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一、結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料的基本認(rèn)識(shí)

1.引導(dǎo)型實(shí)驗(yàn)材料

引導(dǎo)型材料引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生自主產(chǎn)生探究問題。引導(dǎo)型實(shí)驗(yàn)材料更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。如小學(xué)《科學(xué)》三上第四單元第5課《我們周圍的空氣》，準(zhǔn)備材料為塑料袋，棉線、針等。探究目的為空氣是存在于我們周圍的一種物質(zhì)，可以被我們感知；對(duì)無法直接進(jìn)行觀察的物質(zhì)借助其他媒介，感知它們的存在；用特殊的方式對(duì)物質(zhì)進(jìn)行觀察。明白科學(xué)的結(jié)論需要客觀事實(shí)來加以證明。教師提問：大家都認(rèn)為我們的周圍充滿了空氣，但是口說無憑，你們有什么證據(jù)可以證明空氣的存在嗎？如果現(xiàn)在只提供塑料袋、棉線和針，怎么證實(shí)空氣的存在？學(xué)生這樣的操作：將塑料袋灌滿空氣；用棉線扎緊口袋，用手摸一摸，按一按，聽一聽；在袋子上用針扎一個(gè)小孔，讓空氣吹在臉上，聽聽氣流發(fā)出的聲音，說說對(duì)空氣有什么感覺？小學(xué)生看到電池、電珠、電線，就想到要讓電珠亮起來；看到磁鐵與鐵釘，就想拿起來吸一吸；看到放大鏡，就想放一放書上的文字。引導(dǎo)型實(shí)驗(yàn)材料，有助于學(xué)生產(chǎn)生思考，拓展思維。

2.觀察型實(shí)驗(yàn)材料

觀察型實(shí)驗(yàn)材料具備有效建構(gòu)科學(xué)概念。小學(xué)《科學(xué)》三上第四單元第4課《比較水的多少》，準(zhǔn)備的材料：塑料量筒，水，燒杯，雙黃連口服液瓶，碎碎冰塑料管等。探究目的：液體具有一定的體積，液體的體積是可以測量的。初步形成量筒的模型，建立毫升的概念。培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并能及時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的能力。認(rèn)識(shí)到比較的方法是多種多樣的，對(duì)比較的方法進(jìn)行分析和統(tǒng)一，有助于確立科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。《蝸牛》《蚯蚓》等動(dòng)植物的研究，都需要準(zhǔn)備觀察型實(shí)驗(yàn)材料。這些課中用到的一些蝸牛、蚯蚓等最好讓學(xué)生自己準(zhǔn)備一些。在材料的尋找過程中學(xué)生對(duì)這些小動(dòng)物的生活環(huán)境和生活習(xí)性會(huì)有一個(gè)全面的了解，也增長了不少相關(guān)的課外知識(shí)。

3.模擬型實(shí)驗(yàn)材料

模擬型實(shí)驗(yàn)材料在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中有很多，特別在宇宙單元。小學(xué)《科學(xué)》五下第一單元第2課《沉浮與什么有關(guān)》，準(zhǔn)備材料潛水艇模型，透明塑料管，橡皮泥，注射器，水槽，清水等。探究目的為潛水艇應(yīng)用了物體在水中的沉浮原理；用控制變量的科學(xué)方法，探究物體沉浮的原因；學(xué)習(xí)用分析的方法研究影響沉浮的因素；感受科學(xué)原理應(yīng)用于實(shí)際的巨大作用。學(xué)生這樣的操作：用塑料透明塑料管把潛水艇模型和注射器連接起來，在潛水艇模型下面粘上些橡皮泥。注射器推進(jìn)后，將潛水艇模型放入水中，潛水艇模型浮在水面。抽拉注射器，使水進(jìn)入潛水艇模型，潛水艇模型就會(huì)下沉。在《晝夜交替現(xiàn)象》一課中，我們還需要準(zhǔn)備太陽、地球的模擬材料。模擬型實(shí)驗(yàn)材料，準(zhǔn)備的情況越是接近真實(shí)，實(shí)驗(yàn)的效果會(huì)越好。

