例談科學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)材料的適切性

小學(xué)科學(xué)教學(xué)以探究為主要形式，讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)。探究式教學(xué)，離不開操作的材料。“材料引起學(xué)習(xí)，材料引起經(jīng)歷”，材料是學(xué)生解決科學(xué)問(wèn)題、獲取科學(xué)知識(shí)、體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程的重要載體。因此，在小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)中，選擇適合、恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料，對(duì)于整個(gè)科學(xué)教學(xué)有著重要的意義和作用。

所謂科學(xué)探究材料的“適切性”，指的是在小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)中，選取恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料，有利于學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，有利于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。

2013年9月，筆者參加了區(qū)運(yùn)河賽課節(jié)決賽階段的比賽，與其他兩位教師一起執(zhí)教同課異構(gòu)的課——《抵抗彎曲》，其中，三節(jié)課實(shí)驗(yàn)材料的選擇與應(yīng)用有很大的差異，對(duì)教學(xué)過(guò)程及教學(xué)效果產(chǎn)生了不同的影響，如下表。本文以這三節(jié)課中實(shí)驗(yàn)材料的選擇與應(yīng)用為例，談?wù)勑W(xué)科學(xué)教學(xué)中操作材料的“適切性”。

一、操作材料對(duì)探究主題的適切性

材料的選擇應(yīng)當(dāng)適合研究的主題，選擇的材料要盡量真實(shí)，即便有些存在較大差異，無(wú)法接近被研究對(duì)象，也應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生建立彼此間的聯(lián)想，明確這個(gè)材料的特性研究可以代表被研究物體的物性。

以這堂課為例，研究橋梁的寬度和厚度與梁的抗彎曲能力的關(guān)系，最好的材料是木塊、鋼鐵或水泥板等。但顯然，這樣的材料是不適合課堂教學(xué)研究的。所以，我們一般會(huì)選擇紙作為研究對(duì)象。選擇什么紙，能表現(xiàn)出相似于木塊、鋼鐵或水泥板等比較堅(jiān)硬的特性呢？在這三種紙質(zhì)材料中，顯然卡紙和鉛畫紙，在硬度上更接近于真實(shí)橋梁，更具有研究的代表性，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較適合研究的主題。而普通打印紙硬度較差，用來(lái)做橋梁，學(xué)生是很難建立起實(shí)驗(yàn)材料與真實(shí)物體之間的聯(lián)系的（學(xué)生自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，絕少有人會(huì)想到用這樣的紙來(lái)做橋梁進(jìn)行研究）。

當(dāng)然，即便是卡紙，其實(shí)也存在這樣的問(wèn)題。紙梁承重后，彎曲度會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)出現(xiàn)彎折或斷裂現(xiàn)象，這一點(diǎn)，無(wú)法體現(xiàn)真實(shí)的景象。盡管教師已說(shuō)明用這種材料的原因，通過(guò)講解或引導(dǎo)學(xué)生了解紙梁與真實(shí)橋梁的共性，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，但效果仍然不夠理想。

從這個(gè)角度想，三種紙的選擇還是不夠適合、恰當(dāng)，可以考慮換成KT板來(lái)作為橋的梁進(jìn)行研究。KT板常見、易找，承重不大，適合課堂教學(xué)。更重要的是，用KT板做梁，承重增大彎曲到一定程度，會(huì)發(fā)生彎折或斷裂現(xiàn)象，這一點(diǎn)，與真實(shí)的橋梁很相近，有利于學(xué)生認(rèn)知的遷移和對(duì)所研究問(wèn)題的理解，非常適合研究的主題。

二、操作材料對(duì)教學(xué)預(yù)設(shè)的適切性

實(shí)驗(yàn)是整堂課教學(xué)的一部分，實(shí)驗(yàn)材料的選擇也應(yīng)從整堂課的教學(xué)設(shè)計(jì)出發(fā)。選擇適合的恰當(dāng)?shù)牟牧希梢詮臅r(shí)間控制、解決難點(diǎn)等方面，促進(jìn)整堂課的教學(xué)，有利于學(xué)生進(jìn)行有效的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，反之則會(huì)影響整堂課的教學(xué)效果。

