小學科學學習材料選擇的“三性”

【摘要】科學課離不開豐富的實驗材料，材料既是培養學生科學探究能力的載體，又蘊含著教師的教學思想。小學科學課程的設計應當結合學生不同階段的年齡特點，倡導生活化的科學實驗，讓學生在實驗探究中培養科學興趣、提高科學素養。教師應從教學實際出發，選擇代表性材料、調控性材料、結構性材料。教學實踐表明，科學選擇材料，可以幫助學生更好地學習科學，讓學生養成主動探究的意識。

【關鍵詞】小學科學；學習材料選擇；代表性；調控性；結構性

作者簡介：陸慧敏（1990—），女，江蘇省如皋市東陳鎮東陳小學。

科學教學的根本目的在于幫助學生形成科學認知，這與科學學科核心素養是統一的。對于小學生而言，實驗材料很重要。

實驗材料是學生完成科學實驗的載體，是學生科學認知得以建構的基礎。尤其是在核心素養培育的背景下，學生需要親自動手開展科學實驗，親身經歷科學探究的過程。實驗材料還是支撐學生開展科學實驗的基石。借助實驗材料，學生可以認識事物，了解事物的本質，感受科學與生活的聯系，體驗科學的價值［1］。有了合適的實驗材料，科學課堂將會更加豐富，并將能夠有效調動學生的探究興趣，讓學生的思維能力在實驗中得到良好的鍛煉。

教師的教學理念是決定教學行為的關鍵因素。教師在設計與實施科學教學時，應當讓學生真正成為主體，讓學生對實驗材料進行判斷、利用與加工。學生發揮主體作用，有利于他們接受科學知識、發展科學學科素養。

一、選擇代表性材料

同一個科學實驗可選擇的材料是多樣的。怎樣的材料能促進學生形成更深刻的科學認知呢？在選擇可選實驗材料時，教師應當考慮以下兩點：第一，該材料在實驗中是否有用；第二，該材料在使用中是否會造成爭議。這樣，學生才能在代表性材料的輔助下開展高效的科學實驗，從而達到事半功倍的效果。

判斷實驗材料是否具有代表性，有以下基本原則。第一，看實驗材料是否與學生的生活有密切聯系。通常情況下，實驗材料與學生生活的聯系越密切，就越具有代表性。第二，看實驗材料是否能夠為學生所加工。通常情況下，在學生熟悉的生活材料當中，有些并不容易被加工，不宜成為實驗材料。第三，看學生能否對實驗材料進行分析與推理。分析與推理是形成科學知識、提高科學認知水平的關鍵。

以“食物包裝上的信息”的教學為例。首先，筆者通過布置課前任務，要求學生收集食物包裝。通過分析學生的收集結果，筆者發現如下問題。第一，學生收集到的食物包裝品種太多，五花八門。第二，學生收集到的食物包裝上包含大量信息，其中大部分與教學無關，可能會對實驗探究產生干擾。第三，學生收集到的部分食物包裝上沒有出現生產廠家和生產日期。針對這些問題，筆者及時調整教學思路，引導學生對包裝信息完整的“老爸豆腐干”和包裝沒有出現生產廠家、生產日期的食物進行觀察和對比。在觀察、對比及小組討論中，學生逐漸認識到購買食物時應當及時查看生產廠家、生產日期等必要信息。

其次，筆者為學生提供真空食物包裝袋、透明食物包裝袋、不透明食物包裝袋等選擇性材料，引導學生思考以下問題：“食物為什么會有這么多種不同的包裝呢？我們從食物包裝上能獲得哪些信息呢？一般的食物包裝上有哪些信息呢？”

再次，筆者引導學生列表記錄幾種食物的信息（如表1所示）。

最后，筆者引導學生根據表1，觀察保質期最短和最長的兩種食物，比較這兩種食物的特點、包裝、保存條件、配料，從而分析是什么因素讓這兩種食物的保質期有如此差別。

在這一教學過程中，筆者讓學生對包裝信息完整的“老爸豆腐干”和包裝沒有出現生產廠家、生產日期的食品進行觀察和對比，實際上是在有意識地引導學生將注意力集中到與科學實驗相關的內容上來。這樣，學生能夠有意識地在鎖定實驗目標的基礎上，對所擁有的材料進行充分加工。此外，筆者讓學生列表記錄幾種食物的信息，實際上是在有意識地引導學生通過閱讀食物包裝上的信息，了解食物的原料組成、營養成分、保存方法、保質期，從而為學生選擇食物提供幫助。

又以“壓縮空氣”的教學為例。筆者組織學生開展實驗，用注射器抽進空氣，然后用橡皮堵住注射器管口，將活塞下壓，記錄觀察結果，從而感受“空氣被壓縮”。在實驗的過程中，有的學生猜測被壓縮的空氣可能會跑到橡皮里。筆者花費不少時間解釋，也未能讓學生理解空氣占據空間的原理。

在課后，筆者進行深刻的反思，認為實驗出現問題的原因可能在材料的選擇上。此外，筆者還發現學生在學習科學知識的過程中，善于想象、敢于推理，盡管他們的生活經驗和知識基礎有限，導致他們的猜想與推理并不一定正確，但這恰是學生在學習科學知識過程中表現出來的合理“前概念”。對于這些“前概念”，筆者特別重視。在這種情況下，實驗材料的選擇就需要強調引導學生將注意力集中到所探究的問題上，而不是讓學生過于發散思維。這樣，科學教學的效率就會顯著提高。

