在實驗探究活動中充分發揮材料的教學價值

◇朱麗花（江蘇：常州市丁堰小學）

實驗探究活動是小學科學的主要學習方式，材料是實驗探究活動的重要載體，好的活動課程建立在對材料的結構性整合上。在實際教學中，有結構地選擇和利用材料可以讓實驗探究達到事半功倍的效果。教師在準備實驗材料的過程中，除了自己可以選擇和利用有結構的材料，還可以指導學生搜集生活中的材料、選擇并對材料進行改造，充分發揮材料的教學價值。那么具體教學中應該怎樣選擇和利用材料，發揮材料的教學價值呢？我認為可以從以下幾方面展開實踐研究。

一、引導搜集材料，激發學生探究興趣

小學課程標準強調要從學生熟悉的日常生活出發，讓學生親歷動手動腦等探究過程。學生對周圍的世界天然具有強烈的好奇心與探知欲。因此，教師在教學過程中應注意將課堂探究活動與小學生的生活實踐聯系起來，引導學生關注生活，搜集生活中的材料，用于課堂探究活動，培養學生的主觀能動性，激發學生的探究熱情。梳理一下學生可以參與準備材料的課例，主要可以從以下兩方面來激發學生的探究興趣。

（一）就地取材，激發學生觀察興趣

布魯納認為：“學習的最佳激勵是對學習的材料感興趣。”學生對大自然具有天然的探知欲，大自然中包含著各種各樣的材料，其中，隨處可見的莫過于植物、動物等。因此，在研究到植物、動物、自然、地球、宇宙等相關課例時，學生會格外感興趣，尤其對于材料本身。如在教學《植物開花了》一課時，教材中通過比較黃瓜花和番茄花的不同，從而認識花的結構，以及雄花和雌花的結構。在實際教學中，為了凸顯學生的主體地位，增強學生的參與意識，可以安排學生帶各種花到課堂上來，通過解剖花的結構，小組成員之間比較各種花的結構，來認識花的各個部分。學生在實地采集花卉的過程中，不僅可以養成觀察自然的習慣，還可以了解到各種花卉的生長環境、生長習性等特點。這樣，學生再回到課堂上來，就有更多的興趣進行交流，更容易建構新的知識點。

（二）廢舊材料，助力實驗教學

教材上有些拓展型的內容，由于課時的限制，課堂上并不能及時完成，雖然學生配有相應的學具袋，學校實驗室也有課本對應的標準器材，但是有些器材，如燒杯等比較專業，學生只能在上課時接觸到，不利于學生課后開展持續探究。學生周圍除了有各種自然材料，還有很多生活中產生的廢棄材料。如：各種瓶瓶罐罐、紙盒、布料、線材等等。這就比較適合拿來做這一類的拓展型的實驗探究。如在教學《浮力》時，可以引導學生利用生活中的材料，如礦泉水瓶、吸管、回形針、水等自制簡易“潛艇”。學生在利用自己搜集的材料自主探究的時候，興趣高漲、思維集中，且沒有同學的干擾，可以更加集中地思考，掌握物體漂浮的秘密。又如在教學《做一個蒸汽小船》之后，教師在課堂上帶領學生，經歷問題提出、前期研究、方案設計等環節，讓學生利用身邊易獲取的紙盒、口服液瓶子、鐵絲、蠟燭、熱熔膠、防水鋁箔紙等材料，自制蒸汽小船，帶到課堂上來比較、測試，然后小組討論，交流改進方案，再繼續回去用搜集的材料進行改進，最終做出相對完善的蒸汽小船。這類利用搜集到的廢棄材料進行科學探究實驗的方式，能讓學生明白，工程制造并非那么遙不可及，利用身邊的廢舊材料同樣可以完成。

教師在教學過程中讓學生搜集材料，設計活動時要優先考慮學生身邊隨手可得的自然材料、廢舊材料等，讓學生利用生活中經常接觸到的材料進行實驗，學生就能體會到科學就在身邊，激發學生的探究興趣，養成生活與科學密切相關的意識。

二、選擇有結構的材料，增強學生的動手能力

蘭本達教授在《小學科學教育“探究—研討”教學法》一書中首次提出了有結構性的材料的概念。她指出：“科學教學中的材料結構的概念，是指內在的關系——一種和自然界的現象相關聯的形式。”通俗而言，材料的結構性指的是各個材料之間、材料與教學內容和教學目標之間具有密切相關的聯系，它不是雜亂的材料呈現，學生無從下手，不敢下手。因此，教師在教學中，設置有結構的材料，使學生對材料的順序理解清晰、對材料和探究目標的關系理解透徹，會更容易掌握如何展開探究、如何動手操作，能更順利地完成實驗探究，動手能力得到充分的鍛煉。

（一）材料的選擇要有代表性

材料之間、材料與教學內容和教學目標之間的聯系要密切。材料要貼合教材目標與學生的認知規律，應避免隨意配置實驗材料。教師要精選最能達到教學目標的實驗材料，符合學生的認知規律與思維習慣。這樣，就能更好地促使學生動手完成實驗探究。如：教學《植物的葉》一課時，在分辨相同點和不同點的時候，教師準備了各種各樣的樹葉，歸納特征太多，學生容易混淆。如果教師有意識地準備結構相同、顏色不同、形狀不同的葉子給學生，學生會較容易找出規律。

