借助結(jié)構(gòu)性材料提高科學探究實效性

夏敏軍

【摘 要】科學探究活動依賴于探究材料，探究材料引起了科學學習和科學探究。因此，教師必須對探究材料進行有意識的調(diào)控，講究使用的策略，真正發(fā)揮探究材料在科學探究活動中的作用。

【關鍵詞】結(jié)構(gòu)性材料；提高；科學探究；實效

中圖分類號：G623.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2017）01-0051-02

科學探究材料是揭示科學現(xiàn)象，引導學生建構(gòu)科學概念、發(fā)展探究能力、提升科學素養(yǎng)的重要載體?？茖W探究活動依賴于探究材料，探究材料引起了科學學習和科學探究。在科學探究中，教師已經(jīng)意識到為學生提供豐富的具有生活化和典型性的有結(jié)構(gòu)材料的重要性，使學生通過對有結(jié)構(gòu)材料的觀察、操作和思考，建立起合理的科學概念，產(chǎn)生正確的科學認知，形成基本的操作技能，發(fā)展深層的科學思維。這就要求教師必須對探究材料進行有意識的調(diào)控，講究使用的策略，真正發(fā)揮探究材料在科學探究活動中的作用。

一、根據(jù)結(jié)構(gòu)性材料設計實驗

設計實驗即制訂探究計劃，是科學探究活動過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它可以使學生的思維、表述、合作等能力得到培養(yǎng)，更重要的是對后續(xù)的科學探究實驗的步驟進行初步的規(guī)劃，確保了實驗過程的有序性，為科學探究實驗的成功和高效實施奠定了基礎。

探究計劃的制訂是根據(jù)學生對探究問題的假設而展開的。事實上對于小學生來說，其科學知識的儲備、科學技能的層次尚不能達到直接根據(jù)假設來制訂較為復雜的科學實驗的探究計劃。解決這一問題最好的辦法便是給學生提供必要的參考材料，搭建一個腳手架。探究實驗所需的有結(jié)構(gòu)性材料便是可選擇的材料之一。借助其他物體的變化而間接地“觀察”到空氣體積的變化是“空氣的熱脹冷縮”一課的教學重點，下面是這節(jié)課的兩個實例：

師1：這位同學認為是乒乓球內(nèi)的空氣受熱膨脹，導致癟的乒乓球鼓了起來，他提出了空氣和液體一樣也具有熱脹冷縮的性質(zhì)這一假說，這一假說是否成立還需要經(jīng)過實驗的驗證。請同學們小組合作討論，設計一個實驗來驗證這個假說。

在學生設計實驗的時候，筆者近距離觀察了一下，小組內(nèi)很平靜，學生相互之間干瞪眼，不知如何是好。再來看看第二個實例：

師2：這位同學覺得空氣和水一樣也具有熱脹冷縮的性質(zhì)，可空氣是無色、無味的氣體，怎樣才能清楚地看到它的變化呢？請同學們參照老師給大家提供的實驗材料（教師在屏幕上出示實驗的材料）或者課本，在小組里討論該如何做這個實驗？

在設計實驗環(huán)節(jié)，筆者深入到不同的小組內(nèi)進行觀察，發(fā)現(xiàn)學生發(fā)言的欲望很強烈，氣氛活躍，真正做到了全員參與。

第二個老師出示的一張圖片使課堂發(fā)生了質(zhì)的變化，學生有了抓手后思維便迅速地活躍起來，教學的重點在不經(jīng)意間得到了解決。筆者發(fā)現(xiàn)，許多小組不僅詳細地討論出實驗的具體步驟，還把一些關鍵器材的作用及實驗時的注意點羅列出來，在匯報環(huán)節(jié)中爭先恐后，補充和質(zhì)疑的聲音此起彼伏，這都得益于探究材料的及時出示。值得一提的是，第二個老師并沒有直接把實體的探究材料分發(fā)到各個小組，造成了一個可望而不可及的效應，這樣既充分調(diào)動了學生的情緒，又有效避免了學生只顧擺弄材料而忽略制訂計劃的情況。

二、圍繞結(jié)構(gòu)性材料觀察實驗

科學觀察的本質(zhì)是“真”和“實”，對觀察的結(jié)果進行客觀、真實的記錄是科學觀察的一個很重要的內(nèi)容。我們不但要如實記錄觀察到的東西是什么樣的，還要說明是用什么方式，在什么時間、什么地點觀察的，以便重新進行檢驗。

科學觀察的意義在于觀察結(jié)果的分享和觀察資料的累積，而探究材料是科學探究活動中的操作對象和觀察對象，故此圍繞探究材料對探究實驗進行觀察和交流，是引導學生理解科學觀察的本質(zhì)、領會科學觀察意義的有效手段。如在教學“晝夜交替現(xiàn)象”時，有這樣一個環(huán)節(jié)：

