实验材料的选择与呈现有讲究

张美华

美国科学教育专家兰·本达教授在《小学科学教育的“探究—研讨”教学法》一书里，对科学课堂中的“有结构的材料”作了具体而又细致的界定：材料的种类和组合以及交给孩子们的次序就是材料的结构。所谓结构严密指的是各个材料之间、材料与教学内容和教学目标之间具有紧密的联系。具有这样功能的材料叫作具有严密结构的材料，简称“有结构的材料”。

随着课程改革的深化，一线教师越来越深刻地认识到科学探究离不开物质材料的支持，教师通过有结构的材料为学生提供探究的载体，指导学生操作有结构的材料来收集事实、整理事实，在此基础上形成概念、探求规律是提高课堂教学效果、提升学生科学素养的关键。

特级教师曾宝俊在《科学课》杂志《教学三十六计》系列文章中反复谈到，所谓“有结构的材料”就是教师经过精心设计的典型材料的组合。这种材料的组合，既要揭示与教学内容有关的一系列现象，体现科学性，又要符合学生年龄特征和认知规律，贴近他们的日常生活，还应具有趣味性，使学生喜欢并有能力通过对材料的探索来发现问题，解决问题，获取新知。

实际教学中，有的教师对材料的选择和控制缺乏思考，容易忽视材料的选择与呈现时机。

合理选用材料

1.立足生活实践

《义务教育小学科学课程标准》指出，学生身边易获取、低成本的材料是科学探究的首选材料。就地取材，采用学生熟悉的生活材料能点燃学生的探究热情，启迪思维，提高学习效率。

《比较韧性》一课有一个内容是“谁更柔韧”，教材希望学生通过实验比较卡纸片、木片、铁片和塑料片这几种材料的韧性，让他们了解不同材料的韧性不同，其中塑料的韧性最好。在实际教学中，很难找到宽度、厚度完全相同的四种材料，且在材料前端挂钩码很容易滑落。

鉴于此，教师将教材中不容易准备的条形材料换成了容易准备的棒状材料（形状、长度相同的塑料棒、木棒、铁棒）。同时为了方便学生挂钩码，更顺利地完成实验，教师还将三种材料的末端进行了加工——在材料一端缠上胶带。

为了方便实验中的操作、测量与记录，教师自制了支架。支架主要使用了亚克力板和小角铁，使学生能更方便地固定这三种材料。教师在支架上方和右侧贴好刻度尺，学生借助刻度尺可以直观、清晰地完成观察和测量活动。

教师根据学情改进实验，把有结构的材料利于探究学习的特质凸显出来，为学生开展科学探究提供了基本保证。

2.化抽象为直观

小学生的思维正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡中，但仍以具体形象思维为主。教师要从学生年龄特征和认知规律出发选取材料，使学生喜欢并有能力进行有效的科学探究。

《压缩空气》一课指向的大概念是“物质是由微粒构成的”。对于“微粒”一词三年级的学生是第一次遇到，要让学生从微粒的角度理解空气压缩时的变化，从而对现象做出解释，就要引导他们通过实验寻找可视化的证据。

课堂中，教师借助注射器，用两个相同的注射器抽进“达到同一刻度”的水和空气，然后堵住注射器管口，用力慢慢往里推活塞，再松开活塞，等活塞静止后，观察整个过程中空气和水占据的空间是否会发生变化，做好观察记录。学生按步骤进行实验，发现堵住注射器口往里推活塞时，空气占据的空间缩小了;往外拉活塞时，空气占据的空间扩大了，自然而然地引发了学生对空气压缩和扩张现象的思考。在此基础上让学生用小圆圈表示组成空气的微粒，试探性地从微粒的层面对空气压缩时的变化做出解释就比较容易了。

