合理選用實驗材料提升自主探究實效

張秋佳

【摘 要】自主探究學習是科學課堂中需要大力提倡的學習方式。要讓學生的自主探究更加高效，可以從實驗材料的選擇與優化入手，合理選擇實驗材料，為提高自主探究實效打好根基，繼而優化材料載體，為實現高效自主探究提供保障。

【關鍵詞】優化 選擇 實驗材料 自主探究

自主探究學習作為科學課堂中需要大力提倡的一種學習方式，要求學生做課堂的主人，在教師的引導下發揮自己的主觀能動性，調動自己的各種感覺器官，通過動手、動眼、動嘴、動腦，主動地去獲取知識。但綜觀當下課堂中自主探究學習的開展情況，會發現其中存在兩種極端情況：有的教師過分低估學生的能力，擔心學生這個不行那個不會，在讓學生自主探究前“做足準備”樣樣提及，生怕漏說一個地方會影響學生自主研究的效果；有的教師則不顧學生的實際情況，為了順應理念上的潮流而選擇形式上的跟風，什么鋪墊都沒有，只是一味提供相當長的時間試圖完全放手讓學生進行所謂的開放式自主探究……顯然，這樣的設計不能順應現在教學中學生與課堂的需求，對于學生的自主探究能力培養、課堂教學效果提升有害而無益。

那如何才能為學生自主探究提供有力而堅實的支架呢？如何才能讓學生的自主探究學習更加高效呢？筆者試著從優化課堂實驗材料入手，根據自己的課堂教學實踐以及同行的研究課例，提出以下幾點策略與思考。

一、合理選擇實驗材料，為提高自主探究實效打好根基

對于一堂富有探究意味的科學課而言，實驗和活動是基礎，絕大部分知識是需要學生通過動手實驗去發現、理解、運用的。相應的實驗材料則是探究性學習活動的基礎和關鍵，是探究過程中必不可少的準備。合理選擇實驗材料，是實現學生高效的自主探究的基礎。

（一）因課堂情境的需要選擇材料

將科學課堂的學習內容融入生活情境之中，能讓學生體會到學習的內容源于生活，這有利于激發學生的學習興趣，有利于學生在科學課堂中高效地習得知識。情境教學有時需要配合相應的實驗材料，才能寓教于境激發學生的探究興趣。因此，教師應根據具體的課堂情境需要選擇合適的實驗材料。

如六年級上冊《相貌各異的我們》一課中，筆者將不同的相貌特征融入了“尋找好心人”的情境中，這就需要特殊的實驗材料加以輔助，才能取得良好的教學效果。筆者在這個環節給每個小組準備了一套帶磁性的相貌拼圖，以及一塊鐵皮展板。讓學生根據目擊者對好心人的相貌特征描述，利用拼圖材料拼出一幅好心人的相貌圖。此情景與拼圖游戲結合起來，既能讓學生通過拼圖的過程加深對已知的相貌特征的印象，又能在區分未知的相貌特征的過程中進一步了解未知相貌特征之間的區別，同時還能激發學生的學習興趣。

（二）因學生的需要選材

《全日制義務教育科學（3～6年級）課程標準（實驗稿）》指出：“科學課的教學方法要富有兒童情趣和符合兒童的認知規律。”實驗材料的選擇只有符合學生的認知規律，才能發揮最大功效。有時實驗材料可適當地選擇更便于學生理解與接受的簡單材料，讓學生能一環一環突破，循序漸進地習得應該掌握的知識點，這樣才能充分發揮學生學習的主觀能動性，凸顯學生的主體地位。

如四年級上冊《食物在口腔里的變化》一課，在引導學生觀察口腔的環節，筆者選擇的是“餅干”這種食材。餅干這種食物在口腔里被初步消化時大小、干濕、軟硬等方面的變化比較明顯，同時又能夠較好地體現牙齒咀嚼、舌頭攪拌、唾液濕潤的作用，因此餅干不但能夠滿足學生不同層次的觀察需求，而且能較好地控制很多不必要的無關變量，是一種能提高探究效率的實驗材料。

（三）因實驗內容的需要選擇材料

實驗材料的選擇依附于實驗內容的需要，應選擇能達到理想實驗效果的最簡材料，不能一味追求實驗材料的多樣化，以防止實驗材料喧賓奪主而轉移學生的注意力，影響實驗的有效開展，降低自主探究的實效。

