结构性实验材料，为小学科学深度教学助力

季旭

实验材料是教师开展探究活动的基础，倘若教师先对实验材料进行选择和组合，再确定实验材料的出现顺序，之后再引导学生基于材料提出和解决问题，则这部分材料就具有结构性。与一般性的实验材料相比，结构性的实验材料具有更丰富的探究层次，能够带领学生步入科学的世界，引导学生完成对科学知识的摸索，以便学生逐步实现对科学知识的深度建构。一般来说，结构性实验材料可以分为引导型实验材料、观察型实验材料等，只有针对不同的课程，选择恰当的结构性实验材料，才能够有效体现材料的价值。所以，在现阶段组织学生学习科学知识时，教师也应当主动地根据课堂教学内容，为学生选择恰当的结构性实验材料，促使学生基于材料的操作，完成对科学知识的探究，逐步发展科学素养。

一、巧用引导型实验材料，自主探究科学知识

在以往的科学课堂上，许多教师认为学生的科学素养较低，很难自主对科学知识进行探索和分析，因此，教师多采用单向灌输的方式，为学生渗透科学知识，期望学生基于教师的讲解，深入理解科学现象，加深对科学概念的印象。然而，单向灌输的方式会削弱学生的主体地位，无法让学生感受到科学探究的魅力。对此，教师可以为学生引入引导型的实验材料，并借助问题引发学生的思考，让学生基于引导型实验材料展开科学探索的活动，对无法直接观察的物质进行观察，从而逐步验证科学结论。

例如，在《空气占据空间吗》这节课中，教师便可以将引导型实验材料引入课堂，使学生在逐步操作中，完成科学验证活动。在刚开始上课时，教师先利用乌鸦喝水的故事引出“空气是否占据空间呢？”的问题，引导学生进行猜测。在许多学生说出“空气会占据空间”的答案后，教师为学生提出“口说无凭，你如何证明呢？如果现在只为你提供纸巾、玻璃杯、饮料瓶等实验材料，你能否证明呢？”的问题，引发学生的科学探究欲望。之后，学生基于现有的材料进行思考，并完成以下实验：1.将废纸放入杯子底部，将杯子倒扣在水中，观察杯子中的废纸是否被浸湿;2.将塑料瓶中灌满水，然后用力挤压塑料瓶，观察塑料瓶中的水是否会溢出来。在学生操作实验时，教师也设计“透过这些实验，你有什么想法吗？这些实验现象说明了什么呢？”等问题，促使学生在边思考、边操作中，逐步认识到“空气会占据空间”。

引导型实验材料能够有效激活学生的学习动力，凸显学生的主体地位，让学生基于现有的材料，完成科学验证活动，促使学生基于材料的操作，逐步认识到科学现象和科学概念。

二、巧用认知型实验材料，有效形成科学概念

科学概念是学生认识科学知识、发展科学探究能力的基础，如果学生对科学概念没有一个清晰的认识，那么学生就无法展开之后的学习活动，科学素养也就得不到有效的发展。但是，如果教师采用单向、口述的方式，为学生介绍科学概念，不仅会为学生带来枯燥的学习体验，降低学生学习科学概念的兴趣，也会缩短学生对科学概念的记忆时长，致使整个科学课程教育质量较低。对此，教师可以根据科学课程的教学内容，为学生提供相应的实验材料，促使学生在观察材料中自主形成科学概念，从而增强对科学概念的记忆。

比如，在《认识固体》这节课中，教师就可以基于认知型实验材料，引导学生认识“固体”的概念。在刚开始上课时，教师先手握两个鸡蛋，其中一个鸡蛋是生的，另一个鸡蛋是熟的，在打碎鸡蛋前，教师为学生提出“当这两个鸡蛋去掉外壳后，大家观察一下，里面是否一样呢？都有什么特点呢？”等问题，让学生有目的地进行观察。在学生看到生鸡蛋和熟鸡蛋的区别后，教师再提出“生鸡蛋中是流动的液体，熟鸡蛋中是固体，那么固体与液体是如何进行区分的呢？换句话说，固体是怎样定义的呢？固体有着怎样的特性呢？”等问题，为学生进行固体概念的探索铺垫基础。之后，教师为学生提供木头、石块、文具盒、铁锤等材料，使学生在观察后，总结出固体的概念和特點。当有学生说出“固体都是不会流动的”的特点后，教师再为学生引入“沙土”这一材料，使学生认识到有些固体也是可以流动的，从而不断修正自己总结的概念。

认知型材料的引入，改变了学生学习科学概念的方式，学生能够基于自己的观察，逐步总结出科学概念，并对科学知识形成自己的理解，从而在体验科学概念生成过程中，延长对科学概念的记忆。

三、巧用模拟型实验材料，简化学生理解难度

科学的世界是精彩的，但是并非所有的科学内容，都可以以实物的方式呈现给学生，面对这些内容，如果教师只是照本宣科，按照教材为学生进行介绍，很难唤醒学生的形象思维，加深学生对科学知识的理解。而模拟型实验材料能够变抽象的内容为形象的内容，化解教材上知识的抽象色彩，带给学生直观的学习体验。所以，面对一些无法展示实物的科学知识，教师便可以借助模拟型实验材料开展教育活动，引导学生对模拟型实验材料进行观察、操作等，从而增强学生对科学知识的理解。

