科學探究材料選用三原則

王世力

材料是小學科學探究活動的載體，也是發(fā)展學生探究能力、激發(fā)探究樂趣的基礎(chǔ)。材料選用是否科學、合理，決定著學生的探究活動的展開、概念的完善和探究興趣的激發(fā)是否成功。然而，在實際材料的選擇與利用中，卻存在著“鋪張”“敷衍”等現(xiàn)象。前者往往出現(xiàn)在眾多公開課的會場，高投入的現(xiàn)象比比皆是，此種教學手段顯然不適合常態(tài)教學；后者普遍存在于教師的日常教學中，省心省力地準備最簡單的材料，卻是對學生發(fā)展的漠然與不負責任。如何做到精簡投入而又高效產(chǎn)出呢？筆者認為，只要在材料的選擇與利用時遵循“對應(yīng)與突破”“深入與建構(gòu)”“產(chǎn)出與發(fā)展”的原則，便能達到有效教學的目的。本文即以《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課為例就材料選用的原則談?wù)務(wù)J識。

一、對應(yīng)與突破原則

即對應(yīng)目標與突破難點。選擇探究材料切忌盲目，玩“新意”與“照搬照用”，其結(jié)果是“乒乒乓乓”“熱熱鬧鬧”而一無所獲。選擇的材料應(yīng)是為探究活動要達到的目標服務(wù)，每個探究環(huán)節(jié)的目標決定了教師選擇怎樣的材料，而靈活選用材料更是為了幫助學生突破難點，深入探究。

（一）對應(yīng)目標，有的放矢

“材料引起探究，材料引起活動。”然而，并非什么材料都能拿來探究，也并非所有材料一股腦兒地放在一起探究。只有指向于探究目標的、幫助學生有效建構(gòu)科學概念的材料才是我們要讓學生探究的材料。借助對應(yīng)的典型材料，學生才能發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。而這一切建筑在教師對整個探究教學活動的清晰的結(jié)構(gòu)之上，需要教師明確每一環(huán)節(jié)的探究目標。

如《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課的探究教學結(jié)構(gòu)大致體現(xiàn)為以下幾個環(huán)節(jié)：

對應(yīng)的環(huán)節(jié)目標為：

1.激發(fā)興趣，暴露前概念：敲、碰撞、彈、踢、摩擦等各種方法發(fā)出聲音。

2.在對比觀察中發(fā)現(xiàn)發(fā)聲物體的共同現(xiàn)象或狀態(tài)：振動。

3.產(chǎn)生問題，提出猜想：聲音是由物體振動產(chǎn)生的嗎？

4.借助典型材料深入探究，驗證、反證猜測，完善核心概念。

5.應(yīng)用與拓展：尋找人體中的發(fā)聲器官等。

圍繞以上環(huán)節(jié)目標選擇相應(yīng)的材料比較科學合理。如在第1環(huán)節(jié)中，為了激發(fā)學生的興趣，材料的選擇上就可以體現(xiàn)各自的想法與個性，有的采用各種樂器發(fā)聲，有的用多媒體播放自然界美妙的聲音，有的甚至現(xiàn)場彈奏一曲，學生興趣盎然。而第2、4環(huán)節(jié)中材料的選擇則不能隨意，必須典型、有結(jié)構(gòu)，環(huán)節(jié)2的材料要讓學生比較容易地觀察到物體發(fā)聲同時在不停“振動”的現(xiàn)象，顯然尺子、橡皮筋等材料不但選材方便且能達成此目標，可以成為本節(jié)課的基礎(chǔ)材料。而環(huán)節(jié)4的材料不但要讓學生“看”到振動，更要讓學生“摸”到振動，多感官的震撼刺激都為了指向本課的核心概念：聲音是由物體振動產(chǎn)生的。由此，選用音叉（看見“水花四濺”、感覺“麻麻的”）、彈棉花的弓（看見“棉絮飛舞”）等材料便有了針對性，這與目標的達成緊密相關(guān)。日常教學中，如果能從以上環(huán)節(jié)目標出發(fā)選擇對應(yīng)的材料，則能發(fā)揮材料的真正價值。

（一）突破難點，靈活選材

材料是學生探究活動的載體，但“水能載舟亦能覆舟”，不恰當?shù)牟牧希坏箤W生偏離探究方向，甚至會使學生的探究在相互干擾中云里霧里，只有從學生的已有經(jīng)驗出發(fā)，針對學生探究的瓶頸，靈活地選用典型材料才能幫助學生突破難點，有效探究、深入思考，在認知沖突中統(tǒng)一，在思維發(fā)展中建構(gòu)。

