小学科学结构性材料的选择与使用

刘剑

滴要：材料是支撑科学探究的基础，学生通过操作这些材料来收集数据，亲历科学探究的过程，从而形成概念，探寻规律。在材料的准备阶段，可从学生的兴趣、概念的指向、学科的规范、教师的意图等角度去体现材料的结构性;在材料的使用环节，可从材料出示的时机发放的顺序、合适的数量等方面去展现材料的结构性。

关键词：科学;材料;结构

在科学课上为学生提供“有结构的材料”供学生探究已成为科学教师备课时的主要环节。材料的选择是如此重要，以至于很多科学教师在材料的选择，上大费脑筋，花费大量时间。如何选择有结构的材料？又如何使选择的材料有结构？本文就从这两个方面谈谈自己的看法。

一、如何选择有结构的材料

材料的来源不仅有上级配发的器材，还包括自制的材料、生活中常见的物品，以及音频与视频。不是所有材料都是有结构的材料，里面有个取舍与改造的问题。怎样选择材料才算是有结构的呢？

1.能引起学生的兴趣

《义务教育学科学课程标准》指出：“小学生对周围世界具有强烈的好奇心和求知欲，这种好奇心和求知欲是推动学生科学学习的内在动力，对其终身发展具有重要的作用。”再好的材料，如果不能引发学生探究的兴趣，也不能算是成功的选择。能引发学生兴趣的材料无外乎具有这样一些特征：从未见过的好玩的、充满科技感的产生令人惊叹效果的、颜色鲜艳的、外形体积夸张、自己玩过但别人没有玩过的……有时候学生熟知的器材如果能被教师玩出新花样，也会重新勾起学生的探究欲望，怎么选择组合、运用，主动权掌握在教师手中。

一位教师执教“公平杯的秘密”一课，先说自己在西安旅游时候发现了一个非常奇怪的杯子，引发学生的好奇心，同时实物展示杯子，告诉学生它叫公平杯。为什么叫公平杯呢？展示杯子底部一个奇特的地方（课件展示杯子底部的小孔），然后问学生：“假如我往这个杯子里加水，水会不会漏出来？”学生猜测会漏，随后请两个学生上台帮忙演示，一个加水，一个观察。“漏了吗？”——还没漏;“继续加。”——漏水了。“奇怪吧？你肯定在想，这个杯子怎么会加了水不漏，再加水就漏了？你是怎么想的？这种现象和它的哪一个结构有最大的关系？”……

激发学生的探究兴趣，诱发学生的探究动机，引导学生积极主动地参与探究、提高学生的探究能力是小学科学教学的重要目标。这节课中，这位教师选用学生没见过的公平杯为材料，再通过展示公平杯多加则漏的特点点燃了学生的探究热情。这就是有结构的材料带来的效应。

2.能指向概念的生成

学生头脑中科学概念的生成是借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，以探究活动为载体，通过意义建构的方式得以实现的。探究活动是科学课堂教学的载体，它的操作对象就是有结构的材料，因此，材料的组成要有一定的结构，要指向概念的生成。

如“吸热与散热”一课，教师分步提供了不同的材料。第一步，教师提供了相同大小的一块布与一张锡箔纸，让学生包裹住温度计放在阳光下，一段时间后看看温度计的读数有什么变化，再把它移实验室，一段时间后再观测读数的变化，学生惊奇地发现不同物体吸热、散热的能力不一样。第二步，教师提供了相同大小的一块黑布铂布，让学生再去探究。学生又发现：相同的物体不同的顏色吸热与散热的能力不一样。

相同大小的不同物体，相同大小不同颜色的物体，这些层层递进的材料是教师精心选择的，学生通过操作这些材料观察到它们的吸热散热能力不一样的事实。学生使用这些材料能够揭示许多相关的现象，从而在头脑中建构起相应的概念，形成知识。