（二）材料的出示要有層次性

如在第一次執教《點亮小燈泡》一課時，如果課前就將小燈泡、導線、電池擺放在桌子上。課堂中，學生一直盯著桌子上的材料躍躍欲試，無心聽講，教師讓學生觀察小燈泡的結構，他們卻迫不及待地拿起電池、燈泡，嘗試點亮小燈泡，沒弄懂原理，結果就是無效操作，沒有發展任何動手能力。這樣的現象揭示了材料出示的問題，如果能夠把材料放在教師處，學生才能認真聽講。而如果在觀察燈泡結構環節，再出示燈泡，學生就會集中注意力觀察燈泡結構。然后，師生交流猜測連接方式，最后再出示電池、導線等材料，學生依據剛才認識的燈泡結構知識，以及基于這個知識對燈泡連接方式的猜測，去動手連接燈泡，這才是一個有思維、有探究的動手操作過程。只有所有的操作都有理有據，才能鍛煉學生的動手能力。

三、鼓勵創新材料，提高學生的思維品質

科學的學習提倡以培養和解決問題的能力提升為目標，培養學生的高階思維品質。教學中有意識地指導學生改造材料、創新材料，能夠鍛煉學生的發散性思維，拓展學生的思維深度，能夠培養學生運用批判性思維對知識進行梳理，建構反思能力，學生的思維品質得到提升。

（一）鼓勵創新，提升學生的思維深度

在教學中，教師可以鼓勵學生對現有材料進行改造，使教具使用更加便捷，或者引發的現象更具有代表性，更有利于學生對科學概念的理解。學生在改造材料、重新探究的過程中，思維的深度得到了發展。如在教學《肺和呼吸》一課中的肺活量測試的環節活動時，教材上的裝置需要2～3 個人合作完成，而且在操作的過程中，瓶子須倒置入水槽。在測量瓶倒扣入水，或者在將彎頭吸管插入倒置瓶口時，瓶口容易脫離水面，導致實驗測試數據不準。教師在教學時，可以利用好這個教學資源，讓學生用書上的建議裝置測試的數據和標準肺活量測試儀的數據做比對，引發學生深度思考：“為什么肺活量裝置測試的數據不準？如何解決？”經過思考，學生對實驗裝置進行了改進，一人即可操作，避免了將測試瓶倒扣入水槽，從而解決漏水而導致數據不準的問題。具體操作方法為：自制兩個連通的肺活量測試瓶，學生對著吸管吹氣，水由一個測量瓶流入另一個測量瓶，從而讀出讀數。下一次測量時，再向另一個測量瓶吹氣，如此循環，就可以反復測量。

（二）修正材料，鍛煉學生的批判性思維

教材中出示的材料并不都是完美的，教學中往往還會出現一些有爭議的材料。學生在自主設計實驗方案的過程中，所設計的初步方案也是不完美的，學生基于這些不完美的方案，會產生解決材料問題的原動力，學生在基于初步方案，交流質疑，完善實驗方案的過程，也是學生批判性思維的體現，這也是科學素養的體現。如教學《聲音的傳播》一課時，對于液體的聲音傳播實驗，原本設計是用手拎著裝有播放器的密封袋懸掛入水中，驗證聲音可以通過液體傳播出來，但是有學生指出，也有可能是通過繩子（固體）傳播出來的。這是學生批判性思維的體現。于是，學生思考，如何才能排除繩子（固體）對實驗的干擾，得出的結論是：要去掉繩子，只能觀察密封袋在水中下降過程中聲音的變化。

四、開發多元化的材料，拓寬學生的知識視野

課堂不是教學的終點，學生的學習需要從課堂延伸到課后，讓學生始終保持學習的熱情，滿足學生終身學習的需要。教師對于材料的選擇不應只局限于課堂上的標準器材，還應借助于大自然、社會資源以此來全方位地拓寬學生的知識視野。以下途徑也可以作為科學研究的材料補充方式。

（一）來自大自然的材料

螞蟻喜歡吃什么？鳳仙花的花瓣有幾個？這些問題很簡單，但是恐怕沒有幾個人能回答出來，為什么？因為它們太常見了。這其實和我們平時的觀察習慣有關。教學這一類涉及生物學的知識時，我們就不能局限于課堂的材料，而要將學生帶到大自然中去，讓他們學會觀察大自然中的材料，養成科學的觀察記錄習慣。指導學生將觀察滲透到平時的點點滴滴，時刻觀察身邊的事物，如螞蟻吃什么、周圍的植物分別叫什么、葉子有什么特點、花朵有什么特點、種子有什么特點等，不知不覺中拓寬學生的科學知識面。

（二）來自社會資源的材料

教師也應該充分利用周圍多元化的資源作為材料補充。如動物養殖園、植物種植園可以更好地幫助學生觀察動植物的生長狀況；科普園、科學博物館可以幫助學生認識最前沿的科學技術；氣象站等則可以幫助學生認識氣象員所播放的各種天氣要素。這些材料不僅可以拓展學生的知識視野，還可以將學生的科學認識升華到對保護社會環境的責任感上來。

綜上所述，小學科學的探究材料要從圍繞探究目標的實現、科學素養的養成出發，進行合理選擇和利用、創新和改造。教師要激發學生的探究興趣，促進學生主動探究，發展學生的思維品質，拓寬學生的知識面，培養學生求真、求實、敢于批判、勇于探究的科學精神。