3.兴趣引发动力

科学课中的活动应充满趣味性、思维性、探索性，活动材料应该直观、形象。

学习《液体的热胀冷缩》课后，学生知道水在凝固成冰的过程中体积会变大，所以将水冷冻时应预留充足的空间，但其他液体是否也具有这样的特性呢？教师鼓励学生在课后继续探究生活中常见液体（如植物油、酱油、食醋等）是否同样具有热胀冷缩的性质，并布置了一项有趣的家庭作业——制作自己喜欢口味的冰棒。在接下来的几天里，学生反馈了很多信息：有的选择用酸奶、牛奶、新鲜水果、绿豆、果汁、汽水等食品制作冰棒;有的通过实验发现茶水、食用油、酱油、可乐等液体都有热胀冷缩的现象。这一有趣的探究体验让学生感受到科学与日常生活的密切联系，实现了科学探究的延续性。

适时呈现材料

材料出示的次序影响着学生思维发展的层次性，教师应根据教学活动的具体情况，把握好材料的呈现方式和时机，使学生的思维活动步步推进，层层深入。

1.有序分层呈现

教师要循序渐进地提供研究材料，引发学生积极主动的思维活动，帮助学生建构科学概念，避免因材料过多、过杂，引起学生尤其是低段学生的注意力分散。一位教师执教《空气能占据空间吗》一课（2017年5-6月《科学课》杂志《精设计巧改进》一文）时，其精妙之处在于材料发放的层次性。

层次一

教师出示一个玻璃罐，先往罐子里装弹珠，直到弹珠塞不进去为止，接着装沙子、装水，学生发现罐子的空间被弹珠、沙子、水占据了。教师通过这个活动为学生构建固体、液体能够占据空间的概念，自然引出本课探究主题——空气能占据空间吗？

层次二

教师针对原实验中暴露出来的一些问题，对教材中的实验方法和材料加以改进，设计了三个探究活动，既促进探究活动的深入，又增强了实验的趣味性。

活动一：压瓶入水。教师提供剪去底的矿泉水瓶、水槽（槽里有一个乒乓球），将无底矿泉水瓶放在乒乓球上方，竖直将瓶子压入水中。瓶子的位置不能移动，学生仔细观察，在实验记录单（一）上，畫出乒乓球的位置以及瓶内的水位。

探究活动二：改变瓶子内乒乓球的位置。在活动一的基础上，不改变瓶子的位置，拧开瓶盖。观察乒乓球的位置以及瓶内水位，画在实验记录单（二）上。

探究活动三：让乒乓球上下移动。教师提供自制教具——在无底矿泉水瓶子瓶口处绑上大气球代替打气筒。请学生捏紧气球，将矿泉水瓶垂直扣在乒乓球上进入水底，等待一会儿再观察乒乓球的位置以及水位。然后松开捏气球的手，片刻后继续观察水位和乒乓球的变化，反复操作几次后与组内同学交流发现，并做好记录。

学生通过系列探究活动及观察、对比乒乓球在瓶内的不同位置，认识到空气确实存在，且认同空气和其他物质一样能够占据空间。

层次三

学生利用指定的材料设计一个空气占据空间的实验，使探究更具开放性。教师为学生准备的材料有：注射器、塑料杯、餐巾纸、气球、装有漏斗的密封锥形瓶。

学生小组内根据实验材料合作讨论设计实验方案，用这些简单的材料进行实验来验证猜测，用实验现象做论据支持自己的观点。

教师有序呈现有结构的材料，学生的思维和认知不断深入，有效提高了探究活动的深度。

2.即时整体呈现

科学课堂中存在一节课内要实施多个实验操作的困难，这造成师生没有足够的时间进行有效的科学探究。教师可以根据内容，化分散为集中，适当整合实验，保证探究的时间和探究中学生思维的延续性，提高探究的效率。

如《溶解》一课，要求过滤食盐、沙、面粉与水的混合物。如果每个小组都进行三种液体的过滤实验，时间根本来不及，材料过多也影响了学生的探究。如果每个组只对一种混合物进行过滤，学生就不能观察到三种混合物过滤后的现象，不利于“溶解”概念的建构。

教师思考后，将三个过滤漏斗组装在一个铁架台上，这样每组学生都能同时对三种混合物进行过滤，节省了时间。学生在过滤结束后，观察三张滤纸，能很明确地认识到面粉像沙子一样被留在了滤纸上，不能溶解在水中，进一步完善了“溶解”的概念。

新疆乌鲁木齐市沙依巴克区

教研室（830000）？？