優化科學活動材料 助力學生深度探究

摘 要：探究活動是小學科學課程的主體活動，更是培養學生科學素養的載體。教師有針對性地優化活動材料，能引領探究自主、有效、深入，更好地發揮探究式學習的教育功能。作者結合多年教學實踐，發現優化材料的便捷性、直觀性和結構性能促進學生探究活動更自主、更有效、更深入。

關鍵詞：小學科學；活動材料；深度探究

中圖分類號：G424" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2097-1737（2024）04-0071-03

小學科學課程是義務教育階段一門以培養學生科學素質為目標的課程。科學探究是學生學習掌握基礎科學知識和技能、培養科學興趣和思維習慣、弘揚科學精神的主要途徑。但在當前的科學課堂上，學生探究學習的質量普遍不高，很多活動僅停留在表面，沒有取得預期的效果。為解決上述問題，在日常的教學活動中，教師可采取提高材料的便捷性、直觀性、結構性的方法，助力學生深度探究。

一、提高材料的便捷性，促進學生自主探究

（一）善用“簡化”材料，引導學生自主活動

在實驗教學中，教師為學生準備材料是為了讓學生操作、觀察和思考。因此，活動裝置和材料除了能方便學生操作外，還要能引導學生自主活動[1]。“簡化”并不是簡單地刪減器材，而是減少學生無效操作的時間，簡化教師無效的講解，節約更多的時間讓學生自主活動。

案例1：五年級（下冊）“擺的研究”一課，需要同時研究“擺的快慢和擺錘重量及擺繩長度的關系”。在實際操作過程中，筆者發現學生在繩子的打結和取一倍長、兩倍長、三倍長上面花費了很長的時間，有些學生還不能正確改變擺繩長短，需要教師就“如何改變擺繩長短”做說明，導致整個活動時間拉長，而后觀察和研討階段草草了事，沒有達到預期的教學目標。

為了能讓活動操作更簡化、更具引導性，為學生留出充足的觀察和研討時間，筆者對原有裝置（如圖1）做了改進（如圖2），把原本上面的木棒改成扁平的PV管，根據繩子長度在管上標注一倍長、兩倍長、三倍長，且鉆孔后插上銅棒，并在繩子的終端系上一個小墊圈，便于扣在銅棒上。這樣，學生在研究

“擺的快慢與擺繩長度關系”時，只需一拉一扣就可以改變和固定擺繩的長度。此外，學生一看到材料，不需要教師講解，就能自主完成探究活動，大大縮減了活動時間。在后面對數據的分析上，因為有了充足的時間，分析和研討也就更充分。

（二）巧用“陌生”材料，引導學生自主發現

有時候改進材料，不一定需要做到如何精美、如何創新，改進的靈感往往來源于上一堂課學生的反饋。在探究活動中，一些材料會經常出現在學生面前，如燒杯、水槽等。當這些材料突然有了變化，成了“陌生”

的材料，學生就會特別關注，有關注就會產生自主探究的沖動，進而會主動思考，發現其中的問題，并探究現象產生的原因[2]。

案例2：在“用橡皮泥造船”一課中，為了方便學生更好地測試小船，教師將燒杯改成了水槽，雖然方便操作，但學生很難觀察到水位的變化。所以完成活動時，學生的發現僅停留在“我們的船造得內部空間大一點可以裝更多貨物”，卻很少觀察到，裝載不同貨物時水位上升的幅度是不同的。

為了便于學生更自主地觀察，筆者在水槽一側貼上一條防水刻度條（如圖3）。一個簡單的操作便可以引發學生對這個刻度條的關注。當教師提問：“還有其他新的發現嗎？”學生自然就會從刻度條觀察到，隨著載重量的增加，水位是不斷上升的，從而為后面對排開水量的研究作鋪墊。當然，為了使水位變化效果更明顯，教師還可以在水中添加染色劑。

