小学科学实验教学中有结构材料的选择与组织的策略研究

一、什么是有结构的材料

西方的教学实践已经证明，虽然孩子们在充分活动之前难以清晰地提出一个封闭性的问题，但教师可以通过材料的选取和组合以及交给孩子们的次序帮助孩子们提出这个问题。材料的种类和组合以及交给孩子们的次序就是材料的结构；所谓结构严密指的是各个材料之间、材料与教学内容和教学目标之间具有紧密的联系。因此，具有这种功能的材料叫具有严密结构的材料，简称有结构的材料。换一句话说：所谓“有结构的材料”就是教师经过精心设计的典型材料的组合，这种材料的组合，既要揭示教学内容有关的一系列现象，体现教材的科学性，又要符合学生年龄特征和认知规律，贴近学生的日常生活，还应具有趣味性，使学生喜欢，并有能力通过对材料的探索来发现问题，解决问题，获取新知。

如：例如，小学三年级 “一杯水的观察”课例中的这样设计方案：圆形透明塑料杯5个、方形透明塑料盒1个、木筷5支、一瓶浑水和一瓶清水；对于小学生来讲，很难想像出5支筷子有什么用，只好把它扔在水里看它像船一样地漂。实际上，教师在上课前，可以把材料给其他教师看一下，看他们能否在短时间内看出它们的结构。如果成人都不能，就肯定不能给孩子们做了。估计这位教师的原意是用筷子放在水中反映光在水中的折射现象。但那样主题已不是研究水了，而是研究光学，光的折射主要是中学的教学内容。这就难免导致在这位老师再三提醒大家“看看桌上准备的材料”后，孩子们仍然一意孤行地要研究哪些动物怕水、水的用处等问题。

孩子们面对有结构的材料，可以产生自主活动的冲动，产生科学问题，不需要教师的“开场白”；而面对无结构或结构松散的材料，孩子们往往陷入迷茫之中，或者产生杂乱无章的问题，因此往往要老师“拨乱反正”，最终自己被迫提出科学问题来。看到电池、电珠、电线，一定想到要让电珠亮起来；看到漏斗和瓶子，一定想灌一灌水，“试试水是否能通过”；当这时发现擦手纸在旁边，又用擦手纸试试，“擦手纸是否也能让水通过？”但如果你把筷子、打火机都放上去，孩子们脑子里就难以形成清晰的问题，活动也就五花八门，教师的课堂控制也就很难。

综上所述，结构是孩子们将学具与科学问题、教学目标相联系的桥梁，是将开放的问题转化为封闭的问题的向导。

二、有结构的材料在科学课教学中的作用

从教学论的角度看，学生学习过程由感知教学内容、学习理解教学内容、知识重复和巩固、知识应用四个阶段组成。实践证明，要得到良好教学效果，必须在教学过程中，使这四个阶段有机地联系在一起。在教师指导下，学生通过操作有结构的材料的实验活动，有利于使这四个阶段密切联系得以实现。从实验操作中感知教学内容，通过分析思考，提出问题，学习掌握科学知识，训练培养能力。利用有结构材料教学具有以下作用。

1、使用有结构材料进行教学活动，是在教师引导下有目的、有计划地进行，有利于集中学生注意力，激发学习兴趣，提高学生学习自觉性和积极性，激励学生主动探索、锲而不舍的求知欲望。

2、科学教材中举例的事物、提问的情景、思考的问题、讨论的主题、选择的探究项目都源于学生身边的事物。利用有结构材料进行实验、探究活动，遵循学生的心理特点、认知规律和生活经验，贴近学生的生活，有利于帮助学生在科学实践和探究活动过程中建构认识，学习和掌握知识，形成科学概念。

3、运用有结构材料进行科学实验教学，是实际的实物教学，具有形象性、直观性、具体性、真实性的特点，直接感知和语言传递相结合，可以有效地帮助学生学习和理解教材中的知识重点和难点，提高学生学习效率。

4、在教学活动中，学生亲自操作有结构材料，通过实践验证前人获得的科学结论。学生在实验过程中学习科学探究方法和技巧，有利于帮助学生在科学实验过程中学习和掌握基本实验技能，培养学生实践能力。

5、应用有结构材料进行实验和观察，学生可搜集到许多信息资料，有助于培养学生善于搜集资料、获取信息和应用信息的能力。

6、教学中使用有结构材料，有利于发挥学生在教学中的主体作用，学生在课堂实验操作中，自主学习，亲自动手，自主实验，在实验过程中不断发现问题，提出问题，解决问题，分析归纳，表述结论等，整个教学活动有利于学生智力发展和培养学生的创新意识。

