幼兒科學操作材料數字資源庫的建設與使用

教育部提倡中小學要做好科學教育的“加法”。幼兒教育是基礎教育的基礎，科學教育更應從娃娃抓起。幼幾教師需要積極創設支持幼兒主動探究的學習環境，助力幼兒在探究中認識周圍事物和現象，提升科學核心素養。然而，我們在實踐中發現，幼兒園區域游戲空間中科學領域的操作材料較為匱乏。一方面，教師對如何根據幼幾的興趣提供科學操作材料感到力不從心；另一方面，市場上成套的科學操作材料價格昂貴，多數幼兒園受限于經濟條件，沒有能力購買。針對這一現狀，名園長工作室的十所幼兒園決定共同營造能引發幼兒主動投入科學活動的環境，建設幼兒科學操作材料數字資源庫，以解決幼兒園科學教育資源短缺和利用效率低下的問題，點燃幼兒對科學活動的熱情，充分發揮數字資源在幼兒園課程建設中的積極作用。

一、幼兒園科學教育現狀

（一）科學區空間設置不合理

以工作室十所幼兒園為例，科學活動區的操作空間十分狹小，難以容納充足的材料，教師只是簡單擺放了少量實驗器材和材料，不利于幼兒開展活動。此外，科學區材料擺放無序，缺乏明確的功能分區，嚴重影響了幼兒操作。而且，科學區環境單調乏味，缺乏趣味性和探索性，難以激發幼兒的興趣。

（二）科學區材料投放不夠豐富

科學區材料投放存在明顯的問題。部分科學區材料種類匱乏，不能滿足幼兒多樣化的探索需求。例如，僅提供少量物理實驗材料，缺少化學、生物等相關材料。同時，材料投放沒有充分考慮幼幾的年齡特點和發展水平。對小班幼幾來說，材料可能過于復雜；對大班幼幾來說，材料又太過簡單，難以激發他們深入探究的興趣。在科學操作材料的投放方面，每園僅有5～10種基礎材料，無法滿足幼兒多樣化的科學探索需求。此外，科學教育活動時間相對較短，每周僅1～2小時，這在一定程度上限制了幼兒對科學領域的深入理解和興趣培養。

（三）缺乏有效的科學資源庫

幼兒園科學教育缺乏有效的科學資源庫，具體表現為幼兒科學教育資源單一化、同質化、碎片化等，嚴重制約了幼兒科學教育的廣度和深度，影響了教育成效。具體而言，幼兒園沒有建立科學教育相關的電子資源庫，沒有形成系統的科學內容體系。活動設計沒有充分考量不同年齡段幼兒的認知特點和發展水平，教學方法較為單一，多以教師講解演示為主，幼兒動手操作和自主探究的機會較少。

二、幼兒科學資源庫的內容

幼兒科學領域活動內容可劃分為生命科學、物質科學、地球與空間科學三大類別。基于此，工作室十所幼兒園在科學區，分別圍繞物質科學類、生命科學類、地球與空間科學類數字化資源庫的構建目標，精心投放相關材料，積極營造科學探究環境，并全力推進數字資源庫建設。

（一）生命科學

生命科學是幼兒科學活動的重要組成部分，主要涉及動植物的基本特征、生命周期、生活習性，以及人體、微生物等方面的知識。幼兒在參與生命科學活動時，通過觀察植物的生長變化和了解動物的生存環境，學習尊重和保護生物多樣性，培養對生命的敬畏和愛護之情，進一步探索動物、植物與環境之間的相互關系。幼兒科學操作材料中的生命科學部分，主要聚焦于生物體的結構和功能，以及對生命現象和生命過程的探究。幼兒科學操作材料中的生命科學部分主要涵蓋動植物觀察、生命科學實驗、生命科學教育玩具、生命科學圖書和影像資料等方面，以豐富多樣的形式激發幼兒對生命科學的興趣和探索欲。