師：驗證“太陽不動，地球圍著太陽轉(zhuǎn)”這一假說的小組愿意跟同學們交流一下自己的發(fā)現(xiàn)嗎？

生1：當太陽不動，地球圍著太陽轉(zhuǎn)時，我們發(fā)現(xiàn)貼著五角星的一面始終對著太陽，說明了貼著五角星的一面永遠是白晝，它的背面永遠是黑夜，因此這個假說是不成立的。

師：有沒有哪一小組需要補充或者有疑問的？

（無人發(fā)言）

師問生1：你們愿意把模擬實驗的過程再給同學們演示一遍嗎？其余同學認真觀察，仔細思考，看看你們有沒有新的發(fā)現(xiàn)？

（學生再次進行模擬實驗的演示）

生2：老師，我發(fā)現(xiàn)他們在模擬實驗的過程中，地球在圍著太陽轉(zhuǎn)的同時自身也在轉(zhuǎn)動，而這個假說中是地球圍著太陽轉(zhuǎn)，地球本身并不自轉(zhuǎn)。

師：觀察得真仔細，那我們怎樣保證地球在圍著太陽轉(zhuǎn)的時候本身不自轉(zhuǎn)呢？

生2：我們可以使貼著的五角星始終朝南，這樣就行了。

師：好辦法，請同學們都一起來重新進行模擬實驗，看看得出的結(jié)論還和剛才一樣嗎？

（學生小組合作，進行實驗）

生3：通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，當?shù)厍驀栟D(zhuǎn)但不自轉(zhuǎn)的情況下，地球儀上的五角星有時在亮光中，有時在黑暗中，說明這一假說也能導致晝夜交替的發(fā)生。

師：大家同意嗎？

生：同意。

這一環(huán)節(jié)教師的處理完全圍繞探究材料而展開，在學生第一次觀察失敗的基礎上，引導學生分析原因，再次觀察，學生在與其他同學交流觀察方法、分享觀察經(jīng)驗的過程中領悟到觀察的意義，基于探究材料的基礎上認識到觀察求真、求實的本質(zhì)。

三、脫離結(jié)構(gòu)性材料交流實驗

交流探究實驗中觀察到的現(xiàn)象是幫助學生分析實驗、建構(gòu)科學概念必不可少的環(huán)節(jié)。在實際的教學中，學生往往受到實驗材料的吸引而不能有效地參與到交流實驗中去，導致學生無法自主形成科學概念。面對這個問題，不少老師往往采用硬性的手段強迫學生把注意力從探究材料上轉(zhuǎn)移開，但是收效甚微。造成這個問題的主要原因是探究材料沒有脫離學生的視線。因此，交流實驗、建構(gòu)科學概念的環(huán)節(jié)一定要在脫離探究材料的情況下進行，讓學生借助于實驗記錄單，通過回顧的方式描述探究實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

如在教學“小蘇打和白醋的變化”這一節(jié)課時，由于小學生對這種奇特的實驗現(xiàn)象有著非常大的興趣，注意力很難從探究材料上轉(zhuǎn)移開。因此，不把材料從學生面前撤走，交流實驗的環(huán)節(jié)很難進行下去。反之，在脫離了探究材料的基礎上，學生會積極地交流實驗中觀察到的現(xiàn)象。但由于學生的觀察能力或者探究的材料存在著差異，對實驗現(xiàn)象的描述會出現(xiàn)不同的結(jié)果，此時教師要抓住這一契機，再次拿出探究材料，引導學生進行第二次的比較觀察，這樣既能幫助學生形成正確的結(jié)論，又能提升學生的觀察能力。如在執(zhí)教“鐵生銹了”這一課時，有這樣一個環(huán)節(jié)：

師：同學們小組內(nèi)用不同的方法觀察比較鐵片和鐵銹，看看它們有什么不同？如果有困難可以參照課本。

（學生小組實驗）

生1：我們發(fā)現(xiàn)鐵片是銀白色的，鐵銹是深紅色的；鐵片敲了之后變形了，但是沒分開，鐵銹敲了之后變成了更小的粉末狀；鐵片能夠?qū)щ姡F銹不能夠?qū)щ?；鐵片的表面比較光滑，鐵銹比較粗糙。

生2：我們這一組發(fā)現(xiàn)鐵銹也能夠?qū)щ姟?/p>

師：是嗎？你們兩組拿出材料都給同學們演示一下。

（實驗演示，生1的小燈泡不亮，生2的小燈泡發(fā)出微弱的光亮。）

師：你們兩個交換檢查一下材料，再做一次實驗，找找原因。

（學生交換檢查材料并實驗）

生1：我發(fā)現(xiàn)他們這組的鐵銹是潮濕的，里面的水分是導電的，干燥的鐵銹是不導電的。

探究材料的不同導致實驗現(xiàn)象出現(xiàn)了差異，教師讓學生相互交換，在對材料進行檢查比較的基礎上進行二次操作，避免了學生錯誤概念的產(chǎn)生，又提升了他們的觀察能力。

（編輯：楊 迪）