如六年級下冊《小蘇打和白醋的變化》一課，第一個環節是觀察小蘇打和白醋。這個環節主要是讓學生通過觀察，了解這兩種物質的一些物理特性，為進一步觀察兩種物質混合后的變化做鋪墊。因此，只需準備三樣實驗材料：白醋、小蘇打、記錄表。根據實驗的需要選擇實驗材料，沒有了其他多余的材料來轉移學生注意力，就顯得重點突出，學生自主探究的實效性就得以增強。

又如五年級上冊《測量力的大小》一課，其中有一個環節是讓學生經歷彈簧測力計的發明歷程。這一環節的目的主要是讓學生感知人們是通過有彈力的物體形變而比較出物體輕重的，所以，教師只需順應學生的思維，給學生準備一塊木板、一個釘子、一根皮筋、兩樣所受重力大小不同的重物即可。在不受其他多余材料干擾的情況下，實驗的效率就會非常高。

（四）因實驗效果的需要選擇材料

有些實驗對材料的要求不高，很多類似的實驗器材都能在實驗中起到相同的作用，但為了使實驗效果更加的明顯，則需要教師根據實驗效果對實驗材料進行挑選，以凸顯每種實驗材料的獨特功效，從而增強學生自主探究的實效。

如六年級下冊《小蘇打和白醋的變化》一課，在觀察小蘇打和白醋混合后的變化這一部分，筆者選擇了以下實驗材料：一只透明的可密封的封口袋（盛放白醋，課前已放好）、網狀茶葉包外包袋（盛放小蘇打，課前已放好）。在操作時把材料放入密封袋中混合，就會觀察到密封袋慢慢地鼓起來了，如此能讓學生非常直觀地感受到，混合過程中生成了一種無色、透明的氣體。這個實驗對于實驗材料的選擇原本是多樣的，但要讓學生感知反應過程中吸收熱量這一現象，用塑料袋比用玻璃器皿有更強的優勢，特別是在實驗中很好地利用了封口袋可以密封的特殊功效，凸顯了兩種物質混合后的變化。

二、進一步優化實驗材料，為實現高效自主探究提供保障

在合理選擇實驗材料的基礎上，如何才能將學生的主體地位更好地凸顯出來，實現更高效的自主探究呢？筆者通過實踐總結出以下幾點做法。

（一） 從提供實驗材料的全面性入手優化供給實驗材料

要實現學生自主、高效的長時探究，全面的、有結構的實驗材料是教師必備的工具。在科學課堂的長時自主探究環節中，教師最理想的狀態是充當一個萬能器材保管員的角色，給學生提供符合學生認知特點并能促進學生思維發展的，全面的、有結構的實驗材料。

如三年級上冊《比較水的多少》第一環節，教師出示了容器形狀不同的兩瓶水，在學生進行簡單猜測后教師就拋出了研究的任務：“你們能自己設計實驗，比較出哪瓶水多嗎？”以往的課堂教學中，教師會先讓學生交流實驗的方法。說到教師有準備的方法，教師就順勢出示材料，并順著學生的思路重點交流實驗的注意事項；說到未準備實驗材料的實驗方法時，教師則以缺少材料為由把這種方法簡單交流就不了了之。這樣的設計看似跟著學生的思維走，其實到最后還是讓學生按照教師的設計在小步伐前進。

那如何從優化材料入手解決這個問題？就這個環節而言，提供全面的、符合學生思維特點的優化材料，就能還學生自主的探究空間。實驗材料：裝水的1號瓶、2號瓶，空瓶子（各組形狀不同），相同形狀杯子2個，尺，電子秤，格子紙條，記號筆，漏斗。這些看似普通的材料中蘊含了很多適應學生特點的簡單方法——找和1號瓶或2號瓶一樣大小的瓶子裝水比水位高低，用兩個同樣大小的杯子裝水比水位高低（可以用尺量高度也可用格子紙條比格數），將水倒入同一個瓶中比水的重量。教師已經把學生能夠想到的方法中所需的最簡易實驗材料都準備齊了，學生自然能順利地設計出多樣化的比較方法并通過自主探究比較出結果來。

