在实验探究活动中充分发挥材料的教学价值

◇朱丽花（江苏：常州市丁堰小学）

实验探究活动是小学科学的主要学习方式，材料是实验探究活动的重要载体，好的活动课程建立在对材料的结构性整合上。在实际教学中，有结构地选择和利用材料可以让实验探究达到事半功倍的效果。教师在准备实验材料的过程中，除了自己可以选择和利用有结构的材料，还可以指导学生搜集生活中的材料、选择并对材料进行改造，充分发挥材料的教学价值。那么具体教学中应该怎样选择和利用材料，发挥材料的教学价值呢？我认为可以从以下几方面展开实践研究。

一、引导搜集材料，激发学生探究兴趣

小学课程标准强调要从学生熟悉的日常生活出发，让学生亲历动手动脑等探究过程。学生对周围的世界天然具有强烈的好奇心与探知欲。因此，教师在教学过程中应注意将课堂探究活动与小学生的生活实践联系起来，引导学生关注生活，搜集生活中的材料，用于课堂探究活动，培养学生的主观能动性，激发学生的探究热情。梳理一下学生可以参与准备材料的课例，主要可以从以下两方面来激发学生的探究兴趣。

（一）就地取材，激发学生观察兴趣

布鲁纳认为：“学习的最佳激励是对学习的材料感兴趣。”学生对大自然具有天然的探知欲，大自然中包含着各种各样的材料，其中，随处可见的莫过于植物、动物等。因此，在研究到植物、动物、自然、地球、宇宙等相关课例时，学生会格外感兴趣，尤其对于材料本身。如在教学《植物开花了》一课时，教材中通过比较黄瓜花和番茄花的不同，从而认识花的结构，以及雄花和雌花的结构。在实际教学中，为了凸显学生的主体地位，增强学生的参与意识，可以安排学生带各种花到课堂上来，通过解剖花的结构，小组成员之间比较各种花的结构，来认识花的各个部分。学生在实地采集花卉的过程中，不仅可以养成观察自然的习惯，还可以了解到各种花卉的生长环境、生长习性等特点。这样，学生再回到课堂上来，就有更多的兴趣进行交流，更容易建构新的知识点。

（二）废旧材料，助力实验教学

教材上有些拓展型的内容，由于课时的限制，课堂上并不能及时完成，虽然学生配有相应的学具袋，学校实验室也有课本对应的标准器材，但是有些器材，如烧杯等比较专业，学生只能在上课时接触到，不利于学生课后开展持续探究。学生周围除了有各种自然材料，还有很多生活中产生的废弃材料。如：各种瓶瓶罐罐、纸盒、布料、线材等等。这就比较适合拿来做这一类的拓展型的实验探究。如在教学《浮力》时，可以引导学生利用生活中的材料，如矿泉水瓶、吸管、回形针、水等自制简易“潜艇”。学生在利用自己搜集的材料自主探究的时候，兴趣高涨、思维集中，且没有同学的干扰，可以更加集中地思考，掌握物体漂浮的秘密。又如在教学《做一个蒸汽小船》之后，教师在课堂上带领学生，经历问题提出、前期研究、方案设计等环节，让学生利用身边易获取的纸盒、口服液瓶子、铁丝、蜡烛、热熔胶、防水铝箔纸等材料，自制蒸汽小船，带到课堂上来比较、测试，然后小组讨论，交流改进方案，再继续回去用搜集的材料进行改进，最终做出相对完善的蒸汽小船。这类利用搜集到的废弃材料进行科学探究实验的方式，能让学生明白，工程制造并非那么遥不可及，利用身边的废旧材料同样可以完成。

教师在教学过程中让学生搜集材料，设计活动时要优先考虑学生身边随手可得的自然材料、废旧材料等，让学生利用生活中经常接触到的材料进行实验，学生就能体会到科学就在身边，激发学生的探究兴趣，养成生活与科学密切相关的意识。

二、选择有结构的材料，增强学生的动手能力

兰本达教授在《小学科学教育“探究—研讨”教学法》一书中首次提出了有结构性的材料的概念。她指出：“科学教学中的材料结构的概念，是指内在的关系——一种和自然界的现象相关联的形式。”通俗而言，材料的结构性指的是各个材料之间、材料与教学内容和教学目标之间具有密切相关的联系，它不是杂乱的材料呈现，学生无从下手，不敢下手。因此，教师在教学中，设置有结构的材料，使学生对材料的顺序理解清晰、对材料和探究目标的关系理解透彻，会更容易掌握如何展开探究、如何动手操作，能更顺利地完成实验探究，动手能力得到充分的锻炼。

（一）材料的选择要有代表性

材料之间、材料与教学内容和教学目标之间的联系要密切。材料要贴合教材目标与学生的认知规律，应避免随意配置实验材料。教师要精选最能达到教学目标的实验材料，符合学生的认知规律与思维习惯。这样，就能更好地促使学生动手完成实验探究。如：教学《植物的叶》一课时，在分辨相同点和不同点的时候，教师准备了各种各样的树叶，归纳特征太多，学生容易混淆。如果教师有意识地准备结构相同、颜色不同、形状不同的叶子给学生，学生会较容易找出规律。