二、提高材料的直觀性，促進學生有效探究

（一）呈現直觀模型，使學生獲得感性認識

學生對事物的認識以感性認識為主。在具體實踐中，很多知識點的概念和規律都很抽象，常規的教學手段很難讓學生有效獲得感性認識。自制教具有很強的科學特色。教師可以把課本中抽象的理論知識直觀化、形象化，用形象、逼真的自制教具來演示，幫助學生獲得感性認識[3]。

案例3：以“我們是怎么聽到聲音的”一課為例，耳朵內的結構非常復雜，又難以觀察。學校現有的模型只能呈現形狀但不能看到具體振動傳遞過程。因此，筆者所在學校一位教師設計了兩個直觀模型。聽小骨是人體內最小的三塊骨頭，位于人的中耳，鼓膜內側，與鼓膜相連。隨著聲波進入耳道，鼓膜將聲波轉化為振動，進而帶動聽小骨振動，聽小骨將振動傳遞給內耳。聽小骨模擬學具（如圖4），用三個相互接觸的乒乓球模擬“聽小骨”與橡皮膜模擬的“鼓膜”緊貼。在“耳道”另一側敲擊小鼓，可以觀察到“聽小骨”隨著“鼓膜”的振動而振動。這很好地體現了聽小骨傳遞振動的功能。

耳蝸是螺旋形骨管，內部結構較復雜。耳蝸骨管分成上下兩部分，兩管中充滿外淋巴液。外界聲波通過淋巴液而震動蓋膜，蓋膜又觸動了毛細胞，最后由毛細胞轉換成神經沖動經聽覺神經而傳到聽覺中樞。具體設計如下：以實物展現耳蝸（如圖5），用大蝸牛殼模擬耳蝸，耳蝸內裝有導電性良好的濃鹽水模擬耳蝸內的液體，用二極管和簡單電路模擬神經系統。隨著聽小骨的振動傳來，耳蝸內液體震蕩，二極管時亮時滅。模擬耳蝸振動轉化為聽覺信號，由聽覺神經傳遞給大腦，人就聽到聲音了。

（二）采集真實數據，助推學生有效研討

在探究活動中，數據采集的正確性或者規律性往往能方便學生更快地得出實驗結論。但是在平時的課堂實驗中，由于材料或學生操作不規范等問題，經常出現無效數據或誤差較大的數據，這不僅延長了學生操作的時間，還給學生分析數據造成了干擾。適當地對原有材料進行改進，可以減少很多無效數據或大誤差數據的產生。有了真實的數據，學生才能更好地去分析，展開有效的研討[4]。

案例4：在四年級（上冊）“讓小車運動起來”一課中，原本為了防止小車沖出桌面，需要學生用手在桌子邊緣擋住，但在實際操作中會出現車子沒到邊緣就被按住的問題，從而影響數據的準確性。為了便于四年級學生操作，教具增加了一個定滑輪裝置（如圖6），這個裝置既解決了讓小車停下來的問題，又解放了學生的雙手，還能減少繩子與桌子的摩擦，使數據更準確。但新的問題又出現了：由于加了定滑輪，繩子與桌面間的摩擦幾乎沒有了，另外，由于有些桌子本就不平，有些組用一個墊圈就能讓小車運動起來，不方便學生理解“一定的力才能讓小車運動起來”，把墊圈改太小又不便于學生操作。綜合后面“幾個墊圈能讓小車運動起來”時小車不能跑直線的問題，給小車加重（如圖7）是能完美解決問題的辦法。但也不是簡單地加重，而是要在反復調試過程中探索加多重效果是最好的。所以，教師在為學生準備器材時，需要不斷地做下水實驗，最終目的是減少由于器材原因而出現的數據不準確問題，方便學生對整體數據的分析，提升探究效率。

