在《神奇的紙》教學中探究材料的優化

汪鋼鈞

《義務教育小學科學課程標準》要求，低年級科學教學要注重培養學生科學學習興趣、養成良好的科學學習習慣，引導學生主動探究，積累生活經驗。在課堂教學的設計與實施中，探究材料的準備是非常重要的一環，它是學生開展科學探究的基礎，也是探究有效性的基本保證。

低年級學生對科學探究材料非常敏感，他們對材料的好奇是與生俱來的，比對探究活動本身更感興趣。教學時，教師應選擇適合低年級學生年齡特征、心理需求的探究材料，并對探究材料進行合理優化，使之更為適合其認知水平、符合其學習特點，能更好地激發低年級學生科學探究欲望，培養科學探究能力，促進有效探究，為全面提升學生的科學素養起到推波助瀾的作用。

一、優化輔助性材料，提高探究活動的準確性

搜集證據是科學探究過程的要素之一。課標指出，低年級學生要在教師指導下，能利用多種感官或者簡單的工具，觀察對象的外部形態特征及現象。簡單的觀察比較，是低年級學生獲得證據的重要途徑。觀察離不開合適的探究材料。教師應從低年級學生的特征出發，選擇一些輔助性材料，既要考慮探究活動的目的，又要考慮材料的可操作性，保證實驗現象的明顯呈現、實驗觀察的順利進行。

教材呈現。例如，《神奇的紙》一課，比較白紙和瓦楞狀紙的承重能力時，除了白紙、瓦楞狀紙、訂書機，還要有兩個墩。教材中，用兩本新華字典做墩，來支撐紙張。

意圖剖析。研究“紙的承重能力與形狀”的關系，是典型的對比實驗。二年級學生不需要提及對比實驗，更不用提出變量概念。只要求學生在教師指導下把紙折成瓦楞狀紙，然后通過實驗觀察比較紙承重能力的變化。如果用兩本字典做墩進行承重測試，無形中增加了實驗變量。二年級的學生要在實驗中始終保持字典之間的距離不變，既增加了操作難度，又會影響實驗觀察中的可靠證據。

材料優化。兩本字典的墩距容易變化，對這樣的問題，在低年級學生的探究活動中，我們應盡量回避。我們要幫助學生減少操作過程中因多個變量帶來的實驗誤差甚至是錯誤，提高探究材料的可操作性和觀察活動中的可比性、準確性。因此，我們可以給學生提供兩個固定墩距為15cm的墩。

二、利用生活化材料，提高探究活動的可控性

課標指出，要從學生原有經驗出發，選擇便于學生體驗、能夠理解的內容。因此，我們在選擇材料時，要從學生熟悉的物品和生活環境入手，在學生經驗范圍內選擇探究材料。探究活動和材料應該是貼近學生生活的。低年級學生動手能力相對比較弱，選擇的材料在操作時要有一種得心應手的感覺，以便提高實驗的準確性，避免不必要的因素干擾。

教材呈現。在比較“白紙和瓦楞狀紙隔熱效果”時，讓學生隔著紙用手摸杯中的熱水，感受燙和不太燙。材料中的杯子沒有蓋子，倒翻的話容易燙手。

意圖剖析。這個探究是為了引導學生得出結論，即白紙折疊成瓦楞狀紙后，它的隔熱本領變強了。這是一個簡單的定性結論。另外，教材中也要提示：考慮到實驗過程中的安全性，熱水溫度不宜過高。

材料優化。在“用手摸一摸來比較紙張的隔熱效果”活動中，低年級學生用手來比較溫度高低是十分模糊的。如果水溫不高的話，他們對感受的描述會不一致。因此，還是要選擇熱一點的水，為了安全不燙手，我們可以讓學生搜集一些帶瓶蓋的玻璃瓶用來裝熱水。這樣，操作安全，實驗效果明顯。

三、設計創造性材料，強化探究活動的體驗性

學習是給予學生情境的體驗，以情境喚起學生的親身體驗，這樣的學習才會持久。低年級學生注意力不穩定，持續時間不長，以形象思維為主。他們的探究活動更多的是通過觀察比較，體驗中建構科學概念。而探究活動中的事實、數據就是有力的證據。如果我們能對材料進行創造性加工，學生的體驗就會更深刻。

教材呈現。讓學生尋找生活中瓦楞狀紙的應用，如瓦楞紙板、瓦楞狀的紙杯和紙杯套等;讓學生通過觀察，發現這些物品中都有瓦楞的形狀。學生聯系生活中的這些物品，結合課堂實驗會發現，白紙形狀改變后，它的特性發生了改變。

