提供有結(jié)構(gòu)的材料讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究

1、提供有結(jié)構(gòu)的材料讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究蔡 海 軍（湖南省第一師范學(xué)校 數(shù)理系，湖南 長(zhǎng)沙 410002）目前，我國(guó)小學(xué)科學(xué)課程改革正緊鑼密鼓地進(jìn)行著。科學(xué)（3-6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)作為這次小學(xué)科學(xué)課程改革的指南，確立了六個(gè)重要的基本理念,其中之一是:科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心。提出了科學(xué)探究既是小學(xué)科學(xué)教育的目標(biāo)（三大目標(biāo)之一），又是小學(xué)科學(xué)教育的內(nèi)容（五大內(nèi)容之一）。那么，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中怎樣去貫徹“科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心”這一課改理念，有效地組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究呢？值得研究的問(wèn)題很多，這里僅就探究材料的提供進(jìn)行探討。我們知道，所謂“探究”即探索研究，在科學(xué)課中是讓學(xué)生充分利用自己的感官，通過(guò)親自動(dòng)

2、手操作（還包括眼看、鼻聞、耳聽(tīng)甚至舌嘗）、動(dòng)腦思考去探索研究教師提供給他們的有結(jié)構(gòu)的材料，從中受到科學(xué)啟蒙教育。很明顯，要組織學(xué)生有效地進(jìn)行科學(xué)探究，前提是教師必須為他們提供有結(jié)構(gòu)的材料，否則，學(xué)生的探究就有如無(wú)米之炊、無(wú)源之水，一切免談。那么，什么是有結(jié)構(gòu)的材料？如何準(zhǔn)備有結(jié)構(gòu)的材料？怎樣呈現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的材料？下面具體談?wù)勎业目捶?。一、有結(jié)構(gòu)的材料要“多性”具備“有結(jié)構(gòu)的材料”是美國(guó)哈佛大學(xué)研究生院教育學(xué)教授蘭本達(dá)女士在她創(chuàng)立的“探究研討”教學(xué)法中提出來(lái)的，它可以指具體的實(shí)物（包括模型、標(biāo)本等），而且常常是多種實(shí)物的有機(jī)組合，當(dāng)然也可以指虛擬的情境（下面我要談及的是實(shí)物材料）。具體來(lái)說(shuō)，具備如下

3、幾個(gè)特性的材料（組合）就是有結(jié)構(gòu)的材料。1.科學(xué)性所謂“科學(xué)性”即指材料應(yīng)該蘊(yùn)涵著比較典型的科學(xué)概念，學(xué)生通過(guò)使用這些材料，能揭示有關(guān)自然現(xiàn)象之間的科學(xué)規(guī)律（可以是材料本身體現(xiàn)出來(lái)的，也可以是材料之間相互作用產(chǎn)生的）。如氣球這種材料，用在空氣在哪里一課的探究中，往往使學(xué)生發(fā)現(xiàn)很多種借助于它認(rèn)識(shí)空氣存在的途徑。另外，科學(xué)的材料必須避免誤導(dǎo)學(xué)生，如果材料引起學(xué)生過(guò)多的關(guān)注無(wú)關(guān)現(xiàn)象，甚至使他們產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，材料就沒(méi)有科學(xué)性可言了。如一位教師在執(zhí)教壓縮空氣時(shí)，讓學(xué)生玩注射器，玩的過(guò)程中提出要學(xué)生將注射器吸好空氣，并把出口用橡皮堵上，試圖讓學(xué)生體驗(yàn)“空氣可以被壓縮”，但學(xué)生描述現(xiàn)象時(shí)，卻認(rèn)為空氣跑到橡

4、皮的小孔里去了。而另一位教師在上這一課時(shí)，將針頭套在注射器上，并把針孔焊死，結(jié)果沒(méi)有一個(gè)學(xué)生認(rèn)為空氣跑了，有效地避免了學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。所以，“有結(jié)構(gòu)的材料”首先必須具備“科學(xué)性”。2.趣味性所謂“趣味性”即指提供的材料富有吸引力，能激起學(xué)生強(qiáng)烈的探究興趣，通過(guò)這些材料的使用，能帶給不同水平的學(xué)生不同層次的體驗(yàn)和經(jīng)歷。著名的特級(jí)教師路培琦在上公開(kāi)課爬行動(dòng)物時(shí)用活龜、活鱉、蛇的標(biāo)本等做材料，當(dāng)學(xué)生走進(jìn)教室時(shí)，他們既驚又喜，一下子圍到自己小組那張桌子旁七嘴八舌地議論開(kāi)了，似乎根本沒(méi)把幾十位聽(tīng)課的老師放在眼里。上課鈴響了，學(xué)生很快都坐好，但那一雙雙眼睛都不愿離開(kāi)他們面前的小動(dòng)物。很明顯，路老師提供的這

