探究材料的科学性、思维性、启发性、趣味性、典型性
2022-06-08
我们知道“巧妇难为无米之炊”，也知道材料就是科学探究的“米”。没有材料，科学探究就无从开始；没有材料，科学探究就变成纸上谈兵。探究不是有“材料”就可以了，它对“材料”有严格的讲究，“材料”的好坏决定了“探究”的质量，好材料是有效探究的保障。我们可以通过优化材料，使其具有结构性，材料的结构性决定着探究的有效性。因此，有结构的材料是学生探究型学习的基础和保证。在多年的科学教学实践活动中，总结了选择有结构的材料的五条原则，简述如下。
一、科学性的材料——揭示科学概念
兰本达教授认为材料就意味着科学概念。学生通过对结构性材料的操作和思考，去发现问题，解决问题，获取对事物的正确认识并形成科学概念。因此材料应体现科学性。如指导学生建立“溶解”的概念时，先出现食盐、糖、砂、高锰酸钾等一类成分单纯的材料，溶解或不溶解的现象很明显，学生对于“溶解”的概念把握得很好。再出现像麦乳精、洗衣粉、面粉等材料巩固认识溶解的概念，材料的出现很有结构性和科学性。如果老师一次性将上述材料交给学生，不利于“溶解”科学概念的建构。可见，教师是否为学生选取揭示科学概念的材料，是调控科学课堂成败的本质所在。
二、思维性的材料——启发学生思维
“材料激发思维”。教学中要利用学生已有的认知水平，不断提供能揭示科学概念的步步深入、层层激起的材料，不仅能启发思考，发现科学规律，而且能暗示和引导学生探究活动向“最近发展区”发展，从而获得思维的发展。如在教学《物体的沉与浮》一课时，为了探究物体沉与浮规律时，教师有意识的对材料进行了选择和加工，使得学生能更直观有效地发现物体的沉浮规律。第一组提供体积一样，轻重不同的小球，要求学生按照轻重排列，接着，学生将这些小球分别放入水中，学生很自然得出：体积一样，重的容易沉，轻的容易浮；第二组提供轻重一样，体积不同的药瓶，学生将这些瓶子分别放入水中，通过观察得出：轻重一样，小的容易沉，大的容易浮。随着材料的有序出示，新概念与前概念发生矛盾冲突，促使学生思维的层层深入，得到了最大限度地挖掘。因此，合理搭配并有序出示具有特定结构的材料，使其具有思维性，能高效率地突破教学的难点，完成探究的任务。
三、启发性的材料——引起学生经历
“材料引起经历”。学生在使用和改造材料的过程中探究、发现，改变自己的原有认知，建构新概念，体验科学探究的快乐。教师为学生提供的材料蕴涵着多种相互作用，能引起学生自主探索的经历，引导学生通过操作材料的实践活动，发现材料相互关联的事实，促成学生思考的习惯，帮助学生从相互关联的事实中发现意义，认识事物及现象。如在教学《热空气和冷空气》一课中，为了解释“孔明灯工作原理”，教师为学生准备了两组材料，第一组材料：纸蛇和蜡烛，让学生通过观察纸蛇的转动，知道热空气的流动方向，即向上流动，接着启发学生思考“热空气为什么上升”，在充分的交流猜测中，提供第二组材料：平衡杠杆，杠杆两边各挂体积、重量相同的纸杯，加热其中一个纸杯中的空气，在观察平衡杠杆的变化中，明白同体积的热空气比冷空气轻。在这个教学活动中，教师遵循学生的认知水平，不断提供能愈发揭示科学概念的步步深入、层层激起兴趣的有结构的材料，有效地保持学生的学习兴趣，使学生体会科学的全面性及深度。
四、趣味性的材料——体现生活实践