（二）材料的出示要有层次性

如在第一次执教《点亮小灯泡》一课时，如果课前就将小灯泡、导线、电池摆放在桌子上。课堂中，学生一直盯着桌子上的材料跃跃欲试，无心听讲，教师让学生观察小灯泡的结构，他们却迫不及待地拿起电池、灯泡，尝试点亮小灯泡，没弄懂原理，结果就是无效操作，没有发展任何动手能力。这样的现象揭示了材料出示的问题，如果能够把材料放在教师处，学生才能认真听讲。而如果在观察灯泡结构环节，再出示灯泡，学生就会集中注意力观察灯泡结构。然后，师生交流猜测连接方式，最后再出示电池、导线等材料，学生依据刚才认识的灯泡结构知识，以及基于这个知识对灯泡连接方式的猜测，去动手连接灯泡，这才是一个有思维、有探究的动手操作过程。只有所有的操作都有理有据，才能锻炼学生的动手能力。

三、鼓励创新材料，提高学生的思维品质

科学的学习提倡以培养和解决问题的能力提升为目标，培养学生的高阶思维品质。教学中有意识地指导学生改造材料、创新材料，能够锻炼学生的发散性思维，拓展学生的思维深度，能够培养学生运用批判性思维对知识进行梳理，建构反思能力，学生的思维品质得到提升。

（一）鼓励创新，提升学生的思维深度

在教学中，教师可以鼓励学生对现有材料进行改造，使教具使用更加便捷，或者引发的现象更具有代表性，更有利于学生对科学概念的理解。学生在改造材料、重新探究的过程中，思维的深度得到了发展。如在教学《肺和呼吸》一课中的肺活量测试的环节活动时，教材上的装置需要2～3 个人合作完成，而且在操作的过程中，瓶子须倒置入水槽。在测量瓶倒扣入水，或者在将弯头吸管插入倒置瓶口时，瓶口容易脱离水面，导致实验测试数据不准。教师在教学时，可以利用好这个教学资源，让学生用书上的建议装置测试的数据和标准肺活量测试仪的数据做比对，引发学生深度思考：“为什么肺活量装置测试的数据不准？如何解决？”经过思考，学生对实验装置进行了改进，一人即可操作，避免了将测试瓶倒扣入水槽，从而解决漏水而导致数据不准的问题。具体操作方法为：自制两个连通的肺活量测试瓶，学生对着吸管吹气，水由一个测量瓶流入另一个测量瓶，从而读出读数。下一次测量时，再向另一个测量瓶吹气，如此循环，就可以反复测量。

（二）修正材料，锻炼学生的批判性思维

教材中出示的材料并不都是完美的，教学中往往还会出现一些有争议的材料。学生在自主设计实验方案的过程中，所设计的初步方案也是不完美的，学生基于这些不完美的方案，会产生解决材料问题的原动力，学生在基于初步方案，交流质疑，完善实验方案的过程，也是学生批判性思维的体现，这也是科学素养的体现。如教学《声音的传播》一课时，对于液体的声音传播实验，原本设计是用手拎着装有播放器的密封袋悬挂入水中，验证声音可以通过液体传播出来，但是有学生指出，也有可能是通过绳子（固体）传播出来的。这是学生批判性思维的体现。于是，学生思考，如何才能排除绳子（固体）对实验的干扰，得出的结论是：要去掉绳子，只能观察密封袋在水中下降过程中声音的变化。

四、开发多元化的材料，拓宽学生的知识视野

课堂不是教学的终点，学生的学习需要从课堂延伸到课后，让学生始终保持学习的热情，满足学生终身学习的需要。教师对于材料的选择不应只局限于课堂上的标准器材，还应借助于大自然、社会资源以此来全方位地拓宽学生的知识视野。以下途径也可以作为科学研究的材料补充方式。

（一）来自大自然的材料

蚂蚁喜欢吃什么？凤仙花的花瓣有几个？这些问题很简单，但是恐怕没有几个人能回答出来，为什么？因为它们太常见了。这其实和我们平时的观察习惯有关。教学这一类涉及生物学的知识时，我们就不能局限于课堂的材料，而要将学生带到大自然中去，让他们学会观察大自然中的材料，养成科学的观察记录习惯。指导学生将观察渗透到平时的点点滴滴，时刻观察身边的事物，如蚂蚁吃什么、周围的植物分别叫什么、叶子有什么特点、花朵有什么特点、种子有什么特点等，不知不觉中拓宽学生的科学知识面。

（二）来自社会资源的材料

教师也应该充分利用周围多元化的资源作为材料补充。如动物养殖园、植物种植园可以更好地帮助学生观察动植物的生长状况；科普园、科学博物馆可以帮助学生认识最前沿的科学技术；气象站等则可以帮助学生认识气象员所播放的各种天气要素。这些材料不仅可以拓展学生的知识视野，还可以将学生的科学认识升华到对保护社会环境的责任感上来。

综上所述，小学科学的探究材料要从围绕探究目标的实现、科学素养的养成出发，进行合理选择和利用、创新和改造。教师要激发学生的探究兴趣，促进学生主动探究，发展学生的思维品质，拓宽学生的知识面，培养学生求真、求实、敢于批判、勇于探究的科学精神。