5、些材料極大地激起了學(xué)生的探究興趣，是“有結(jié)構(gòu)的材料”。3.啟發(fā)性所謂“啟發(fā)性”即指提供的材料能讓學(xué)生的思維碰撞出火花，能啟發(fā)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、找出規(guī)律，最有利于學(xué)生形成正確的認(rèn)識(shí)。如水的浮力的教學(xué)，當(dāng)學(xué)生探究“物體在水中為什么有沉有浮”時(shí)，用橡皮泥做探究材料就富有啟發(fā)性：當(dāng)學(xué)生把橡皮泥捏成團(tuán)塊時(shí)它沉入水底，把沉入水底的橡皮泥撈出再捏成小船狀時(shí)它又浮在水面上。再如路培琦老師上爬行動(dòng)物時(shí)，當(dāng)學(xué)生在探討“蛇沒(méi)有腳怎么走路”時(shí)，及時(shí)地從另一間屋里拿來(lái)一條放在玻璃缸內(nèi)的小活蛇，把它放在大家圍著的中間空地上，讓學(xué)生觀察蛇的爬行，從而啟發(fā)學(xué)生順利地認(rèn)識(shí)了“蛇沒(méi)有腳怎么走路”。上面的例子，前者是材料之間相互作用

6、啟發(fā)了學(xué)生，后者是材料本身啟發(fā)了學(xué)生，都是“有結(jié)構(gòu)的材料”。4.適應(yīng)性所謂“適應(yīng)性”即指提供的材料準(zhǔn)備合理，與學(xué)生的年齡特點(diǎn)相適應(yīng)。如給一年級(jí)小朋友上砂和粘土一課，讓小朋友和泥捏泥娃娃，如果提供杯子讓學(xué)生盛水和泥，由于學(xué)生年齡小，操作不方便，往往出現(xiàn)不是水灑了一桌子，就是水倒多了弄得滿桌子稀泥。但如果改用廢舊的洗滌劑或洗發(fā)液瓶子來(lái)盛水，即使學(xué)生顧不過(guò)來(lái)把它碰倒水也不會(huì)灑出來(lái)，還便于學(xué)生控制水量，把土和成稀泥的現(xiàn)象大大減少?？梢?jiàn)為學(xué)生準(zhǔn)備具有“適應(yīng)性”的材料，能大大提高學(xué)生探究的成功率，取得良好的教學(xué)效果。此外，有結(jié)構(gòu)的材料還必須具有安全性（要排除材料的安全隱患，避免使用材料時(shí)引起人或物的安全事

7、故）、穩(wěn)定性（有許多材料的性能易變化，會(huì)影響探究效果，如干毛皮潮了就不易摩擦起電）等特性。二、有結(jié)構(gòu)的材料要“多方”準(zhǔn)備明確了“有結(jié)構(gòu)的材料”的特點(diǎn)后，在具體教學(xué)中教師就可以根據(jù)探究?jī)?nèi)容的需要，研究材料的特點(diǎn)，通過(guò)多渠道、千方百計(jì)為學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究準(zhǔn)備有結(jié)構(gòu)的材料。具體來(lái)說(shuō)準(zhǔn)備“有結(jié)構(gòu)的材料”有如下幾種方法：1.學(xué)校購(gòu)買所謂“學(xué)校購(gòu)買”是指學(xué)校根據(jù)省（市）下發(fā)的學(xué)科教學(xué)器材配備目錄購(gòu)買相應(yīng)的器材，當(dāng)教師為某個(gè)研究課題準(zhǔn)備有結(jié)構(gòu)的材料時(shí)，可以從現(xiàn)成的器材中選用一部分。值得慶幸的是現(xiàn)今的科學(xué)教材一般都開(kāi)發(fā)有與教科書(shū)相配套的工具和學(xué)具箱（如蘇教版科學(xué)提供了配套的學(xué)具袋，里面連油菜籽、蠶卵、人工飼料等

