在《神奇的纸》教学中探究材料的优化

汪钢钧

《义务教育小学科学课程标准》要求，低年级科学教学要注重培养学生科学学习兴趣、养成良好的科学学习习惯，引导学生主动探究，积累生活经验。在课堂教学的设计与实施中，探究材料的准备是非常重要的一环，它是学生开展科学探究的基础，也是探究有效性的基本保证。

低年级学生对科学探究材料非常敏感，他们对材料的好奇是与生俱来的，比对探究活动本身更感兴趣。教学时，教师应选择适合低年级学生年龄特征、心理需求的探究材料，并对探究材料进行合理优化，使之更为适合其认知水平、符合其学习特点，能更好地激发低年级学生科学探究欲望，培养科学探究能力，促进有效探究，为全面提升学生的科学素养起到推波助澜的作用。

一、优化辅助性材料，提高探究活动的准确性

搜集证据是科学探究过程的要素之一。课标指出，低年级学生要在教师指导下，能利用多种感官或者简单的工具，观察对象的外部形态特征及现象。简单的观察比较，是低年级学生获得证据的重要途径。观察离不开合适的探究材料。教师应从低年级学生的特征出发，选择一些辅助性材料，既要考虑探究活动的目的，又要考虑材料的可操作性，保证实验现象的明显呈现、实验观察的顺利进行。

教材呈现。例如，《神奇的纸》一课，比较白纸和瓦楞状纸的承重能力时，除了白纸、瓦楞状纸、订书机，还要有两个墩。教材中，用两本新华字典做墩，来支撑纸张。

意图剖析。研究“纸的承重能力与形状”的关系，是典型的对比实验。二年级学生不需要提及对比实验，更不用提出变量概念。只要求学生在教师指导下把纸折成瓦楞状纸，然后通过实验观察比较纸承重能力的变化。如果用两本字典做墩进行承重测试，无形中增加了实验变量。二年级的学生要在实验中始终保持字典之间的距离不变，既增加了操作难度，又会影响实验观察中的可靠证据。

材料优化。两本字典的墩距容易变化，对这样的问题，在低年级学生的探究活动中，我们应尽量回避。我们要帮助学生减少操作过程中因多个变量带来的实验误差甚至是错误，提高探究材料的可操作性和观察活动中的可比性、准确性。因此，我们可以给学生提供两个固定墩距为15cm的墩。

二、利用生活化材料，提高探究活动的可控性

课标指出，要从学生原有经验出发，选择便于学生体验、能够理解的内容。因此，我们在选择材料时，要从学生熟悉的物品和生活环境入手，在学生经验范围内选择探究材料。探究活动和材料应该是贴近学生生活的。低年级学生动手能力相对比较弱，选择的材料在操作时要有一种得心应手的感觉，以便提高实验的准确性，避免不必要的因素干扰。

教材呈现。在比较“白纸和瓦楞状纸隔热效果”时，让学生隔着纸用手摸杯中的热水，感受烫和不太烫。材料中的杯子没有盖子，倒翻的话容易烫手。

意图剖析。这个探究是为了引导学生得出结论，即白纸折叠成瓦楞状纸后，它的隔热本领变强了。这是一个简单的定性结论。另外，教材中也要提示：考虑到实验过程中的安全性，热水温度不宜过高。

材料优化。在“用手摸一摸来比较纸张的隔热效果”活动中，低年级学生用手来比较温度高低是十分模糊的。如果水温不高的话，他们对感受的描述会不一致。因此，还是要选择热一点的水，为了安全不烫手，我们可以让学生搜集一些带瓶盖的玻璃瓶用来装热水。这样，操作安全，实验效果明显。

三、设计创造性材料，强化探究活动的体验性

学习是给予学生情境的体验，以情境唤起学生的亲身体验，这样的学习才会持久。低年级学生注意力不稳定，持续时间不长，以形象思维为主。他们的探究活动更多的是通过观察比较，体验中建构科学概念。而探究活动中的事实、数据就是有力的证据。如果我们能对材料进行创造性加工，学生的体验就会更深刻。

教材呈现。让学生寻找生活中瓦楞状纸的应用，如瓦楞纸板、瓦楞状的纸杯和纸杯套等;让学生通过观察，发现这些物品中都有瓦楞的形状。学生联系生活中的这些物品，结合课堂实验会发现，白纸形状改变后，它的特性发生了改变。

