用结构性材料来提升探究深度的策略研究

【内容提要】《科学课程标准》中提出，科学学习要以探究为核心，学生的科学探究活动离不开科学教师提供的材料。材料引起学习，材料引发探究，随着科学课程改革的进一步深入，科学老师上课难，已经从早期的没有时间准备材料，转移到现在不知道准备怎样的材料上来。因为一堂科学探究课的成功与否，与教师课前准备的材料有很大的关系。只有提供结构性材料，学生的探究才充满动力，探究才会有深度，不会停留在表面。

【关键词】结构性  探究深度  策略

一、问题的提出

1、科学探究在小学科学教学中的地位

科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。科学课程应向学生提供充分的科学探究机会，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力。

2、科学探究与科学材料的关系

《科学（3—6年级）课程标准》指出：“科学探究能力的形成，依赖于学生的学习和探究活动，必须紧密结合科学知识的学习，通过动手动脑，亲自实践，在感知、体验的基础上，内化形成”。动手动脑的实践活动就必须有相应的科学材料，要得到充分的感知，深刻的体验更是离不开科学材料。 “材料引起学习，材料引发探究”。是对科学探究和科学材料之间关系的合理表述。科学材料在科学课堂教学中占有重要地位，有人说，没有科学材料，就没有科学探究。这句话丝毫没有夸大科学材料在科学探究活动中的作用。但是光有了科学材料，探究活动也不一定能取得良好的效果。

3、展示性材料提升课堂探究深度的力量是有限的。

我在参加一次科学课堂教学研讨活动中，曾经听到有一位老师是这样来教学科学六上《校园里的植物》一课的。

师：（实物投影出示许多植物卡片）请同学们说说这些植物的名称？

生：有映山红、桂花树、雪松。。。。。。

师：你知道哪些植物在我们的校园里有？

生：校园门口有雪松，花坛里有映山红，食堂前面有樟树。

师：谁知道这些植物有哪些特征？

生：（基本上很少有学生能系统地从根茎叶等方面来描述植物的特征）

师：老师这儿有一些植物图片，请同学们仔细观察它们的根茎叶，然后把它们的特点记录在表格中。（老师为每小组提供了四五种植物图片，还有配套的记录表）

学生在观察图片后，根据表格的要求向全班汇报了自己小组的观察结果。

师根据图片，把植物的特征制作成文字卡片，分发给每个小组，让学生作对照。

这位老师在上这一课时，提供了许多的植物卡片，文字卡片，花了很多的时间和精力。但从准备的这些材料在教学中起的作用来说，是表面的，是低效的，只是展示了图片，观察也是很浅的，只是让学生有了感观上的认识，对学生探究能力的提升是很有限的。这些展示性的科学材料，对学生探究能力的发展提供的帮助极其有限。

4、实验室的规格仪器难以满足现在科学课堂教学发展的需要。

《科学》课改之前叫《常识》，《常识》之前称之为《自然》，老的自然课当中也有许多的实验内容，与现在的科学是相关的，比如声、光、热、电、磁的学习。但是自然课的实验多为验证性的实验，实验器的仪器是根据验证实验的需要来配备一些规格比较高的仪器。现在，这些高规格，统一的仪器自然也就成为科学课的实验材料了。比如物体沉浮实验盒，比如静电实验盒。但是作为科学老师都知道，科学探究不等于科学验证，不单单是为了得到一个科学结论，更重要的是学生的探究体验和探究能力的培养。虽然原来的科学实验室有的材料有时也能用，但是很难满足现在的探究需要。像物体简单机械实验盒，虽然科学六年级上册工具和机械单元也有探究有关杠杆、斜面、滑轮等简单机械方面的知识，但是新教材的内容和原来自然课有一定的区别，提出了新要求，如“滑轮组省力状况和它的滑轮个数的关系研究”“斜面的省力和它的倾斜角度的关系研究”，原来的实验材料显然满足不了新的探究活动。

展示性的材料和验证性的材料对学生科学探究的帮助是有限的，在学生的科学探究过程中，我们急需要为他们提供一些有结构的科学材料，来引起学生思维上震动，认识上的冲突，来提升整个科学课堂教学的探究深度。有结构的科学材料是进行科学探究的重要条件之一，它能否有效地使用与合理地改进，影响着科学课堂教学中探究深度。

二、研究的策略

1、什么样的材料属于结构性材料

（1）结构性材料应该是能引起学生思维活动的材料。例如在学习六上工具与机械单元时，选用什么工具能更快更容易地拔出钉在木头里的铁钉、螺钉、图钉。这时提供的材料工具就能引起学生的相应的思维活动。它们就是结构性材料。

（2）结构性材料应该是能为进一步地探究活动指出方向的材料。例如，在测试纸拱的承重能力时，所用的纸材料。纸拱在拱顶上放重物时，两拱足会明显地向外移动，从而为探究拱足的外推力与拱的承重能力的关系指明了探究的方向。这时所用的纸拱就是结构性材料。若是其他的一些比较坚硬的材料制作成的拱，拱足向外推的效果就不明显，显然不能很好地为后面进一步探究拱的承重力服务。

（3）结构性的材料应该多是典型性，应该贴近生活的。科学不是单纯的纸上谈兵，通过科学的学习应该是以服务生活，回归生活为目的的，我们选用的科学材料应该尽可能的使用一些生活中常见的典型性的材料。如六上科学形状与结构单元中选取的饮料瓶，生活中废弃的饮料瓶很多，很容易准备，学生对它又很熟悉，在教学《找拱形》一课中可以使用，在《建高塔》一课中也能帮助我们探究怎样的高塔不容易倒，怎样的高塔容易倒。不仅让学生懂得一件普通的东西可以折射出更多的科学概念和自然现象。还能让学生知道探究无处不在，更是对学生进行了一次探究能力和思想品德方面的双重教育。