8、材料都有；教科版科學(xué)也提供了配套的工具箱，里面有許多精巧的適合學(xué)生探究用的器材如簡(jiǎn)易顯微鏡、塑料刻度量杯等等），學(xué)校在訂購(gòu)教科書(shū)的同時(shí)訂購(gòu)與之配套的工具和學(xué)具箱，教師拿來(lái)就可以讓學(xué)生使用，這為教師準(zhǔn)備材料大大地提供了方便。2.教師制作所謂“教師制作”是指教師自己設(shè)計(jì)并加工制作替補(bǔ)器材以適應(yīng)實(shí)際教學(xué)的需要。應(yīng)該說(shuō)學(xué)校購(gòu)買的器材只能基本滿足多數(shù)學(xué)生的部分探究需要，學(xué)校的教學(xué)條件不同、當(dāng)?shù)氐淖匀粚?shí)際不同、學(xué)生的接受能力不同，則所需的探究材料就不同，這使得教師必須調(diào)換、修改、制作更符合實(shí)際、更切實(shí)可行的材料。如生活中的廢玻璃瓶，教師可以將其加工處理制作成應(yīng)用很廣的探究材料（比如將其截?cái)?，瓶底部分可制?/p>

9、成培養(yǎng)皿、廣口瓶等器材；瓶口部分與氣球、橡皮膜配套使用可作為探究“空氣占據(jù)空間”“水的壓力”等的材料，瓶口部分還可制作成漏斗、鐘罩等器材）。通過(guò)“教師制作”的途徑為學(xué)生準(zhǔn)備“有結(jié)構(gòu)的材料”是一條延綿不絕的道路。3.學(xué)生收集所謂“學(xué)生收集”是指在教師的指導(dǎo)下學(xué)生為某個(gè)研究課題從身邊尋找、收集材料（大多是他們自己喜歡的材料）來(lái)進(jìn)行科學(xué)探究。如一位教師在上聲音的產(chǎn)生一課時(shí)，課前要求學(xué)生把他們認(rèn)為有趣的、能弄出聲音的生活中的材料都帶到課堂上來(lái)。學(xué)生熱情高漲，帶來(lái)了小時(shí)玩的撥浪鼓、系頭發(fā)的橡皮筋，還有哨子、瓶子、二胡、砂子等五花八門的材料，充分保證了課堂探究的成功。通過(guò)“學(xué)生收集”的途徑準(zhǔn)備“有結(jié)構(gòu)的材

10、料”不但大大減輕了教師準(zhǔn)備材料的負(fù)擔(dān)，而且學(xué)生的探究熱情更高。平時(shí)，教師要有意識(shí)地養(yǎng)成學(xué)生收集廢舊材料（如玻璃瓶、圓珠筆芯、橡皮薄膜、飲料罐、飲料吸管、塑料瓶、塑料袋、塑料片、鐵皮、小彈簧、廢喇叭中的磁鐵等等）的習(xí)慣，這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，更重要的是這些廢舊材料在學(xué)生將來(lái)的探究活動(dòng)中用得著，這與我們新課程所提倡的教學(xué)生活化是完全吻合的。此外，兄弟學(xué)校之間還可進(jìn)行材料交流，實(shí)現(xiàn)資源共享，這為準(zhǔn)備有結(jié)構(gòu)的材料節(jié)省了大量時(shí)間和經(jīng)費(fèi)?？傊?，準(zhǔn)備有結(jié)構(gòu)的材料是一項(xiàng)艱苦而長(zhǎng)期的工作，科學(xué)教師應(yīng)該建立學(xué)校探究材料庫(kù)，把多方得來(lái)的材料統(tǒng)一命名、編號(hào)并入柜，到時(shí)便可信手拈來(lái)。三、有結(jié)構(gòu)的材料要“多樣”呈現(xiàn)

11、準(zhǔn)備好了的有結(jié)構(gòu)的材料要選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)和方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前,以使材料充分為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，獲取最高的探究效率。有結(jié)構(gòu)的材料呈現(xiàn)的方式多種多樣，一般來(lái)說(shuō)可以采用如下幾種呈現(xiàn)方式：1.一步到位式所謂“一步到位式”就是教師將探究課題所需的有結(jié)構(gòu)的材料課前一次性地分發(fā)到實(shí)驗(yàn)桌上，學(xué)生一走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室探究材料就呈現(xiàn)在他們眼前，探究活動(dòng)尚未開(kāi)始，探究興趣就被探究材料所激起，而且這種呈現(xiàn)方式不占用課堂時(shí)間，把時(shí)間留給了學(xué)生去進(jìn)行探究。如路培琦老師上爬行動(dòng)物時(shí)，就采用了這種呈現(xiàn)材料的方式：學(xué)生一進(jìn)教室，便看到靠?jī)膳缘膲吪帕兄鴥尚行狈胖淖酪?，有的桌子上擺放著養(yǎng)在玻璃缸里的龜、鱉，有的擺放著蛇的標(biāo)本。一般整堂課都用