《抵抗彎曲》這堂課的實(shí)驗(yàn)研究有兩個(gè)難點(diǎn)，一是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上。讓學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究，只改變一個(gè)研究條件，而其他條件控制不變；二是實(shí)驗(yàn)的時(shí)間控制上，尤其是硬度厚度的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)放置重物多，占用時(shí)間也多，這會(huì)導(dǎo)致后面的研討時(shí)間被擠占，無(wú)法完成預(yù)設(shè)教學(xué)。在這三節(jié)課中所選材料上，就可以清晰地看到材料是否適合教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)而產(chǎn)生教學(xué)效果的不同。

比如實(shí)驗(yàn)控制不變條件中，有一個(gè)條件是重物放置的位置相同（梁的中間），對(duì)比三節(jié)課的材料，可以發(fā)現(xiàn)，第一節(jié)課用卡紙為梁、墊片為重物這組材料是比較恰當(dāng)?shù)摹Ｓ脡|片做重物，好疊加，而且數(shù)量少（最多時(shí)12個(gè)），可以做到位置相同，保證條件不變。而另外兩組材料就顯得適切性不足。用訂書釘做重物，當(dāng)訂書釘疊加到12個(gè)以上時(shí)，很容易倒，學(xué)生為了穩(wěn)固便由縱向放置改成了橫向放置，放置的位置發(fā)生變化，使原本不變的條件變成了變化的，與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不符。用回形針做重物，也不適切。放置一個(gè)時(shí)，是放在中間，當(dāng)放得越來(lái)越多時(shí)，回形針?lè)胖玫奈恢镁桶l(fā)生了改變，尤其四倍厚時(shí)更是放了幾十近百個(gè)，已經(jīng)堆成了一小堆，放的位置更是無(wú)法保證條件不變。因?yàn)椴牧系牟贿m合，導(dǎo)致了教學(xué)設(shè)計(jì)的不完美，失去了科學(xué)性，不利于科學(xué)教學(xué)。

再比如控制時(shí)間上，從三人的教學(xué)設(shè)計(jì)上看，對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)計(jì)為：第一節(jié)課和第二節(jié)課為12分鐘，第三節(jié)課應(yīng)控制在15分鐘以內(nèi)。顯然第一節(jié)課實(shí)驗(yàn)用了12分鐘，順利地完成了實(shí)驗(yàn)，而另外兩節(jié)課都超出了設(shè)計(jì)時(shí)間（另兩節(jié)課分別為19和21分鐘），且沒(méi)有全部完成實(shí)驗(yàn)。究其原因，問(wèn)題還是出在材料是否適合教學(xué)設(shè)計(jì)上。第一節(jié)課不但能順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而且相對(duì)于其他兩節(jié)課，在寬度和厚度實(shí)驗(yàn)上各多做了一組實(shí)驗(yàn)（3倍寬和3倍厚），這其中必然與實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)有關(guān)，選擇具有適切性的材料起了決定性的作用。在橋墩距離方面，第一節(jié)課采用的是木板固定木橋墩，第三節(jié)課在紙梁的兩邊畫好距離線。這兩種方法，方便學(xué)生操作，節(jié)約了時(shí)間。第二節(jié)課，提供的一個(gè)大致的范圍10～13厘米，由學(xué)生自己用尺測(cè)量距離。顯然，10厘米和13厘米的梁放置重物的數(shù)量肯定不同，操作時(shí)間就更不同。既然13厘米可以，那么10厘米測(cè)量時(shí)多放重物而花費(fèi)的時(shí)間就沒(méi)什么價(jià)值。其次，第二、三節(jié)課中，在四倍厚度實(shí)驗(yàn)中，均未測(cè)出最大承重值。其中第二節(jié)課中，因訂書釘難疊加而多次倒塌，浪費(fèi)了很多的時(shí)間。而第三節(jié)課中，回形針?lè)艓资踔烈话俣鄠€(gè)，又要求學(xué)生一個(gè)一個(gè)加，時(shí)間必然要浪費(fèi)，從而影響整個(gè)教學(xué)流程。