意圖剖析。引導學生通過瓦楞紙板、瓦楞狀的紙杯和紙杯套的應用，明白性能得到改變與優化的材料可以用來制作具有一定功能的物品;在觀察活動中，感受其中的變化。

材料優化。讓學生用手折一折瓦楞紙箱的紙板，這僅僅是一個簡單的觀察，只是一個沒有比較、缺乏體驗的操作。在教學中，我們可以出示瓦楞紙箱，讓學生觀察瓦楞紙板的特點;再用瓦楞紙板做一張凳子，讓學生坐一坐，親身體驗承重能力的變化，十分直觀。

四、提供趣味性材料，開發學生的興趣空間

興趣是探求新知最重要的推動力。教師設計的探究活動必須具有一定的趣味性，充分激發學生探究的興趣。而材料本身的趣味性也能對學生產生較強的吸引力。

教材內容。在活動中，學生通過把白紙和瓦楞狀紙平放在桌子上，用手按一按，感受白紙和瓦楞狀紙的彈性。

意圖剖析。這一探究活動一目了然，低年級的學生看了也是很容易操作的。按一按白紙沒有明顯變化，它不容易彈回去;按一按瓦楞狀紙后會變形，松開手后能恢復瓦楞狀。對低年級學生，重點在體驗到瓦楞狀紙有彈性，不需特別強調彈性。另外，課堂活動重點是讓學生知道白紙折成瓦楞狀后，它的承重能力和隔熱效果變好了。關于“變得有彈性了”這一特性只做簡單了解，生活中似乎沒有典型的例子。

材料優化。在活動中，對“白紙壓一壓”的操作，學生會有所不解，到底是干什么。同樣是白紙和瓦楞狀紙彈性的比較，我們可以讓學生把紙豎起來拉一拉，白紙不容易拉長也不容易彈回，瓦楞紙容易拉長，又容易彈回去，學生能獲得更直觀的視覺體驗。同時，還可以讓每個學生做一個紙彈簧，玩一玩。材料準備簡單常見，制作好玩有趣，學生的興趣會更濃厚。

五、設計開放性材料，拓展學生的思維空間

《義務教育科學課程標準》指出：科學課程應具有開放性，這種開放性表現在時間、空間、過程、內容、資源、結論等多方面。在小學科學課堂教學中，探究材料的開放性，既可促進探究問題的有效性，又可拓展學生的思維空間。在培養學習興趣和習慣的同時，我們也要關注學生思維發展。對低年級學生的思維訓練，要把握好度，做到“跳一跳，摘到‘桃”。

教材內容。《神奇的紙》整節課探究活動所需要的材料是一張普通白紙，A4紙是最為常見的，容易準備。

意圖剖析。圍繞課題，感受白紙經過加工改造后產生的神奇變化，逐步建構“物體具有一定的特征，材料具有一定的性能”的科學概念。

材料優化。在比較白紙和瓦楞紙的承重能力時，如果我們直接出示白紙和瓦楞紙讓學生照樣測試承重，那么這個活動的價值在哪里？僅僅是感受承重力的不同，思維含量不高。而如果給學生一張A4紙橫跨在墩距為15cm的墩上，通過折的方法來改變承重能力，對二年級的學生來說是比較容易的。在幼兒園的科學活動中，一個讓白紙站起來的探究活動，幼兒就已經知道折波浪形的紙。同時，A4紙無論是橫著折還是豎著折都能橫跨在墩上，思考的空間不大。因此，在這個活動中，我們要讓學生真正學會動手動腦學科學，讓每個學生的小腦筋動起來，可以開展一些適合低年級學生的頭腦風暴活動。如，我們讓半張A4紙橫跨在墩距為15cm的墩上，承受訂書機的重量，那么，會更具有挑戰，學生思維會更活躍。半張A4紙，長約21cm、寬約15cm，如果學生嘗試著以紙的寬度橫跨在墩上折，就會發現這樣折是不行的。那么，就要考慮以紙的長度橫跨在墩距為15cm的墩上折，才能完成挑戰。這樣，學生嘗試中發現問題，從而改進操作，不斷地思考。

在科學教學中，開展有效的科學探究，很大程度上取決于探究材料的優化。特別是對低年級學生，要選擇適合他們操作的、能激發探究興趣、發展科學思維的探究材料。沒有準備材料，學生不能進行實驗探究;沒有準備好的材料，學生的探究也很難做到有效探究。對探究材料進行精心準備和優化，能幫助學生開展有效探究，從而提高學生的科學探究能力，發展科學素養。