1.動植物觀察材料

植物種子、花盆、土壤：用于種植和觀察植物的生長過程，了解植物的基本需求和生長周期。

小動物（如金魚、小烏龜）：用于觀察和研究動物的習性、生命周期，以及它們與環境的相互關系。同時，需要準備相應的養殖工具和飼料。

動植物標本：包括昆蟲標本、植物標本等，讓幼兒能夠近距離觀察動植物的形態結構。

2.生命科學實驗材料

雞蛋、鹽、醋、食用染料：通過溶解雞蛋殼、觀察雞蛋在鹽水中的浮沉等現象，了解雞蛋的結構、膜的作用，以及滲透壓的概念。

白色康乃馨、食用色素、水、透明花瓶：將白色康乃馨插入由食用色素與水混合而成的溶液中，觀察花朵顏色的變化，了解莖的輸導作用。

顯微鏡、放大鏡：用于觀察動植物細胞、微生物等微小生命體，培養幼兒的觀察能力和對生命的敬畏之心。

3.生命科學教育玩具

聲控玩具、光學玩具：這些玩具通常結合聲音、光線等物理現象，模擬生命體的某些行為或特征，如模仿動物的叫聲、發光等，增加幼兒對生命科學的興趣。

磁力玩具：通過磁力作用模擬生物間的相互作用，如動物間的吸引或排斥行為，幫助幼兒理解生命體間的相互關系。

4.生命科學圖書和影像資料

生命科學繪本：以圖文并茂的形式介紹生命科學的基本概念、生物的特征和習性等，適合幼兒閱讀和理解。

生命科學紀錄片：通過生動的影像資料展示生命科學的奧秘和生命的多樣性，激發幼兒的好奇心和探索欲。

（二）物質科學

物質科學主要研究物質的性質和變化，包括光、聲、電、磁、力、運動等基本物理現象，以及物質的形態、性質、變化等。在物質科學活動中，幼兒可以通過各種感官體驗來了解不同材料的特性、物理屬性，以及它們在日常生活中的作用。例如，通過水的浮力實驗、磁鐵的吸力等活動，幼兒可以初步建立物理概念，理解物質世界的奧秘，激發對科學的興趣，培養探究精神和實驗能力。幼兒科學操作材料中的物質科學部分，主要聚焦于物質的性質、變化、相互作用以及其在生活中的應用。這些物質科學操作材料不僅能幫助幼幾了解物質的性質和變化，還能培養他們的觀察能力、動手能力和邏輯思維能力。在使用這些材料時，教師應引導幼兒正確操作，注意安全，確保實驗順利進行。

1.基礎物質材料

水、食用油、鹽、糖：這些基礎物質可用于進行溶解、混合、分離等實驗，幫助幼兒了解物質的溶解性、密度等性質。

塑料杯、玻璃瓶、試管：作為實驗容器，用于盛放和觀察實驗中的物質變化。

小磁鐵、鐵釘：用于進行磁性實驗，讓幼兒了解磁鐵的吸附性和磁性物質的特性。

2.物質變化與狀態轉換材料

冰塊、熱水：通過觀察冰塊在熱水中的融化過程，了解物質從固態到液態的轉換。

干冰、水：在成人監護下觀察干冰在水中的反應，了解物質的氣態、固態和液態之間的轉換。

食用色素、水：通過將食用色素溶解在水中，觀察其顏色變化，了解物質的溶解過程和顏色的混合原理。

3.物質相互作用與力材料

木棍、繩子：用于進行簡單的力學實驗，如拉力實驗、杠桿實驗等，讓幼兒了解力的作用方式和效果。

氣球、小車：通過吹氣球使小車移動等實驗，了解空氣的壓力和力的作用。

磁鐵、不同材質的物體：通過用磁鐵吸附不同材質的物體，了解磁性的相互作用和物質的磁性。

4.物質分類與測量材料

不同材質的小容器：用于進行材料的密度、導電性、導熱性等實驗，讓幼兒了解物質的分類和特性。

天平、量杯：用于測量物質的質量和體積，培養幼兒的測量技能和精確性。

5.輔助材料與工具

放大鏡：用于觀察物質的微觀結構和細節，增加實驗的趣味性和觀察的深度。

記錄紙、彩筆：用于記錄實驗過程和結果，培養幼兒的觀察能力和記錄能力。

（三）地球與空間科學

地球與空間科學涉及地球的基本結構、地形地貌、天氣氣候、季節變化以及宇宙空間等方面知識。在地球與空間科學活動中，幼兒可以了解地球的自轉和公轉，探索不同地形地貌的特點，了解天氣氣候的變化規律，以及初步認識宇宙空間。在幼幾科學教育中，地球與空間科學的操作材料是引導幼兒探索、學習的重要工具。這些材料應既符合幼兒的興趣，又能幫助他們通過直接感知和實踐操作獲取經驗。在選擇和操作這些材料時，教師應根據幼兒的發展水平和興趣需求進行適當調整，確保材料既具有挑戰性又不過于復雜。同時，教師還應提供必要的指導和支持，引導幼幾通過觀察、操作、討論等方式，主動探索和學習地球與空間科學的知識。