3.能体现学科的规范

小学生科学探究是在教师的指导、组织和支持下主动参与动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，以获取科学知识、领悟科学思想学习科学方法为目的的学习方式。他们经历的科学探究过程模拟了科学家研究的过程，这样的过程是相对严谨、高于生活的。

某位教师带领学生做‘盐水让土豆浮起来”实验，她没有使用实验室里的烧杯，而是给学生提供了一次性杯子;搅拌的时候也没有给学生提供玻璃棒，学生就用取盐的药匙搅拌。实验很成功，但听课教师的意见分为两种。一种意见是可以使用生活中常见的器材，且这个实验用不到专业仪器的计量功能，可以使用一次性杯子代替烧杯。生活中也常用汤匙来搅拌，所以学生用药匙搅拌的行为可以看作是生活经验在课堂中的延伸。第二种意见是科学是一个严谨的学科，这个实验中烧杯、玻璃棒必不可少，虽然用不到计量功能，但可培养学生的规范意识。

这个案例比较典型，它突出反应了教师认知与材料选择上的矛盾：从生活中选取，学生的接受度较高，操作也简单，但规范性欠佳;实验室器材虽然规范，但操作要符合一定的要求，脱离生活实际，学生的接受程度欠佳。

笔者认为，使用烧杯和玻璃棒配合搅拌是一个科学严谨的操作，它需要一定的操作规范;搅拌时不能碰到杯壁，这需要一定的技巧。学生通过这样的操作可以形成使用规范仪器的意识和习惯。那是不是在一年级科学启蒙的时候就要让学生直面实验室规范的仪器，学习系统、规范但又显繁琐的操作步骤呢？又不是。《义务教育小学科学课程标准》提出，科学课要从，儿童身边的自然事物开始学习活动，一开始可以从学生身边的材料人手，这样的材料是学生熟悉的，有亲和力的，有利于激发学生的兴趣，从而使学生迅速进人科学学习的情境。当学生具备了一定的基础可以逐渐过渡到使用专业器材。也可以在导入阶段使用贴近生活的器材，正式的探究活动中使用科学规范的器材，这样既可以收集精确的数据，又能培养学生的实证意识和规范习惯。

4.能展现教师的意图

材料的选择是个性化的行为，同样的内容不同的教师会选择不同的材料，很多材料的选择与组合会体现教师的思想。

一位教师执教“水珠从哪里来”，先给学生一个装有冰的密封的杯子，一段时间后，杯子外面出现了很多小水珠。小水珠从哪里来的呢？学生猜测：杯口漏水，或杯壁渗水，或杯外来的。猜测杯口漏水的学生，在杯子里倒满水，倒过来看看漏水不漏水，结果发现，不漏水。猜测杯壁渗水的，给学生蓝色的冰，，结果发现杯壁上还是有水珠。这时出现两种意见：一种否定“杯壁渗水”，如果杯壁渗水的话，渗出来的水应该是蓝色的;另一种坚持“杯壁渗水”，因为水渗出来了，颜色没有渗出来。对仍然坚持的，王老师又给出新材料，里面是很干很千的玻璃珠（冰的），学生观察后发现水珠的确不是里面渗出来的，那只能是外面来的。

这节课上教师准备的材料有装冰的密封杯、蓝色的冰、干玻璃珠。像这样一些前后联系层层递进的有结构的材料，串起了整节课，新材料的加人引发学生一轮一轮新的探究。蓝色冰和千玻璃珠不是随意选择的，它的背后是教师对学生猜测水珠来源各种可能的预设，是精心挑选的结果。

当然，材料的选择还应考虑安全性，某些无法避免的可能会引发安全问题的材料还要考虑应急预案，如打翻酒精灯的灭火问题。有的材料由于设计的问题需要我们进行改进，有的材料需要达到特殊效果的材料没有现成的，需要我们自制，这又属于另一个范畴了。

二、如何使选择的材料有结构

材料的结构性不僅表现在材料的准备阶段，还表现在材料的使用环节。精心准备的材料由于使用不当而使效果大打折扣的例子比比皆是，严重的甚至会千扰学生的探究。因此，材料什么时候呈现，一次发放还是分层发放，多少材料为宜，都是我们应当考虑的问题。