12、到的探究材料適宜采用這種呈現(xiàn)方式，但如果材料引發(fā)學(xué)生關(guān)注與當(dāng)前探究無(wú)關(guān)的事象，則不可采用這種呈現(xiàn)方式。2.適時(shí)分發(fā)式所謂“適時(shí)分發(fā)式”就是教師根據(jù)科學(xué)教學(xué)進(jìn)程的需要，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)把為某個(gè)研究課題所準(zhǔn)備的有結(jié)構(gòu)的材料分批發(fā)給學(xué)生。這種呈現(xiàn)方式有效地避免了材料對(duì)學(xué)生的負(fù)面影響，同時(shí)也減輕了教師準(zhǔn)備材料的負(fù)荷。如在探究“一滿杯水中還可放多少枚回形針?biāo)粫?huì)溢出來(lái)？”時(shí)，要求學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)猜想、討論的過(guò)程。如果在問(wèn)題拋出之前就把回形針發(fā)到實(shí)驗(yàn)桌上，那么教學(xué)目標(biāo)肯定達(dá)不到，因?yàn)閷W(xué)生可能在把一盒回形針串成一長(zhǎng)條玩、也可能早就把回形針扔到水里了，根本就不會(huì)去動(dòng)腦猜想和參與討論。因此，回形針只能采用“適時(shí)分發(fā)式”

13、呈現(xiàn)，即在學(xué)生猜想、討論過(guò)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)給他們。當(dāng)然，如果有大量的探究材料，則不宜采用這種呈現(xiàn)方式，以避免分發(fā)材料占用課堂的探究時(shí)間。3.學(xué)具包開(kāi)取式所謂“學(xué)具包開(kāi)取式” 就是教師把為某個(gè)研究課題所準(zhǔn)備的有結(jié)構(gòu)的材料分袋裝成學(xué)具包課前分發(fā)到實(shí)驗(yàn)桌，在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)探究的需要讓學(xué)生適時(shí)打開(kāi)學(xué)具包拿取袋中材料，用完又及時(shí)裝袋。這種呈現(xiàn)方式既保持了材料的神秘感，又避免了因材料而分散學(xué)生的注意力，還可養(yǎng)成學(xué)生拿物歸原位的行為習(xí)慣，是一種多快好省的材料呈現(xiàn)方式（只是教師要花很多時(shí)間準(zhǔn)備）。如“水的浮力”的研究，當(dāng)學(xué)生探究“水有浮力”時(shí)，就打開(kāi)學(xué)具包拿取A袋材料（里面有泡沫、木片、乒乓球等東西）；當(dāng)學(xué)生探

14、究“沉入水中的物體也受到水的浮力”時(shí)，就打開(kāi)學(xué)具包拿取B袋材料（里面有土豆、橡皮、鋼勺等東西）；當(dāng)學(xué)生探究“物體在水中為什么有沉有浮”時(shí)，就打開(kāi)學(xué)具包拿取C袋材料里面有橡皮泥、鋁片、鹽等東西。4.超市選購(gòu)式所謂“超市選購(gòu)式” 就是教師把為某個(gè)研究課題所準(zhǔn)備的有結(jié)構(gòu)的材料集中在教室的某一區(qū)域，懸掛“材料超市”的醒目招牌，像商品超市那樣分類擺放材料，在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生根據(jù)各自的探究需要，自由地到“材料超市”選取材料進(jìn)行探究。如一位教師在上降落傘的研究時(shí)，就采用了這種呈現(xiàn)材料的方式：在學(xué)生確定“降落傘降落的快慢與什么有關(guān)”（四個(gè)問(wèn)題每組任選一個(gè)進(jìn)行研究）并設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)后，教師推出“材料超市”車由兩輛雙層儀器小車構(gòu)成，車上分層擺放有傘面材料：不同大小的塑料、花布和彩色蠟光紙若干張（塊）；傘繩材料：棉線、蠟線若干卷；配重材料：橡皮、回形針、硬幣若干個(gè)（塊）；粘剪材料：剪刀若干把、雙面膠若干卷，要學(xué)生到“材料超市”自選材料進(jìn)行探究。這種呈現(xiàn)方式極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的探究主動(dòng)性，尊重了學(xué)生的興趣特點(diǎn)，比較適合中、高年級(jí)學(xué)生（他們有一定的自主性，形成了一定的行為習(xí)慣），但教師還是要注意自選材料時(shí)的秩序，避免課堂亂套。在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生特點(diǎn)恰到好處地選擇材料的呈現(xiàn)方式