于是，在下一堂實驗課上，筆者直接將注射器的針頭用焊錫堵住。通過這樣的改進，學生在觀察實驗現象時，就不會產生“被壓縮的空氣可能會跑到橡皮里”這樣的想法。

筆者進一步分析發現，當改進實驗材料后，學生更多地將注意力放在空氣體積的變化上，實驗教學的效果得以提升。可見，在實驗材料的選擇上，教師要立足科學概念，通過材料來激發學生的科學探究欲望，幫助學生減少科學探究的阻礙。

二、選擇調控性材料

應用調控性強的實驗材料，可以讓學生有效聯系已學知識，調動學生進一步學習的積極性。實驗材料的調控性，是指教師可以通過實驗材料調控學生的興趣、探究動力、發現問題的能力、分析問題的能力、解決問題的能力等。當實驗材料與教師的教學具有很高的契合度時，教師就可以充分利用材料來調控學生的科學實驗進程，從而讓實驗材料的調控性發揮作用。在選擇實驗材料時，教師要合理使用調控性材料，將學生的探究積極性調動起來，推動學生積極發現問題、尋求解決問題的方法，促進學生深度學習［2］。

以“土壤中有什么”的教學為例。筆者充分利用材料的調控性引導學生開展實驗，并引導學生完成“土壤觀察記錄表”（如表2所示）。

首先，筆者引導學生在校園里挖一塊土壤，并用容器裝好，將土壤帶回教室。有的學生發現，土壤是有氣味的；有的學生看見了土壤中的小草和小蟲；還有的學生發現土壤摸起來濕濕的。

其次，筆者引導學生把土壤倒在一張白紙上，先用肉眼觀察土壤，再借助放大鏡進行觀察。

再次，筆者引導學生把土壤晾干、捻碎，用牙簽把土壤顆粒分開，借助放大鏡仔細觀察土壤顆粒的大小。

最后，筆者引導學生把水倒進盛有土壤的容器里，用小棒攪拌后靜置，觀察、記錄土壤的變化。在實驗的過程中，有的學生發現土壤中有許多小石子和沙，有的學生發現攪拌土壤會產生氣泡，還有的學生發現土壤靜置后會產生分層。根據觀察和實驗，學生認識到土壤是沙、小石子、黏土、腐殖質、水和空氣等物質的混合物。

在上述教學案例中，筆者引導學生先觀察土壤，再利用牙簽把土壤顆粒分開，最后倒水改變土壤的干濕程度，這不僅是對實驗材料的有效調控，還是對實驗進程的有效調控。借助土壤這一材料的調控性，筆者能夠充分把握課堂的進程，在培養學生探究能力的同時，有效推動學生科學素養的發展，取得較好的實驗教學效果。

三、選擇結構性材料

材料的準備、選擇與應用，無疑是生成高效科學課堂的關鍵［3］。此外，生成高效科學課堂還有一個重要的前提，即實驗材料的結構性。具有結構性的實驗材料在被使用期間，能夠幫助實驗者揭示一定的自然現象或某種自然規律。從這一角度來看，具有結構性的材料，能夠幫助學生建立事物之間的聯系，有效發展學生的科學思維。有時，部分教師為了保持學生在課堂上的探究興趣，可能會忽視實驗材料的結構性。因此，在選擇科學實驗材料的過程中，教師要充分分析材料的結構，讓材料發揮作用。通過教師的選擇，材料能夠在相互作用下呈現不同的實驗效果，從而引導學生發現問題、探究問題。

以“比較水的多少”的教學為例。筆者發現，學生的思維具有局限性，他們普遍只根據水位的高度來比較水的多少，并未考慮到盛水容器的大小等其他變量。對此，筆者組織學生開展如下實驗。

首先，筆者為學生發放不同大小的杯子、筆等材料。其次，筆者引導學生猜想這些杯子的盛水量。再次，筆者引導學生利用這些結構性材料開展實驗。有的學生用一個小杯作為衡量的標準，看大小不同的杯子分別能裝滿幾小杯水，從而比較水的多少；有的學生自制刻度杯比較水的多少。最后，學生通過實驗發現，比較水的多少不能只看水位高度。

分析上述教學案例可以發現，選擇具有結構性的材料開展科學實驗，能夠讓學生在完成實驗的過程中透過科學現象看到科學本質，從而幫助學生培養良好的科學素養。

結語

綜上所述，在小學科學教學中，科學實驗材料的選擇與利用很重要。從提高科學學科教學質量的角度來看，教師要借助生活中常見的材料，引導學生觀察、比較、思考和分析，既要幫助學生了解生活中常見材料的基本特征，又要幫助學生掌握科學研究的方法，讓學生學會利用材料提升科學素養［4］。

【參考文獻】

［1］李權.選用合適材料提高小學科學實驗學習的有效性［J］.小學科學（教師版），2018（3）：26.

［2］朱春燕.小學科學“結構性實驗材料”促進深度學習的研究［J］.學苑教育，2023（14）：39-41.

［3］徐增良.巧用生活材料凸顯生命課堂：小學科學學習材料的有效制作［J］.小學科學（教師論壇），2012（1）：38.

［4］顏世萍.為小學低年級學生的科學學習搭建腳手架：教科版《科學》二上《不同材料的餐具》一課的教學實錄［J］.江蘇教育，2021（9）：57-62.