《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課的教學重難點在于引導(dǎo)學生從“聲音是由敲、碰撞等產(chǎn)生”的片面的前概念轉(zhuǎn)變?yōu)椤奥曇羰怯晌矬w振動產(chǎn)生”的完善的科學概念，教學的策略為：從“否定—形成—完善”三個梯度建構(gòu)“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”，選擇的材料便要體現(xiàn)以下三個層次：一是讓學生觀察到“敲、碰撞”后物體還在持續(xù)發(fā)聲，否定只有“敲、碰撞”才能發(fā)聲的錯誤經(jīng)驗；二是讓學生清晰地觀察、感受到物體發(fā)聲的同時在不斷地“振動”，形成“物體振動產(chǎn)生聲音”的新概念；三是讓學生發(fā)現(xiàn)“制止物體振動，聲音同時停止”的現(xiàn)象，反證聲音是由物體振動產(chǎn)生的，進而完善新概念。以此靈活選擇不同層次的探究材料，才能幫助學生突破認知上的困難，從不全面、錯誤的前概念走向科學的完善的新概念。由此，好多教師不得不從眾多的材料中去對比、篩選材料，甚至改造、自制教具，都是基于突破難點出發(fā)，這樣的選材與制材值得我們學習。

二、深入與建構(gòu)原則

即深入探究與建構(gòu)概念。材料使用的目的在于促進學生探究，完善科學概念，構(gòu)建起學生的科學知識體系。在教學中，選用豐富的、有結(jié)構(gòu)的探究材料能幫助學生的探究活動走向深入，由此建構(gòu)起正確的科學概念。

（一）豐富材料促探究深入

豐富的探究材料不僅是學生探究活動樂趣的來源，更是學生深入探究的有效載體。由于活動的層次性，環(huán)節(jié)目標的遞進性，科學概念的建構(gòu)性，“一樣材料上一課”的教學難以促進學生探究活動的深入（復(fù)合型或組合型的材料除外）。豐富不是體現(xiàn)在數(shù)量上，并非越多越好，而是在材料的層次與多樣上。

綜觀《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課，學生在本課中使用了鋼尺、橡皮筋，以及音叉、鑼、鼓、吉他等各種樂器。從學生參與的角度觀察，學生學得興趣盎然，意猶未盡。然而這些材料并非一股腦兒發(fā)給學生，而是在呈現(xiàn)時機與順序上發(fā)揮每種材料的價值。如在讓學生初步觀察發(fā)聲物體的現(xiàn)象與狀態(tài)時使用鋼尺與橡皮筋，目的在于它們在發(fā)聲的同時“振動”現(xiàn)象明顯，便于學生“看”到。而在驗證“聲音是由物體振動產(chǎn)生的嗎”的深入探究中，僅憑這兩種材料顯然缺乏說服力。因此，音叉、鼓、彈棉花的弓等材料的使用滿足了學生探究的需求。手摸音叉有明顯的麻感，放入水中水花四濺，豆子在鼓面上“跳舞”，既讓學生看得到，又讓學生觸感得到。顯然，這些材料的使用在驗證“物體產(chǎn)生聲音的同時是在振動的”活動中體現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢，讓學生的探究活動更有趣味，更充分。在接下來的交流過程中，因為學生觀察、體驗深刻，交流互動尤為熱烈，只要教師稍加追問，學生就能較完整地表述清楚。在這樣豐富多樣的材料運用下，學生的探究活動自然走向深入，探究價值大大提升。

（二）結(jié)構(gòu)材料促概念建構(gòu)

材料的種類、組合、數(shù)量以及投放的次序就是材料的結(jié)構(gòu)，“有結(jié)構(gòu)的材料”一般都是教師經(jīng)過精心設(shè)計的典型材料的組合。這種材料的組合，既要揭示教學內(nèi)容有關(guān)的一系列現(xiàn)象，體現(xiàn)教材的科學性，又要符合學生年齡特征和認知規(guī)律，貼近學生的日常生活，還應(yīng)具有趣味性，使學生喜歡，并有能力通過對材料的探索來幫助學生建構(gòu)正確的科學概念。

