一個循序漸進(jìn)的過程，在教學(xué)實(shí)踐中，教師要善于運(yùn)用結(jié)構(gòu)性的材料，讓學(xué)生從探究中構(gòu)建科學(xué)的概念，提高學(xué)生思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]姚曉春.小學(xué)科學(xué)課的建構(gòu)：探究式教學(xué)設(shè)計的理論與實(shí)踐，華東師范大學(xué)出版社，2018年9月，P213-P277.

[2]季旭.小學(xué)科學(xué)課堂中結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料的有效應(yīng)用，啟迪與智慧，2020，（9）P67.

備注：本文是廣州教育學(xué)會課題《基于科學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)策略研究》 （課題編號∶ KTLX1202030261）的研究成果。