（4）结构性的材料应该多能引起学生课后继续研究的兴趣。《科学课程标准》基本理念中要求，科学课应具有开放性，不能以上课的铃声作为探究的起点，更不以下课的铃声作为探究活动的终点，四十分钟的探究课堂要能引起学生课后继续探究的兴趣，而要做到这点，老师选择的材料必须发挥它应有的作用。如在六上能量单元研究电磁铁磁力大小时干电池的选用问题上。这里，没有必要把电池统一，让学生自由选择不同的型号的电池，而在缠绕匝数统一的前提下，每个小组的电磁铁吸引小垫片的能力是不一样的。从而引起了很多学生课后对电磁铁磁力，对电池的继续探究。也为后面的强力电磁铁的制作打下一个认识上的基础。这样的能引起学生继续研究兴趣的材料，也就是结构性材料。

2、如何优化科学材料的结构，让材料在科学课堂里高效地为学生的探究服务，提升探究深度。

1、熟悉教材，是优化材料结构的前提。老师要保证自己提供的材料是有结构的材料，就要熟悉自己任教学科的教材，因为同一个单元的教学内容都是有横向联系的。比较六上科学《工具和机械》单元，第一课《使用工具》中对于工具的认识，就提到了工具是能让我们省力或是带来方便的简单机械。在之后的杠杆、斜面、轮轴的学习中都提到了它们的作用是省力或是带来方便。甚至不同年级之间的教材也存在纵向联系。如三下科学的《磁铁》和六上能量单元的《电磁铁》之间，磁铁在一定程度上，就是我们认识电磁铁的基础。我们老师只有把它们之间的横向和纵向联系都理清了，才能选择出那些具有结构性的材料。

2、列出材料清单，剔除增选材料。教学参考书上有每个单元的材料清单，学校也会有一些所谓配套的学具，受地域的限制，这些材料清单并不一定能轻易配齐，学具袋里的材料也未必是有结构性的。我们在列出教学参考书上的材料清单后，应该因地制宜，剔除一些难以准备的材料，增加一些具备类似功能的，能够轻易找到的典型性材料。如四上《食物在口腔中的变化》一课中，火腿肠和甘蔗的选择，虽然教参中列出的材料清单上没有，但在探究各类牙齿的作用时却是非常有效，通过学生自己的体验和观察，他们就能轻易地理解门牙的切断食物，犬牙的撕裂食物的作用。

3、反复准备实验，选取结构性材料。很多科学老师都觉得上科学课难，是因为准备材料难。认为准备材料是上科学课的关键。其实现在，只要老师抽出时间去准备，找到材料已经不是大问题了。可是为什么还是有很多老师上不好科学课，究其原因是没有认真准备实验。有的科学老师找到实验材料后，事先不尝试，就直接进入课堂进行教学。有的科学老师严谨一些，会利用材料自己动手做一做，看看能否得到准确的实验结论，能得到才进入课堂。前一类的老师的课堂会是乱糟糟的，各种意外都有可能发生，最后很可能是老师不得不宣布理论上的结论。后一类的老师把探究性的实验完完全全地变成验证性的，回归到以前的自然教学。准备实验是优化材料结构的关键，尝试用不同的材料，反复准备实验，你才能发现更多意外，才能根据教学的需要，控制一些意外，预设一些意外，做出恰当选择，达到优化材料结构的目的。如在教学六上能量单元《电磁铁的磁力》一课时，选择什么样的导线来缠绕，选择缠绕的线圈匝数多少更合适。外部有塑料绝缘的导线和漆包线的效果是不会一样的。漆包线可以更容易地缠绕在铁钉上，不需要像教材中提到的那样打结，打结对学生是不容易的，而且同样长的前提下能绕的匝数更多，但漆包线需要用砂皮磨光，而且短路时容易发生氧化，在实验中需要多次用到砂皮。这些都需要在反复的准备实验去发现。

4、预设意外，提升探究深度，离不开结构性材料。假如探究活动只是验证性的，显然这样的探究是流于表面，不能高效地去发展学生的探究能力。一项伟大的科学发现，都与“科学意外”有着千丝万缕的关系。奥斯特发现电和磁的关系，离不开小磁针意外地放在通电导线的旁边。“科学意外”俨然是伟大发现的必然条件，我们在科学探究中，就要多多预设这样的意外，用这些意外来引发学生思维上的震动，用这些意外来引起学生认识上的冲突，从而引起他们的探究兴趣，提升课堂教学中整个探究活动的深度。而这些意外的预设就需要我们对材料的研究，需要有结构的材料。在教学六上《形状与抗弯曲能力》一课时，我选用各种形状的纸让学生来测它们的抗弯曲能力，预设汇报的结果是各不相同，差别很大，引起学生认识上的冲突，为进一步的探究提供了动力，也提升了探究的深度。在教学《电磁铁磁力二》时，我故意利用材料，特意安排了冲突组，让他们得到了与科学结论不一致的结果，使学生多次到我实验室来进行更深入的探究。

总之，要让学生对探究活动印象深刻，要提升科学探究深度，离不开有结构的材料。要优化材料的结构性，离不科学老师对材料的研究，离不开一次次的准备实验。

【参考文献】

①《小学科学课程标准》  北京师范大学出版社。

②《科学课》杂志2007第4、6期  湖北教育出版社。