實驗材料的選擇與呈現(xiàn)有講究

張美華

美國科學教育專家蘭·本達教授在《小學科學教育的“探究—研討”教學法》一書里，對科學課堂中的“有結構的材料”作了具體而又細致的界定：材料的種類和組合以及交給孩子們的次序就是材料的結構。所謂結構嚴密指的是各個材料之間、材料與教學內(nèi)容和教學目標之間具有緊密的聯(lián)系。具有這樣功能的材料叫作具有嚴密結構的材料，簡稱“有結構的材料”。

隨著課程改革的深化，一線教師越來越深刻地認識到科學探究離不開物質材料的支持，教師通過有結構的材料為學生提供探究的載體，指導學生操作有結構的材料來收集事實、整理事實，在此基礎上形成概念、探求規(guī)律是提高課堂教學效果、提升學生科學素養(yǎng)的關鍵。

特級教師曾寶俊在《科學課》雜志《教學三十六計》系列文章中反復談到，所謂“有結構的材料”就是教師經(jīng)過精心設計的典型材料的組合。這種材料的組合，既要揭示與教學內(nèi)容有關的一系列現(xiàn)象，體現(xiàn)科學性，又要符合學生年齡特征和認知規(guī)律，貼近他們的日常生活，還應具有趣味性，使學生喜歡并有能力通過對材料的探索來發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，獲取新知。

實際教學中，有的教師對材料的選擇和控制缺乏思考，容易忽視材料的選擇與呈現(xiàn)時機。

合理選用材料

1.立足生活實踐

《義務教育小學科學課程標準》指出，學生身邊易獲取、低成本的材料是科學探究的首選材料。就地取材，采用學生熟悉的生活材料能點燃學生的探究熱情，啟迪思維，提高學習效率。

《比較韌性》一課有一個內(nèi)容是“誰更柔韌”，教材希望學生通過實驗比較卡紙片、木片、鐵片和塑料片這幾種材料的韌性，讓他們了解不同材料的韌性不同，其中塑料的韌性最好。在實際教學中，很難找到寬度、厚度完全相同的四種材料，且在材料前端掛鉤碼很容易滑落。

鑒于此，教師將教材中不容易準備的條形材料換成了容易準備的棒狀材料（形狀、長度相同的塑料棒、木棒、鐵棒）。同時為了方便學生掛鉤碼，更順利地完成實驗，教師還將三種材料的末端進行了加工——在材料一端纏上膠帶。

為了方便實驗中的操作、測量與記錄，教師自制了支架。支架主要使用了亞克力板和小角鐵，使學生能更方便地固定這三種材料。教師在支架上方和右側貼好刻度尺，學生借助刻度尺可以直觀、清晰地完成觀察和測量活動。

教師根據(jù)學情改進實驗，把有結構的材料利于探究學習的特質凸顯出來，為學生開展科學探究提供了基本保證。

2.化抽象為直觀

小學生的思維正處于從具體形象思維向抽象邏輯思維的過渡中，但仍以具體形象思維為主。教師要從學生年齡特征和認知規(guī)律出發(fā)選取材料，使學生喜歡并有能力進行有效的科學探究。

《壓縮空氣》一課指向的大概念是“物質是由微粒構成的”。對于“微?！币辉~三年級的學生是第一次遇到，要讓學生從微粒的角度理解空氣壓縮時的變化，從而對現(xiàn)象做出解釋，就要引導他們通過實驗尋找可視化的證據(jù)。

課堂中，教師借助注射器，用兩個相同的注射器抽進“達到同一刻度”的水和空氣，然后堵住注射器管口，用力慢慢往里推活塞，再松開活塞，等活塞靜止后，觀察整個過程中空氣和水占據(jù)的空間是否會發(fā)生變化，做好觀察記錄。學生按步驟進行實驗，發(fā)現(xiàn)堵住注射器口往里推活塞時，空氣占據(jù)的空間縮小了;往外拉活塞時，空氣占據(jù)的空間擴大了，自然而然地引發(fā)了學生對空氣壓縮和擴張現(xiàn)象的思考。在此基礎上讓學生用小圓圈表示組成空氣的微粒，試探性地從微粒的層面對空氣壓縮時的變化做出解釋就比較容易了。

3.興趣引發(fā)動力

科學課中的活動應充滿趣味性、思維性、探索性，活動材料應該直觀、形象。

學習《液體的熱脹冷縮》課后，學生知道水在凝固成冰的過程中體積會變大，所以將水冷凍時應預留充足的空間，但其他液體是否也具有這樣的特性呢？教師鼓勵學生在課后繼續(xù)探究生活中常見液體（如植物油、醬油、食醋等）是否同樣具有熱脹冷縮的性質，并布置了一項有趣的家庭作業(yè)——制作自己喜歡口味的冰棒。在接下來的幾天里，學生反饋了很多信息：有的選擇用酸奶、牛奶、新鮮水果、綠豆、果汁、汽水等食品制作冰棒;有的通過實驗發(fā)現(xiàn)茶水、食用油、醬油、可樂等液體都有熱脹冷縮的現(xiàn)象。這一有趣的探究體驗讓學生感受到科學與日常生活的密切聯(lián)系，實現(xiàn)了科學探究的延續(xù)性。