三、操作材料對(duì)學(xué)生探究的適切性

實(shí)驗(yàn)器材是為學(xué)生研究使用，操作者是學(xué)生。小學(xué)生的操作能力與成人相比，是有很大距離的。尤其現(xiàn)在的孩子動(dòng)手機(jī)會(huì)相對(duì)較少，得到的鍛煉有限，其操作能力可想而知。因此選擇實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，要考慮到適合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。

1. 選擇的實(shí)驗(yàn)材料要適合學(xué)生的年齡特點(diǎn)

小學(xué)生對(duì)新鮮的東西特別好奇，也很容易因此而轉(zhuǎn)移注意力，忘記了實(shí)驗(yàn)研究的目的。因此選擇材料時(shí)，盡量用生活中常見的物品來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免新鮮、奇特、有爭(zhēng)議等不恰當(dāng)材料分散學(xué)生的注意力。

在這三節(jié)課中，三位教師所選材料都是生活中常見的物品，因此，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)注意力轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。曾經(jīng)聽過(guò)一節(jié)課，一位教師讓學(xué)生自帶一毛錢當(dāng)重物，結(jié)果學(xué)生帶來(lái)的一毛錢有老版有新版，導(dǎo)致了學(xué)生認(rèn)為其重量不同，于是要比較兩種錢幣的重量，從而影響了正常的實(shí)驗(yàn)研究，這樣的材料顯然是不適合學(xué)生的。

2. 實(shí)驗(yàn)材料要適合學(xué)生的操作能力

材料選取一定要考慮到學(xué)生的能力能否達(dá)到操作的要求和標(biāo)準(zhǔn)。如果材料適合、恰當(dāng)，學(xué)生操作容易、快速，有利實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行，反之則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的效果。比如在橋梁上放置重物這一環(huán)節(jié)，要求重物疊加在一起。放墊片和放回形針操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生易于完成，而用訂書釘做重物進(jìn)行疊加時(shí)，就有些超出學(xué)生的操作能力。尤其是在四倍厚實(shí)驗(yàn)中，訂書釘疊加起來(lái)很容易倒，超過(guò)12排后，再疊加就有難度，有幾組學(xué)生出現(xiàn)了倒了再疊，再倒再疊，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)無(wú)法順利完成。

3. 實(shí)驗(yàn)材料要適合學(xué)生的操作習(xí)慣

學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，容易根據(jù)在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的判斷而改變預(yù)設(shè)的操作規(guī)范。因此，在材料的選擇時(shí)，應(yīng)考慮到小學(xué)生的操作特點(diǎn)及習(xí)慣，避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。

比如用回形針做重物，學(xué)生在操作二倍厚或四倍厚實(shí)驗(yàn)時(shí)，前面還按要求“一個(gè)一個(gè)地放”，等放了十幾個(gè)后發(fā)現(xiàn)，每加一個(gè)，梁的變化很小。于是根據(jù)他們的判斷，就不會(huì)再一個(gè)一個(gè)地放，而是幾個(gè)、十幾個(gè)一起放，甚至有兩個(gè)小組將整盒回形針直接放上去，其中一組可承受，而另一組不能承受，就改用半盒。開始根據(jù)感覺(jué)玩著放了，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠科學(xué)。相對(duì)而言，墊片這組材料比較適合，每一倍之間，承重量相差不大，而且每多放一個(gè)墊片，梁的彎曲度都會(huì)發(fā)生變化，吸引著學(xué)生小心細(xì)致地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣的材料比較適合學(xué)生的操作習(xí)慣。

綜上所述，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)材料的選擇直接關(guān)系到教學(xué)成功與否，探究成效大小，需要教師認(rèn)真注意，切莫隨意輕率。

（浙江省教育科學(xué)研究院附屬小學(xué) 310022）