意图剖析。引导学生通过瓦楞纸板、瓦楞状的纸杯和纸杯套的应用，明白性能得到改變与优化的材料可以用来制作具有一定功能的物品;在观察活动中，感受其中的变化。

材料优化。让学生用手折一折瓦楞纸箱的纸板，这仅仅是一个简单的观察，只是一个没有比较、缺乏体验的操作。在教学中，我们可以出示瓦楞纸箱，让学生观察瓦楞纸板的特点;再用瓦楞纸板做一张凳子，让学生坐一坐，亲身体验承重能力的变化，十分直观。

四、提供趣味性材料，开发学生的兴趣空间

兴趣是探求新知最重要的推动力。教师设计的探究活动必须具有一定的趣味性，充分激发学生探究的兴趣。而材料本身的趣味性也能对学生产生较强的吸引力。

教材内容。在活动中，学生通过把白纸和瓦楞状纸平放在桌子上，用手按一按，感受白纸和瓦楞状纸的弹性。

意图剖析。这一探究活动一目了然，低年级的学生看了也是很容易操作的。按一按白纸没有明显变化，它不容易弹回去;按一按瓦楞状纸后会变形，松开手后能恢复瓦楞状。对低年级学生，重点在体验到瓦楞状纸有弹性，不需特别强调弹性。另外，课堂活动重点是让学生知道白纸折成瓦楞状后，它的承重能力和隔热效果变好了。关于“变得有弹性了”这一特性只做简单了解，生活中似乎没有典型的例子。

材料优化。在活动中，对“白纸压一压”的操作，学生会有所不解，到底是干什么。同样是白纸和瓦楞状纸弹性的比较，我们可以让学生把纸竖起来拉一拉，白纸不容易拉长也不容易弹回，瓦楞纸容易拉长，又容易弹回去，学生能获得更直观的视觉体验。同时，还可以让每个学生做一个纸弹簧，玩一玩。材料准备简单常见，制作好玩有趣，学生的兴趣会更浓厚。

五、设计开放性材料，拓展学生的思维空间

《义务教育科学课程标准》指出：科学课程应具有开放性，这种开放性表现在时间、空间、过程、内容、资源、结论等多方面。在小学科学课堂教学中，探究材料的开放性，既可促进探究问题的有效性，又可拓展学生的思维空间。在培养学习兴趣和习惯的同时，我们也要关注学生思维发展。对低年级学生的思维训练，要把握好度，做到“跳一跳，摘到‘桃”。

教材内容。《神奇的纸》整节课探究活动所需要的材料是一张普通白纸，A4纸是最为常见的，容易准备。

意图剖析。围绕课题，感受白纸经过加工改造后产生的神奇变化，逐步建构“物体具有一定的特征，材料具有一定的性能”的科学概念。

材料优化。在比较白纸和瓦楞纸的承重能力时，如果我们直接出示白纸和瓦楞纸让学生照样测试承重，那么这个活动的价值在哪里？仅仅是感受承重力的不同，思维含量不高。而如果给学生一张A4纸横跨在墩距为15cm的墩上，通过折的方法来改变承重能力，对二年级的学生来说是比较容易的。在幼儿园的科学活动中，一个让白纸站起来的探究活动，幼儿就已经知道折波浪形的纸。同时，A4纸无论是横着折还是竖着折都能横跨在墩上，思考的空间不大。因此，在这个活动中，我们要让学生真正学会动手动脑学科学，让每个学生的小脑筋动起来，可以开展一些适合低年级学生的头脑风暴活动。如，我们让半张A4纸横跨在墩距为15cm的墩上，承受订书机的重量，那么，会更具有挑战，学生思维会更活跃。半张A4纸，长约21cm、宽约15cm，如果学生尝试着以纸的宽度横跨在墩上折，就会发现这样折是不行的。那么，就要考虑以纸的长度横跨在墩距为15cm的墩上折，才能完成挑战。这样，学生尝试中发现问题，从而改进操作，不断地思考。

在科学教学中，开展有效的科学探究，很大程度上取决于探究材料的优化。特别是对低年级学生，要选择适合他们操作的、能激发探究兴趣、发展科学思维的探究材料。没有准备材料，学生不能进行实验探究;没有准备好的材料，学生的探究也很难做到有效探究。对探究材料进行精心准备和优化，能帮助学生开展有效探究，从而提高学生的科学探究能力，发展科学素养。