地球儀與手電筒：用手電筒代表太陽，保持不動，照射地球儀上的不同區域，讓幼兒觀察并理解晝夜更替現象。

三球儀：由代表太陽、地球和月球的三個小球組成，并有機械聯動裝置。幼兒通過操作三球儀，直觀地感知太陽、地球、月亮三者之間的關系，以及由此產生的一些天文現象，如日食、月食等。

黏土與盤子：幼兒可以用黏土制作出太陽和地球，放在一個如同宇宙的盤子里。通過晃動盤子讓“地球”轉起來，模擬太陽和地球在宇宙中的狀態，從而直觀地感受到地球與太陽的轉動關系。

指南針：幼兒將指南針放在與地面平行的平面上，觀察指南針的指向。簡單介紹地球是一個大磁體，指南針在地球的磁場中受磁場力的作用，所以會一端指南、一端指北。同時說明指南針所指的方向并非正南方，因為地磁兩極與地理兩極存在一定的偏差。

天文望遠鏡：幼兒使用天文望遠鏡進行觀測活動，嘗試觀測較遠的宇宙星系。同時，向幼兒簡單介紹天文臺的作用，激發他們對天文探索的興趣。

顏色區分星球圖片：準備金星、木星、水星、火星、土星、月球等星球的圖片，以顏色區分為主。幼兒通過觀察顏色來辨別星球并叫出名字，還可以討論各星球相對太陽的排列順序等。

月相演示卡：幼兒通過旋轉演示卡觀察月相的變化，并簡單了解月相變化的原因和順序。

三、幼兒科學操作材料數字資源庫的建立

（一）組建教研機制開發資源庫

工作室十所幼兒園積極落實科學教育活動園本教研工作，初步建立了幼兒園科學操作材料數字資源庫。通過區域教研的推動，組建了科學活動資源庫開發主體群。以十所幼兒園為資源線，各園所開展園本教研實踐，分享自身的做法，形成案例集。隨后，其他園所對這些科學案例進行檢驗，在此基礎上不斷修改、實踐，經過刪選、加工，最終形成數字資源庫。在此過程中，幼兒園通過分析現有的教育和科學資源，創設出適合幼兒的操作材料，并確保每種素材都有明確的使用場景和教育價值。

（二）科學數字資源庫內容

構建的數字資源庫包含科學三大核心概念內容，共有100種不同的科學操作材料案例，每種材料案例均配備了詳細的操作材料記錄表。通過對材料進行分類，形成了結構清晰的知識體系，涵蓋生命科學、物質科學、地球與空間科學等多個領域（見圖1）。

四、數字資源在幼兒科學教育中的應用

（一）科學資源庫的收集與整理

十所幼兒園共同構建科學操作材料資源庫，涵蓋了生命科學、物質科學、地球與空間科學三大核心領域的各類案例操作材料資源。幼兒園整合各類科學教育案例，形成系統化的資源庫。教師可通過資源庫獲取適合不同年齡段幼兒認知水平的科學操作材料，便捷地查詢、下載和分享各類科學案例，有助于創設充滿吸引力和探索性的區域環境，讓幼兒在大量的觀察與操作活動中提升探究能力與實踐動手能力。

（二）科學資源庫的實施應用

建立數字資源庫后，教師們將資源庫中的案例應用到自己的班級教學中，不僅優化了教師的材料投放策略，也激發了幼兒的科學探究興趣。例如，在“光影小世界”活動中，教師投放了手電筒、熒光棒、繪本、鐳射紙、剪刀、水晶類飾品等材料，讓幼兒自由探索光影和色彩之間的奧秘。教師通過在資源庫中查詢相關案例和操作記錄表，能非常方便地依據案例內容和操作材料清單進行教學準備。教師反饋表明，資源庫提供的多樣化材料不僅有助于他們更好地設計環境和課程，提高幼兒主動探究科學的興趣，還可以提高幼兒園操作材料的使用率，為兒童提供更加多樣化的學習資源。同時，通過合理的資源配置和管理，可以減輕教師的工作負擔，促使教師將更多精力投入到教學活動中，推動幼兒全面發展。

幼兒科學數字資源庫的構建，實現了對優質科學案例和操作材料記錄表的集中管理與共享。接下來，我們將重點關注幼兒科學操作材料數字資源庫的拓展與深化體驗。針對不同年齡段幼幾設計適宜的操作材料，以適應他們的認知發展水平和學習需求，進一步豐富科學活動的多樣性，擴大三大科學核心領域操作材料的覆蓋范圍。通過整合視頻、互動軟件和實物操作材料等多種形式的資源，形成更加豐富的數字資源庫，為幼兒創造多維立體的學習環境。P