例如，在《地球》这节课中，教师无法直接将地球呈现给学生，引导学生基于对实物的观察，认识到地球的形状、地球上的陆地板块、地形地貌等内容，于是，教师就可以借助模拟型实验材料，带领学生进行学习。在课堂上，教师先借助多媒体技术为学生播放宇航员拍回的地球图片，使学生初步形成“地球是圆的”的意识。随后，教师为学生分发事先准备好的模拟球面实验仪、地球仪、小帆船、小红旗等材料，组织学生开展探究活动。在活动中，教师先让学生在球面上模拟帆船回港的情况，并提出“人们在海岸上看时，会先看到什么呢？”的问题，引导学生逐步发现“会先看到船帆，再看到船身”的现象。之后，教师再让学生利用蓝色的卡纸和小船进行验证，得到“地球是圆的”的结论。紧接着，对于“麦哲伦环球航行”的内容，教师也可以引导学生利用手中的材料，模拟麦哲伦环球航行的过程，并让学生用红绳连起来麦哲伦的航行路线，以便学生切实地认识到“地球是一个球体”。

模拟型实验材料的存在，大大地弥补了以往教学中的不足，将一些无法直接呈现给学生的实物，以简化的方式直观地呈现给学生，能够有效化解教育中的难点，真正地提升学生对科学知识的理解。

四、巧用探究型实验材料，发现科学世界的魅力

科学探究是科学家获取科学知识的重要途径，通过科学探究的过程，学生也能够提高综合科学素养，懂得基于科学现象的观察和科学材料的操作，步入科学的世界，发现科学的魅力。所以，在科学课堂上，教师也要为学生引入探究型的实验材料，指导学生在操作中探索未知的科学世界，逐步发现科学课程的精彩。同时，透过探究的过程，学生也能够体会科学知识的来之不易，体验到科学家的科研精神，从而从小树立远大的理想，主动为科研事业贡献自己的力量。

以《摩擦力》的教学为例，为了让学生探索摩擦力的秘密，使学生认识摩擦力的大小与什么因素有关，教师就可以为学生提供探究型的实验材料，组织学生开展探究活动。在实际的教学中，当教师引导学生认识到摩擦力的存在后，教师为学生设计“摩擦力的大小与什么因素有关呢？”的问题，使学生带着好奇心开启探究之旅。在学生做出一些简单的猜測后，教师为学生提供小木块、弹簧秤、橡皮泥等材料，引导学生开展探究活动，如学生对接触面的粗糙程度进行改变，或者在同一接触面上，学生变换小木块的大小等。在学生不断变换接触面粗糙程度后，学生能够发现“当接触面越粗糙时，摩擦力越大”的现象，从而清楚地认识到“摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有直接关系”。

在引导学生学习科学知识时，教师为学生提供探究型的实验材料，能够让学生亲历科学结论的生成过程，使学生发现科学探究的魅力，从而让学生爱上科学课程。

五、巧用拓展型实验材料，助力科学素养成长

科学课程的存在价值，并不单单是为学生渗透科学知识，让学生掌握教材上的探究方法，更重要的是培养学生的科学思维，让学生形成良好的科学探究习惯，以便在未来的生活中可以主动地分析科学现象，并完成科学探究。而拓展型材料的存在，无疑可以成为培养学生科学思维的重要工具。在科学课堂上，教师可以以课程教学内容为基础，为学生引入一些拓展型的实验材料，让学生充分释放自己的创造素养、探究素养，以便学生可以基于科学实验的过程，验证自己的猜想，纠正自己的错误想法，并基于自己的探索强化对科学知识的应用。

比如，在《热胀冷缩》这节课中，教师除了带领学生认识热胀冷缩的现象，引导学生认识气体、固体有热胀冷缩的性质外，也可以为学生提供拓展型的实验材料，指导学生开展拓展性的实验探究活动。在课堂上，教师先为学生提供铜球、酒精灯、火柴等材料，促使学生基于这些材料，完成对液体、固体热胀冷缩性质的探究。随后，教师再为学生提供一个烧瓶，一个鹌鹑蛋，让学生在不破坏鹌鹑蛋、烧瓶的基础上，将鹌鹑蛋放入烧瓶中。之后，学生借鉴“热胀冷缩”的知识，先将烧瓶加热，再将鹌鹑蛋放在烧瓶上，等待烧瓶冷却，以便烧瓶在冷却后吸入鹌鹑蛋。透过实验的过程，学生能够验证自己学习“热胀冷缩”知识的效果，从而及时地进行补足。

不难看出，在一节科学课程的后半段，教师为学生提供拓展型的实验材料，能够引导学生开展拓展性的实验活动，有效强化学生的应用能力，让学生在开展实验探究中，强化对科学知识的理解。

总而言之，结构性的实验材料能够辅助学生理解科学知识，帮助学生完成科学探究的活动，以便学生在简单的操作中强化科学素养。在现阶段组织学生学习科学知识时，教师也应当继续提高对结构性实验材料的重视，主动地在课堂上为结构性实验材料寻找落脚点，从而基于结构性实验材料的支持，不断提高科学课程的教育质量。