科学源于生活，回归生活，服务生活。因此，学生对材料要具有一定的生活经验型认识，符合学生的年龄特征和认知水平，使他们有能力通过对材料的探究来发现问题，解决问题，具有可接受性和自主性、可操作性。如在《我们吃什么》一课中，教师提供面粉、馒头、肥肉，学生自带各种常吃的食物，通过各种检测来了解食物中的营养成分。又如，观察大树、蚂蚁、蝗虫、蜗牛、鸽子、青蛙、乌龟、猫等常见的动、植物；栽培植物和饲养小动物，感受生物的生命周期，研究生物的繁殖，进而探究生命的共同特征；进一步观察动植物的外形，研究生物与环境之间的关系。这些教材内容对于学生来说，是最熟悉不过的了。田野里、路边上时时会有一些蟋蟀、蚂蚁等小动物出现。而各种植物的根、茎、叶、花、果实、种子也是经常见到的，很多孩子还亲手种过花栽过树。这就为我们的孩子提供了特有的探究材料，如果我们认真研究学生进行探究学习的方法，利用好这些生活中丰富的、特有的生物资源，以此为突破口，让学生进行自主探究学习定会取得很好的教学效果。
五、典型性的材料——促进有效探究
材料并不是越多越好，也不是越好玩越好。科学教师应该从教学目标、学生实际、当地环境资源等情况出发，精心准备探究材料，让材料与科学问题、探究结论紧密联系，具有典型性，真正让学生的探究活动落到实处。如在教学《观察水》这课中，教师提供了凉开水、牛奶、白醋、糖水四种典型的液体，让学生找出哪杯是白开水，它们的颜色、气味、味道不同，选择的这些典型的物体，学生根据他们对水的已有经验，先看颜色，排除牛奶，然后问气味，排除白醋，最后尝，排除糖水。所以，典型性的材料，能启迪学生的思维，让学生集中精力展开探究活动，层层推进，提高有效探究。
【结语】
真正让探究成为有“米”之炊，就需要教师透过科学探究，分析实验材料，在实际教学中，努力探寻“材料”的基本原则，在此基础上精心选择、巧妙搭配、合理隐藏、有序出示，发挥有结构材料最大的探究效益，才能让学生由材料引发经历，由经历形成科学素养，才能使学生进行有效的科学探究，尽情地遨游在科学探究中，享受着“材料”带来的无限魅力。
【作者单位：常州市武进区李公朴小学 江苏】
一、科学性的材料——揭示科学概念
兰本达教授认为材料就意味着科学概念。学生通过对结构性材料的操作和思考，去发现问题，解决问题，获取对事物的正确认识并形成科学概念。因此材料应体现科学性。如指导学生建立“溶解”的概念时，先出现食盐、糖、砂、高锰酸钾等一类成分单纯的材料，溶解或不溶解的现象很明显，学生对于“溶解”的概念把握得很好。再出现像麦乳精、洗衣粉、面粉等材料巩固认识溶解的概念，材料的出现很有结构性和科学性。如果老师一次性将上述材料交给学生，不利于“溶解”科学概念的建构。可见，教师是否为学生选取揭示科学概念的材料，是调控科学课堂成败的本质所在。
二、思维性的材料——启发学生思维
“材料激发思维”。教学中要利用学生已有的认知水平，不断提供能揭示科学概念的步步深入、层层激起的材料，不仅能启发思考，发现科学规律，而且能暗示和引导学生探究活动向“最近发展区”发展，从而获得思维的发展。如在教学《物体的沉与浮》一课时，为了探究物体沉与浮规律时，教师有意识的对材料进行了选择和加工，使得学生能更直观有效地发现物体的沉浮规律。第一组提供体积一样，轻重不同的小球，要求学生按照轻重排列，接着，学生将这些小球分别放入水中，学生很自然得出：体积一样，重的容易沉，轻的容易浮；第二组提供轻重一样，体积不同的药瓶，学生将这些瓶子分别放入水中，通过观察得出：轻重一样，小的容易沉，大的容易浮。随着材料的有序出示，新概念与前概念发生矛盾冲突，促使学生思维的层层深入，得到了最大限度地挖掘。因此，合理搭配并有序出示具有特定结构的材料，使其具有思维性，能高效率地突破教学的难点，完成探究的任务。