適時呈現(xiàn)材料

材料出示的次序影響著學生思維發(fā)展的層次性，教師應根據(jù)教學活動的具體情況，把握好材料的呈現(xiàn)方式和時機，使學生的思維活動步步推進，層層深入。

1.有序分層呈現(xiàn)

教師要循序漸進地提供研究材料，引發(fā)學生積極主動的思維活動，幫助學生建構科學概念，避免因材料過多、過雜，引起學生尤其是低段學生的注意力分散。一位教師執(zhí)教《空氣能占據(jù)空間嗎》一課（2017年5-6月《科學課》雜志《精設計巧改進》一文）時，其精妙之處在于材料發(fā)放的層次性。

層次一

教師出示一個玻璃罐，先往罐子里裝彈珠，直到彈珠塞不進去為止，接著裝沙子、裝水，學生發(fā)現(xiàn)罐子的空間被彈珠、沙子、水占據(jù)了。教師通過這個活動為學生構建固體、液體能夠占據(jù)空間的概念，自然引出本課探究主題——空氣能占據(jù)空間嗎？

層次二

教師針對原實驗中暴露出來的一些問題，對教材中的實驗方法和材料加以改進，設計了三個探究活動，既促進探究活動的深入，又增強了實驗的趣味性。

活動一：壓瓶入水。教師提供剪去底的礦泉水瓶、水槽（槽里有一個乒乓球），將無底礦泉水瓶放在乒乓球上方，豎直將瓶子壓入水中。瓶子的位置不能移動，學生仔細觀察，在實驗記錄單（一）上，畫出乒乓球的位置以及瓶內(nèi)的水位。

探究活動二：改變瓶子內(nèi)乒乓球的位置。在活動一的基礎上，不改變瓶子的位置，擰開瓶蓋。觀察乒乓球的位置以及瓶內(nèi)水位，畫在實驗記錄單（二）上。

探究活動三：讓乒乓球上下移動。教師提供自制教具——在無底礦泉水瓶子瓶口處綁上大氣球代替打氣筒。請學生捏緊氣球，將礦泉水瓶垂直扣在乒乓球上進入水底，等待一會兒再觀察乒乓球的位置以及水位。然后松開捏氣球的手，片刻后繼續(xù)觀察水位和乒乓球的變化，反復操作幾次后與組內(nèi)同學交流發(fā)現(xiàn)，并做好記錄。

學生通過系列探究活動及觀察、對比乒乓球在瓶內(nèi)的不同位置，認識到空氣確實存在，且認同空氣和其他物質一樣能夠占據(jù)空間。

層次三

學生利用指定的材料設計一個空氣占據(jù)空間的實驗，使探究更具開放性。教師為學生準備的材料有：注射器、塑料杯、餐巾紙、氣球、裝有漏斗的密封錐形瓶。

學生小組內(nèi)根據(jù)實驗材料合作討論設計實驗方案，用這些簡單的材料進行實驗來驗證猜測，用實驗現(xiàn)象做論據(jù)支持自己的觀點。

教師有序呈現(xiàn)有結構的材料，學生的思維和認知不斷深入，有效提高了探究活動的深度。

2.即時整體呈現(xiàn)

科學課堂中存在一節(jié)課內(nèi)要實施多個實驗操作的困難，這造成師生沒有足夠的時間進行有效的科學探究。教師可以根據(jù)內(nèi)容，化分散為集中，適當整合實驗，保證探究的時間和探究中學生思維的延續(xù)性，提高探究的效率。

如《溶解》一課，要求過濾食鹽、沙、面粉與水的混合物。如果每個小組都進行三種液體的過濾實驗，時間根本來不及，材料過多也影響了學生的探究。如果每個組只對一種混合物進行過濾，學生就不能觀察到三種混合物過濾后的現(xiàn)象，不利于“溶解”概念的建構。

教師思考后，將三個過濾漏斗組裝在一個鐵架臺上，這樣每組學生都能同時對三種混合物進行過濾，節(jié)省了時間。學生在過濾結束后，觀察三張濾紙，能很明確地認識到面粉像沙子一樣被留在了濾紙上，不能溶解在水中，進一步完善了“溶解”的概念。

新疆烏魯木齊市沙依巴克區(qū)

教研室（830000）？？