7、运用有结构材料进行科学实验探究活动，在科学实验教学中，既有技术问题，又有科学方法问题，实验教学是属于科学的范畴。在教师引导下，学生共同操作实验，相互间进行交流讨论，需有和谐的人际关系，融洽的情感，要遵循人文的规范，乐于与人合作，与环境和谐相处，有助于心理的沟通、交流、领悟、感应和体验情感态度与价值观，使学生逐步形成正确的科学价值观和共同责任感，有利于科学精神与人文精神的形成。

三、材料结构性呈现的几种方式：

一种材料就预示着一个现象，可以设置一个情境，进行一项探究。不管是有关，还是无关，每一种材料的出现都有自己的很明显的目的性。把握好课堂上材料的结构，可以说就是把握了课堂的结构。具体来说，科学课堂中，材料的结构性呈现如下：

1、概念辐射的材料结构。

有结构的材料的使用时能揭示自然现象间的某种关系。这种关系有的是通过材料本身体现出来的，有的是通过材料间相互作用产生的。这样的现象往往是课堂要研究的一个概念。于是材料或多或少都是与这个材料结构有关系。这种材料呈现出以下几种结构：

（1）、材料所揭示的现象是递进关系，最后形成概念。

学生有其年龄特点，直观思维到抽象思维，有一个过程。这个过程应该循序渐进，靠着材料所反映的问题来一步一步引导，最后让学生“随风潜入夜”式的明白道理。

如，一位老师上《吹气球》准备了如下的材料：每组学生2只气球、2个套好气球的塑料瓶子、剪刀1把、钉子1枚、吸管4根、白纸1张。另外老师准备了鸡毛8根、纸条8张、哨子8只及粉笔末等。初一看，你觉得这些材料几乎是没有联系的。但你看他的课堂是怎么样安排的。首先给每个学生玩气球，讨论气球是怎么样变大的；再是出示套在瓶子里的气球，猜想能不能吹大。接下来提供剪刀、钉子、吸管等材料要求学生想办法把套在瓶子里的气球吹大；最后提供鸡毛、纸条、哨子、粉笔末等材料问学生用几种方法知道是空气从瓶子里出来。整个看起来，老师所提供的材料是杂乱的，但在递进式的探究式教学安排下，材料结构凸现。

（2）、材料所揭示的现象是同一个概念。

一种材料所揭示的现象、特征、概念在学生眼里往往是个体现象，不具有普遍性。同时，一种材料往往很难让学生的探究有个明确的结果，于是，在安排探究材料的时候，同一个探究项目会安排多种材料进行。而这些材料具的相同的特征，让学生慢慢理解现象背后共同的道理。

2、探究式教学要求的材料结构。

《科学课程标准》提出：“科学学习要以探究为核心。”课堂往往根据探究式教学的特点，在允许的时间、空间范围内安排有结构性的材料提出给学生进行研究。探究式教学要求的材料结构主要有两种情况：

（1）、因探究式教学模式而安排的材料结构。

科学探究涉及提出问题、猜想结果、制定计划、观察、实验、制作、搜集证据、进行解释、表达与交流等活动。这些活动全部是围绕着教师提供的材料来进行的。面对不同的活动内容，教师往往提供不同的材料来引导学生参与探究。

（2）、根据探究式教学特点安排的无关因素研究的材料结构。

事物的变化有许多因素。例如：影响浮力大小的相关因素是物体侵入水中的体积和液体的比重。相关因素以外的不妨称为无关因素。如物体的比重、硬度、颜色、是否导电导热等，液体的温度、深浅、颜色、气味、味道、是否透明等，这些因素对浮力大小的影响可以忽略不计，可以看做是无关因素。对于任何一个命题，人类都是经过漫长的思考和实践之后，一个个地去掉无关的因素，最后找到相关的因素。

探究式教学强调验证，在发现问题到解决问题的过程中，学生自己猜想和假设、自己设计实验、自己分析实验资料、自己得出结论，都是与无关因素联系在一起的。所以，在课堂材料结构中，无关因素也往往被考虑到。例如，摩擦力的大小与接触面的大小是没有关系的，但是，有老师在上《摩擦力》的时候，偏偏把滑与不滑的板、大板与小板等材料一起发给学生。章鼎儿老师在《蜡烛会熄灭吗？》一课里，前面的塑料袋、二氧化碳等材料的运用，和课堂的内容应该无关，但却是必要的。

以上的材料结构安排并不是相互排斥，而是相互结合，相互渗透。有的在一课里，在材料结构上作了好几重的安排。这些安排，使学生在探究科学世界的时候，多了一重选择，多了一种能力的培养。