三、启发性的材料——引起学生经历
“材料引起经历”。学生在使用和改造材料的过程中探究、发现，改变自己的原有认知，建构新概念，体验科学探究的快乐。教师为学生提供的材料蕴涵着多种相互作用，能引起学生自主探索的经历，引导学生通过操作材料的实践活动，发现材料相互关联的事实，促成学生思考的习惯，帮助学生从相互关联的事实中发现意义，认识事物及现象。如在教学《热空气和冷空气》一课中，为了解释“孔明灯工作原理”，教师为学生准备了两组材料，第一组材料：纸蛇和蜡烛，让学生通过观察纸蛇的转动，知道热空气的流动方向，即向上流动，接着启发学生思考“热空气为什么上升”，在充分的交流猜测中，提供第二组材料：平衡杠杆，杠杆两边各挂体积、重量相同的纸杯，加热其中一个纸杯中的空气，在观察平衡杠杆的变化中，明白同体积的热空气比冷空气轻。在这个教学活动中，教师遵循学生的认知水平，不断提供能愈发揭示科学概念的步步深入、层层激起兴趣的有结构的材料，有效地保持学生的学习兴趣，使学生体会科学的全面性及深度。
四、趣味性的材料——体现生活实践
科学源于生活，回归生活，服务生活。因此，学生对材料要具有一定的生活经验型认识，符合学生的年龄特征和认知水平，使他们有能力通过对材料的探究来发现问题，解决问题，具有可接受性和自主性、可操作性。如在《我们吃什么》一课中，教师提供面粉、馒头、肥肉，学生自带各种常吃的食物，通过各种检测来了解食物中的营养成分。又如，观察大树、蚂蚁、蝗虫、蜗牛、鸽子、青蛙、乌龟、猫等常见的动、植物；栽培植物和饲养小动物，感受生物的生命周期，研究生物的繁殖，进而探究生命的共同特征；进一步观察动植物的外形，研究生物与环境之间的关系。这些教材内容对于学生来说，是最熟悉不过的了。田野里、路边上时时会有一些蟋蟀、蚂蚁等小动物出现。而各种植物的根、茎、叶、花、果实、种子也是经常见到的，很多孩子还亲手种过花栽过树。这就为我们的孩子提供了特有的探究材料，如果我们认真研究学生进行探究学习的方法，利用好这些生活中丰富的、特有的生物资源，以此为突破口，让学生进行自主探究学习定会取得很好的教学效果。
五、典型性的材料——促进有效探究
材料并不是越多越好，也不是越好玩越好。科学教师应该从教学目标、学生实际、当地环境资源等情况出发，精心准备探究材料，让材料与科学问题、探究结论紧密联系，具有典型性，真正让学生的探究活动落到实处。如在教学《观察水》这课中，教师提供了凉开水、牛奶、白醋、糖水四种典型的液体，让学生找出哪杯是白开水，它们的颜色、气味、味道不同，选择的这些典型的物体，学生根据他们对水的已有经验，先看颜色，排除牛奶，然后问气味，排除白醋，最后尝，排除糖水。所以，典型性的材料，能启迪学生的思维，让学生集中精力展开探究活动，层层推进，提高有效探究。
【结语】
真正让探究成为有“米”之炊，就需要教师透过科学探究，分析实验材料，在实际教学中，努力探寻“材料”的基本原则，在此基础上精心选择、巧妙搭配、合理隐藏、有序出示，发挥有结构材料最大的探究效益，才能让学生由材料引发经历，由经历形成科学素养，才能使学生进行有效的科学探究，尽情地遨游在科学探究中，享受着“材料”带来的无限魅力。
【作者单位：常州市武进区李公朴小学 江苏】