教師在做足有結構材料的準備后，學生的主體地位也凸顯了，學生的探究效率也提高了，如此做個材料保管員又何樂而不為呢！

（二） 從明確實驗材料的指向性入手優化添補實驗材料

進行探究活動時，如果研究任務過于簡單學生會失去探究的興趣，如果太難學生會因找不到解決方法而無法獨立完成自主探究。在科學課堂教學中，利用實驗材料指向性選擇將探究難度調控到學生“跳一跳，摘桃子”的適宜程度，有益于探究活動的高效開展。

如三年級下冊《水珠從哪里來》一課的教學難點在于，學生在猜測水珠從哪里來后，難以思路清晰地通過猜測來設計實驗。在這個環節適當添補一些指向性明確的實驗材料，學生很大程度上能夠依靠實驗材料隱含的提示明確探究的方向，為高效設計探究方法指明方向。如當學生還迷茫于如何證明水珠是來自杯內的冰塊還是杯外的水蒸氣時，教師除了給學生提供無色冰塊，再提供一些有顏色的冰塊、磨砂玻璃蓋、封口袋等材料，這樣就可間接地給學生以啟示，把問題聚焦到如何明晰水珠是來自杯內還是來自杯外的，暫時先將來自哪種狀態的水先放一放，這樣學生就能在較短的時間內設計出簡單易操作的區分方法，從而將較難的探究任務解決于無形。

（三） 從提高實驗材料的精確度入手優化選擇實驗材料

對于實驗效果不是特別明顯的實驗而言，一般的實驗材料的誤差會嚴重影響實驗結果的準確度，這就給學生自主探究的順利展開帶來了困難。當一般的實驗材料難以滿足學生自主探究的需求時，我們就應該從提高實驗材料的精確度入手，優選精確度較高的實驗材料，為學生高效自主探究提供堅實保障。

如五年級上冊《評價我們的太陽能熱水器》一課，以往的實驗材料選擇存在以下幾個問題：首先，裝水容器裝水量多，在課堂有限的時間里學生制作的太陽能熱水器整體升溫的效果不太理想；其次，太陽光強度不可控制，課堂活動開展受到了很大的制約，給水加溫效果也嚴重受到影響；第三，測量時由于普通溫度計過長，很難在不影響熱水器本身加熱狀態下將溫度計擺放于被測水中實時監測溫度；第四，普通溫度計靈敏度不夠，誤差較大，很難準確測出經過不同升溫措施處理后的熱水器升溫效果區別。在這么多問題的影響下，學生很難在自主探究的過程中檢測出自制太陽能熱水器的升溫效果，也難以和其他組比較得出哪些升溫措施更有效，嚴重降低了學生課堂探究的效果。

想要有效解決以上這一系列問題，就得從選擇精確性與精細化程度都較高的材料入手。筆者的做法是對部分實驗材料進行特殊選擇：首先是模擬太陽光的燈，筆者選擇了熱效能比較好、功率比較高的浴霸燈，解決了受天氣制約無法開展檢測的問題，同時縮短了升溫的時間，提高了課堂效率。其次，裝水容器筆者選擇了一個容積比較小，配有密封蓋子的透明塑料容器。選擇統一容器裝水，一方面考慮裝少量水可以更集中將光線匯聚到一處，便于學生靈活設計，另一方面又方便了教師對溫度計與容器的組裝。將數顯溫度計探頭與容器組合在一起，減少了手持溫度計測量時不斷開合容器對水溫的影響，另外密封的銜接處理，可以讓學生靈活改變容器被照射角度。總之，特殊組合的容器與溫度計套件的優化選擇，解決了普通溫度計無法實時監測水溫的問題，增強了升溫的效果，提高了檢測實效，為學生高效自主探究提供堅實保障。

自主探究學習是凸顯學生主體性的一種學習方式，是能發揮學生主觀能動性的一種高效的學習模式。教師應采取一切手段，幫助學生順利進行自主探究學習，盡可能地輔助學生高效地完成自主探究學習。教師合理選擇實驗材料、科學優化實驗材料，可以為學生實現高效的自主探究打好扎實的根基、提供堅實的保障，能使學生的自主探究更有實效。

（浙江省桐鄉市實驗小學教育集團春暉小學 314500）