优化探究材料 推进科学探究

程华斌

《科学课程标准》倡导在小学科学课的教学中，要引导学生在科学探究的过程中掌握科学知识，培养科学技能，提升科学素养。探究材料是学生进行科学探究的载体，探究材料的选择、准备和运用要走出“随意化”的误区，优化探究材料才能有效地保障学生科学探究的高效化。基于此背景，对小学科学探究材料的优化策略进行了探究，总结了基于探究核心，优化材料选择；引导多元参与，优化材料准备；基于学生主体，优化材料运用的策略与方法。希望能够达到一定的借鉴意义。

《科学课程标准》强调，在小学科学课的教学中，引导学生开展科学学习要重在探究，要让学生以类似科学家的科学探究活动进行探究学习，这样才有助于提升学生的科学素养。而学生在科学课堂上开展科学探究的过程需要以探究材料为载体。不同的探究材料对引导学生进行科学探究学习的效果是不相同的。但是，现在很多教师在进行探究材料的选择、准备与运用时，存在“随意化”的现象，这样，就导致了学生科学探究的低效化。在“学为中心”的教学理念下，教师要善于对科学课堂上的探究材料进行优化，要从材料的准备、选择和运用三方面切入，从而实现科学材料的结构化，这样，才能让学生的科学探究更高效。

一、基于探究核心，优化材料选择

学生在科学探究的过程中，科学探究学习的效率与材料特性密切关联；教师在进行材料选择时，应基于科学探究的核心，为学生优选典型性、层次性、开放性的探究材料。

（一）基于探究重点，选择典型性探究材料

在小学科学课的教学中，很多教师都是随意性地给学生提供探究材料，造成了材料过多、过杂的现象，从而导致学生的科学探究不具有有效性。每一堂科学课上都有探究的重点，教师应以探究重点为“基点”，对探究材料进行合理地选取，以使材料更具“典型性”，从而让学生进行更有效的科学探究学习。

例如，在《导体与绝缘体》一课中，其探究的重点是让学生通过对不同材料导电性的检测对“导体”与“绝缘体”这两个科学概念进行感知与内化。教材中呈现的检测材料有20多种。一位教师在第一次教学时，按照教科书的要求进行了相关探究材料的准备。由于检测材料的数量较多，学生需要一个个地进行检测，这就导致他们降低了对探究活动的兴致。教材仅仅是一个例子，教师是课程资源的开发者。因此，对教材中提供的检测材料进行典型化处理是十分重要的。对于教材中提供的这么多检测材料，可以舍弃纸、铅笔和塑料尺等，选择气球、皮毛、蜡烛和陶瓷等材料。这样，学生在探究中会表现出很强的积极性，当他们检测完成后，填写记录表时，有的还显得意犹未尽；而且在后期的报告里，他们也提出了自己的问题，如为什么电路检测器检测铁质铅笔盒时，指示灯不亮等。

从以上案例可以看出，探究材料不在于多，重点在于精。要基于探究重点挑选具有典型性的材料，以确保学生高效地完成科学探究活动。

（二）基于探究难点，选择针对性探究材料

由于小学生缺乏严密的思维能力和探究能力，使得他们经常在科学探究的过程中遇到一些难以解决的问题。对于小学科学课的探究材料，教师应准确把握其针对性，使材料能指导学生的思维方式，避免学生很容易就得出探究结论，应激发学生进行科学思考，最终实现对问题的解答。这样的方式对于学生学习热情的激发才有好处，才能帮助他们有效地学习。

例如，在《声音是怎样产生的》教学中，教学难点是让学生对“声音是由物体碰撞产生的”这一不科学的认知进行否定，从而形成“声音是由物体振动产生的”这一正确的认知。要让学生能真正理解，他们需要经历这样的思维过程，即“对已有概念的否定——新概念的形成——概念的完善”。这就需要教师把这种层次性体现在探究材料的选择中。因此，可以为学生选择鼓、钟等材料，其目的是让学生观察鼓、钟等物体被碰撞后，声音一直延续很长，这就帮学生否定了已有的错误概念；还要为学生选择尺子、鼓等材料，让学生观察发声的尺子、鼓等材料，看这一些物体发声时，是否在一直振动，从而形成“声音是由物体振动产生的”正确认知，并让他们制止正在发声的鼓、钟的振动，看声音是否持续，从而对“声音是由物体振动产生的”这一概念进行证明。在把握学生学习概念的这三个经历的基础上，进行针对性的材料选择，有助于学生通过实践亲身体会概念的形成。

可见，教师应充分把握学生的学习规律和特征，尽量保证所选探究材料符合学生思维的层次性，以使学生对科学探究过程有更深刻的体会，让科学探究更有意义，让科学学习更有效率。

二、引导多元参与，优化材料准备

俗话说：凡事预则立，不预则废。在小学科学课的教学中，探究材料的准备十分重要。但是，探究材料的準备并不是教师一个人的事，教师应该引导学生和家长也参与到探究材料的准备中去，这样，就能够在整个过程中为学生的探究学习做好铺垫。