1.把握材料出示的时机

先看一个例子：一位教师执教“点亮小灯泡”，课前就将小灯泡、导线、电池摆放在桌上。上课后，不少学生一直盯着这几样材料，虽没有动手，但已经跃跃欲试了。教师让学生观察灯泡里的结构，学生却一拥而上，拿起导线和电池就接了起来，至于观察灯泡，已经被抛之脑后了。教师发现情况不对，连忙叫停，可此时的教室就像是一锅粥，怎么也静不下来了……一节本可以按部就班的课就这样被毁了。

很多课堂上的混乱情况都是因为学生手上有了材料且在不当的时机摆弄所引起的，这节课之所以变成这样的原因就在于材料出示的时机不对。如果这样做：先把材料收在老师那里，讲到导线发导线，讲到灯泡发灯泡，电池最后发，依照教学顺序分层发放，有序探究，应该不会出现什么意外情况。

材料是课前摆放在桌上还是暂时放在教师这里;是装在信封里还是藏在课桌下;是全部给学生还是依据教学需求逐次发放;是让个别学生代领还是由教师发放……这些问题都必须在课前考虑清楚。

2.遵循材料发放的次序

还看“水珠从哪里来”这个例子，如果这位教师在课堂中把学生检测猜测用到的蓝色的冰、干的玻璃珠与装有冰的密封瓶一股脑儿全给了学生，课堂会向什么方向发展？学生或许不会再去研究水珠丛哪里来，去比较普通的冰与蓝色的冰有什么不一样了，甚至还会在桌上地上拋起玻璃珠……一样的材料，混在起发可能就会使教室变成一锅粥，分开发就会精彩连连。

有结构的材料体现了教师的意图，怎么发放更体现了教师的意图。为了便于学生分层探究，材料的发放必须分层次分阶段依序发放。有些材料，，本身就有定的层次，随着探究的深人，材料的适时出现，学生的探究欲望被调动起来，思维、研究也就随之深人。

3.保证材料发放的数量

兰本达教授针对此问题这样说：“每个孩子都应有足够的材料。每样东西的数目不一定和学生的人数相等，但是在探究相互作用中关键的材料，每个孩子都应该有足够的..如果让孩子们合用这些东西，会突出孩子们的地位不同一会使有的学生产生被剥夺或高，人一等的感情一而影响使用这些材料原来的用意。本来可用于学习的精力就会被引导到解决自我地位的问题上去。

材料过少，学生面对有限的资源必然或明或暗地产生争夺，本该用于探究的时间就可能被用于解决内部矛盾上去了。不少课堂上教师为了少准备器材，同时也怕课堂出乱子，将学生分成若干个小组，给他们安上各个头衔——组长、操作员、操作员观察员、观察员记录员等，学生正襟危坐，看似有条不紊，实际上能得到动手机会的学生很少，绝大多数学生都成了看客。同样，材料过多也会引发学生关注无关现象，千扰探究进程。材料一人一份还是几人一份不是随意而定的一般来说，操作步骤不复杂需要人人都过关的实验材料一人一份，需要与他人协作完成的实验材料可以两人或四人一份。

课堂上，材料永远是学生关注的焦点，可以引发他们探究的欲望。学生通过这些材料收集数据、获得事实依据，亲历科学探究的过程，形成概念，探寻规律。从这个意义上来说，材料的结构性既表现在材料的准备阶段，又表现在材料的使用环节。科学教师应该从教学的目标、教材的要求、学生的学情和学校现有的条件出发，精心准备材料，少而精，切勿多而烂，让每份材料闪耀教师的创造的火花，暗藏学生探究的灵感，让材料会说话。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.

[2]兰本达小学科学教育的“探究-研讨”教学法[M].北京：人民教育出版社，2008.

[责任编辑：陈国庆]