三、提高材料的結構性，促進學生深入探究

（一）設計“矛盾”結構，激發學生探究欲望

不同的材料預示著不同的現象。在對一個活動研討一致時，教師再呈現與該探究活動看似相似，實則不同的材料，在教材內容和學生求知心理之間制造一種“不協調”，可以使學生原有認知與眼前現象發生強烈的沖突，從而使其提出科學問題，激發進一步探究的欲望[5]。

案例5：五年級（下冊）“擺的研究”一課主要是研究“擺的快慢與什么因素有關”。在學生研討得出了“擺的快慢只與擺繩的長度有關，與擺錘重量無關”的結論后，課堂教學并沒有結束。此時，教師拿出兩個繩長一樣、擺錘長短不一樣的擺（如圖8），讓學生猜一猜二者擺動的快慢是怎樣的。幾乎所有學生都認為兩個擺擺動的快慢是一樣的，因為在前面的活動中學生已經得到了結論：擺的快慢只與擺繩長短有關，與擺錘重量是無關的。在學生猜測完后，教師再讓學生用前面活動的方法證實自己的猜想是否正確。學生通過實驗驗證發現：擺錘短的那個擺擺動得快，擺錘長的擺擺動得慢。這時候學生就會質疑，為什么會這樣？教師在學生探究欲望最強時，提出：“通過這個活動，你有什么新發現？又產生了什么新的問題？”學生踴躍地舉手。有的學生認為“擺擺動的快慢可能還與擺錘的長短有關”，有的學生則質疑今天得到的“擺擺動的快慢與擺繩長短有關”是否完全準確等。在一堂課即將結束時，教師適當設計“矛盾”結構，能讓學生產生一種強烈的探究欲望，還能為下一節課的探究做好鋪墊。

（二）設計“放大”結構，強化實證意識

在科學實驗中，并不是所有的現象都是顯而易見的，有些現象不明顯，有些很微小。教師只有將這些微小或不明顯的現象放大，才能使學生進行下一步探究。在科學教學中，教師通過對已有材料的組合，把原本并不明顯的實驗現象變成定量的數據分析，不僅能放大實驗現象，還能增強學生的證據意識。

案例6：在“用橡皮泥造船”一課中，雖然通過帶刻度的水槽條能發現，隨著載重量的增加，水位上升更多，猜測排開的水量更大，但如果載重量相差不大，效果并不是很明顯。用數據來證明猜想，更能增強學生的實證意識。

在這個活動中，筆者用大的溢水燒杯和量筒組合在一起，做成一個排開水量的放大裝置（如圖9），為了看得更清楚，分別在水中加入染色劑，便于學生觀察。不同載重的小船放到溢水燒杯中，排開的水就會流入量筒。讀出量筒的讀數就能知道具體排開的水量。教師通過已有兩個裝置的組合達到更好的實驗效果，能夠增強學生的實證意識。

四、結束語

總之，教師要依據教學目標及現有的實驗材料，改進或自制教具學具，呈現相應的有利于學生探究的器材，利用器材調控學生的思維，在課堂上將科學實驗的教學價值最大限度地發揮出來，進一步激發學生的探究熱情，引導學生用教學具經歷活動，用活動帶動思維，用思維改善活動，使探究活動層層推進、有序進行。這樣的科學課堂使學生真正成為探究活動的主體，并在深度探究中不斷地提升科學素養。

參考文獻

喻伯軍.小學科學教學關鍵問題指導[M].北京：高等教育出版社，2020.

張紅霞.科學究竟是什么[M].北京：教育科學出版社，2003.

祝守宏.例談小學科學實驗器材改進與準備原則[J].天津教育，2020（27）：177-178.

章杰.對小學科學教材中部分實驗器材的改進與思考[J].實驗教學與儀器，2020，37（Z1）：123-126.

李文霞.基于科學思維的小學科學教學探析[J].考試周刊，2023（46）：19-22.

作者簡介：沈國飛（1982.8-），女，浙江德清人，任教于浙江省湖州市德清縣舞陽學校，一級教師，本科學歷，德清縣教學能手，德清縣十佳優秀教師。