（一）常规材料——教师精心准备

教师应在每学期期末整理好下学期学生开展科学探究需要用到的材料，并汇总到一张材料菜单上。然后提前一周把材料清单制定好，并张贴在学期材料清单栏。最后按照每节课的教学内容，在导学单里做好材料需求规划，指定出教师、学生以及学生家长需要搜集或制作的材料。教师在准备材料的过程中，就需要做好一些常规性探究材料（如量筒、烧杯、试管和温度计等）和专业性探究材料（如音叉、天平和显微镜等）的准备，以确保课堂实验的有效进行。而对于教材建议的实验材料，如果不够完善，教师则应想办法对材料进行二次创作，以使材料更符合学生的探究需求。

（二）生活材料——学生人人收集

作为科学学习的主体，学生应发挥他们准备探究材料的作用。教师可以在课前布置学生准备一些生活中常见的、容易找到的探究材料。要实现这一要求，就应当对导学单的内容进行合理设计，注重学生发挥主体意识，并同小组成员通力合作，一起准备实验需要用到的材料。对于导学单里的每一任务，应指明负责人。对于需要小组共同准备的材料，要引导学生秉持“组荣我荣，组差我差”的思想。而对于小组的准备工作，则可以定期进行评比，给表现最好的小组评上“优秀科学小组”的称号，以鼓励和刺激所有学生积极参与到材料的准备中。如，对于《做一个生态瓶》这节内容，就可以让学生以小组为单位，在预习的基础上进行明确分工：小组四人各自准备5升塑料油桶、水草、鱼饲料以及鱼类和螺蛳等四类材料中的一种。

（三）特色材料——家长辅助准备

每个家庭都从事不同的行业，有的在外打工，有的开杂货铺，有的开着工厂等，他们的背景和优势都各不相同。为此，要利用好这一点，在布置学生准备探究材料时，可以结合学生的家庭背景，进行材料准备的分工，特别是一些特色性的探究材料，可以讓家长进行辅助准备。如在教科版科学教材中，五上的《运动和力》单元和六上的《形状与结构》单元都需要用到垫圈作为探究材料，而这是学校实验室没有的材料。所以，笔者就根据学生的家庭背景，发现很多学生的家长从事相关行业，因而挑选了一两个家里生意较好的学生从家里准备一些垫圈，以满足学生探究学习的需要。

三、基于学生主体——优化材料运用

通过对探究材料的优选及结构化准备后，探究材料的前期工作已经完成，而重点是要对这些有效的材料进行合理地运用，以实现事半功倍的效果。学生是开展科学探究的主体，因此，在小学科学课的教学中，要基于学生主体对探究材料进行优化运用。

（一）基于学生思维，形象性运用材料

教师在运用探究材料时，要注重与科学知识和原理的结合，同时注重材料的形象性，帮助学生从实践中得出感性认知，促使学生形成从一般到特殊的学习规律，力求利用简单的材料帮助学生认识科学现象，实现探究目的。

例如，对于《液体的热胀冷缩》的教学，可以通过在水里滴加红墨水的方式，让学生更容易观察玻璃管（吸管）中的液面变化；对于《空气的热胀冷缩》的教学，为了让学生更明显地观察现象，可以用小气球替代实验室的大气球套在锥形瓶瓶口，经倒立热水进入气球，一下子就鼓起来了；然后放入凉水里，小气球变瘪了；最后放到冰水里，小气球一下缩到锥形瓶中，这个实验激起了学生的探究欲望。这样，对探究材料进行形象化运用，能吸引学生的注意力，并积极探索实验现象，使探究目的地实现更加高效。

（二）基于学生差异，层次性运用材料

在对探究材料进行运用时，应对不同层次学生的需求进行充分考虑。他们有的要通过感知进行经验建构；有的要把新经验进行再现；还有的要对已有经验进行拓展。要尽可能满足每个学生的要求，以感受到活动的乐趣。教师应把握学生不断提高的认知水平，不断调整所提供的探究材料，促使学生层层深入科学概念，让他们保持学习的积极性。

例如，在教学《沉浮与什么因素有关》一课时，一位教师把准备的探究材料分成三组，第一组是胡萝卜、牙签、蜡烛、回形针、铁螺帽、橡皮等，把它们放入水里，观察各自的沉浮，以激发学生对此展开思考：不同材料的物体在水里的沉浮状态，是否和物体的重量和体积有关；第二组是五个重量不同、大小一致的球体，让学生观察它们在水中的沉浮发现：物体体积相等时，越轻越容易浮着，越重越容易下沉；第三组是五个大小不同、重量相同的立方体，学生观察它们在水中的沉浮发现：物体的重量相同时，越大的越容易浮着，越小的越容易下沉。可见这三组材料层次不同，能推动学生的思维层层递进，学生通过实验和观察，不断地发现问题、解决问题，又不断地修正结论，有效地激发了他们对科学概念学习的兴趣。

总之，对于科学探究材料的优化，应注意精心选择、多方准备、优化运用，这样才能发挥探究材料的教学价值，帮助学生在发现、解决问题中学习科学知识，发展思维层次，促进科学素养的提升。