在教學《聲音是怎樣產(chǎn)生的》時，為了讓學生形成“聲音是由物體的振動產(chǎn)生的”這一科學概念，筆者為學生提供了以下幾種有結(jié)構(gòu)的組合材料：1.隊鼓和米，從米的跳動來感受鼓面的振動；2.音叉和水，從水的波紋來感受音叉的振動；3.彈棉花的弓和棉花，從棉花的飛舞來感受弓弦的振動；4.各種弦類樂器。學生利用提供的材料選擇自己感興趣的實驗進行驗證，由于提供的材料不但典型，而且有結(jié)構(gòu)，因此，不管學生選擇哪一組材料，都能清晰地看到實驗現(xiàn)象：當各種物體發(fā)出聲音時，它們都在振動。正是這些有結(jié)構(gòu)的材料，為學生形成“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”這一科學概念提供最大的助力。而鑼與人組合的“令行禁止”游戲活動，在“開始，敲鑼；停，按住鑼”的互動中，更是非常直觀自然地讓學生看到了“停止振動聲音也沒了”的現(xiàn)象，以形象趣味的方式反證了“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”，使本課核心概念的建構(gòu)更趨完善。

三、產(chǎn)出與發(fā)展原則

即產(chǎn)出效益與發(fā)展思維。材料的充分利用是材料在學生探究活動是否發(fā)揮探究價值的保障，決定著探究教學的產(chǎn)出效益。一次成功的材料利用必定體現(xiàn)為學生思維的真正靈動，探究后研討的熱烈深入。

（一）多次利用促產(chǎn)出效益

一份有結(jié)構(gòu)的材料是能通過材料的有機組合，在不同時候的呈現(xiàn)時機而在課堂上被多次利用，每一次有每一次的可探究之處，每一次有每一次可探究的價值。

在常態(tài)教學中，教師投入的時間與精力是有限的，可利用的資源也是有限的，這就要求教師能在有限的時間與精力下精選材料，在有限的材料下，充分地利用材料，使材料的價值最大化。如有教師在聲音一課的導(dǎo)入部分準備了許許多多樂器供學生分組探究，只為了讓學生能用各種方法使樂器發(fā)出聲音，而在后續(xù)的探究活動中并未再次使用，材料的利用率并不高，這多少有點奢侈與浪費，教師教學的投入與產(chǎn)出不呈正比，成本顯然有點高。相反，有教師利用音叉、鼓、鑼等樂器“發(fā)聲”導(dǎo)入，在后續(xù)的驗證實驗中再次讓學生分組實驗，前后兩次呈現(xiàn)，目標不同，價值不同，充分提升了材料的效益。

（二）合理利用促思維發(fā)展

材料準備豐富多樣，但如果不加以合理利用，也難以發(fā)揮材料的真正價值。科學合理利用材料，才能使學生在探究活動中觀察到與自己已有經(jīng)驗相沖突的現(xiàn)象，進而在認知沖突、思維碰撞中發(fā)展。

如《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課，教師從學生認為“敲、碰撞等產(chǎn)生聲音”的前概念出發(fā)，提供能持續(xù)發(fā)聲的材料，使學生發(fā)現(xiàn)鋼尺、橡皮筋等物體在不撥動、敲擊的情況下還能不斷發(fā)聲，進而引發(fā)對原有認識的“否定”。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學生去觀察發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象：它們在發(fā)聲的時候有什么共同的現(xiàn)象？同時提出猜想：聲音是由物體振動產(chǎn)生的嗎？由此，一個新的科學概念開始在學生心中初步建構(gòu)。在后面的驗證實驗中，學生借助典型材料一次次地感受“振動”，不僅看到，而且觸摸得到。還在“令行禁止”的敲鑼游戲中體驗“制動”，反證猜想。這樣，學生經(jīng)歷了從“發(fā)現(xiàn)振動，提出猜想”到“感受振動，驗證猜想”，再到“體驗制動，反證猜想”的思維發(fā)展過程。在一次次的探究活動中驗證了自己的假設(shè)，在思維的碰撞中形成了新概念并感受到了探究的快樂，這樣利用材料便是發(fā)揮了材料的內(nèi)在價值。

綜上所述，小學科學探究材料的選用要在厘清教學結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從達成環(huán)節(jié)目標和突破難點出發(fā)，不盲目不隨意，不簡單不浪費，靈活地選用典型的有結(jié)構(gòu)的多樣材料，促進學生主動探究、深度思維，幫助學生建構(gòu)或重構(gòu)科學概念，真正做到精簡投入與高效產(chǎn)出的目的。

（浙江省奉化市實驗小學 315500）