4.測量型實(shí)驗(yàn)材料

測量型實(shí)驗(yàn)材料往往存在于科學(xué)課堂中的主體位置，也是我們每堂課所要探究的主體材料。如小學(xué)《科學(xué)》五下第一單元第5課《浮力》，準(zhǔn)備的材料：橡皮泥（共用），泡沫塑料塊，測力計(jì)，棉線，塑料支架，盛水器皿等。探究目的：上浮物體在水中都受到浮力的作用，我們可以感受到浮力的存在，可以用測力計(jì)測出浮力的大小。物體浸入水中的體積越大，受到的浮力也越大。學(xué)習(xí)用彈簧秤測量泡沫塑料塊在水中受到的浮力。運(yùn)用浮力和重力的概念，解釋物體在水中的沉浮。懂得數(shù)據(jù)在分析解釋現(xiàn)象過程中的重要性。學(xué)生這樣的操作：用橡皮泥將塑料支架固定在盛水器皿內(nèi)的底部。將棉線的一段系在泡沫塑料塊上，另一段系在測力計(jì)的掛鉤上。先測量泡沫塑料塊的重量，然后將泡沫塑料塊放入水中后，再測量重量。5.拓展型實(shí)驗(yàn)材料拓展型實(shí)驗(yàn)材料可以讓學(xué)生繼續(xù)深入探究。如小學(xué)《科學(xué)》五下第一單元第2課《沉浮與什么有關(guān)》，準(zhǔn)備的材料：塑料浮標(biāo)，鋼珠，水槽，清水等。探究目的：物體在水中有沉有浮，判斷物體沉浮有一定的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)物體沉浮做出預(yù)測，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，做好記錄。認(rèn)識(shí)到用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，能及時(shí)糾正自己的錯(cuò)誤概念。學(xué)生這樣的操作：將紅色浮標(biāo)上部套入白色浮標(biāo)下部，組成完整的浮標(biāo)。通過拉拔紅色浮標(biāo)頭，調(diào)節(jié)浮標(biāo)的長短，影響浮標(biāo)在水中的沉浮狀況。在浮標(biāo)中裝入鋼珠，加重浮標(biāo)的重量，影響浮標(biāo)的沉浮。拓展型實(shí)驗(yàn)材料適用于科學(xué)課堂教學(xué)后半程，繼續(xù)引發(fā)學(xué)生的深入探究。如“燒瓶吸取鵪鶉蛋”、“自制噴泉”、“磁鐵撈鑰匙”等。

二、結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料的設(shè)計(jì)方法

我們準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料，必須緊緊圍繞著教學(xué)目標(biāo)。

1.結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料的積累

《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)(一)》教學(xué)目標(biāo)：種子發(fā)芽需要一定的條件；經(jīng)歷設(shè)計(jì)種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)的過程，用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法觀察、記錄水分是否影響種子的發(fā)芽；養(yǎng)成對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察的興趣。我們根據(jù)該課教學(xué)目標(biāo)準(zhǔn)備材料：塑料盒2只，若干綠豆種子,餐巾紙，直尺,放大鏡，針等。小學(xué)《科學(xué)》三上第三單元第3課《比較韌性》，教學(xué)目標(biāo)：物理性質(zhì)可以用來描述材料，如硬度、柔韌性、吸水性和在水中的沉浮能力；柔韌性是指物體在受力變形后，不易折斷的性質(zhì)；用簡單測量的方法檢驗(yàn)材料的物理性質(zhì)，通過比較發(fā)現(xiàn)材料的不同韌性的物理特性；發(fā)展對(duì)物質(zhì)世界的探究興趣，認(rèn)同物理性質(zhì)是可以被觀察和測量的觀點(diǎn)。結(jié)構(gòu)性材料因思維層次而組合。小學(xué)《科學(xué)》五上第一單元第5課《食物鏈和食物網(wǎng)》，我們需要認(rèn)識(shí)動(dòng)植物之間存在著食物能量交換關(guān)系。我們尋找各種廢舊圖片，用剪刀將找到的圖片中的動(dòng)植物部分分別剪下，然后就可以根據(jù)圖片中的動(dòng)植物的食物關(guān)系進(jìn)行排列活動(dòng)了。教師要做到有目的地積累上課需要的材料。并在課后整理歸納材料，形成材料系統(tǒng)。上完課，就將用過的材料丟棄了，是十分可惜的。有很多材料是能重復(fù)使用的，老師對(duì)自己使用過的材料進(jìn)行再整理，可以重復(fù)利用，把這節(jié)課用到的實(shí)驗(yàn)材料用文字記錄整理，形成材料系統(tǒng)。根據(jù)所整理好的文字和表格材料，根據(jù)在課堂上的材料使用情況，及時(shí)總結(jié)和修改材料使用的不足，最終將形成具有指導(dǎo)作用的小學(xué)科學(xué)材料系統(tǒng)。

2.結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料的抉擇

材料的材質(zhì)、價(jià)格、是否典型等影響著我們的抉擇。我們需要根據(jù)性價(jià)比、成本效應(yīng)等來抉擇這些實(shí)驗(yàn)材料。盡量選擇容易的。各種紙片，各種塑料瓶罐，各種食品包裝，都是我們科學(xué)課里很好的探究材料。走進(jìn)我們的生活，走進(jìn)大自然，都會(huì)發(fā)現(xiàn)很多現(xiàn)有的材料資源，甚至生活中的各種石頭，都需要我們搜集，因?qū)W生操作而決定。為了學(xué)具的結(jié)構(gòu)更清楚，必須有足夠的材料，數(shù)量上能滿足每個(gè)學(xué)生都有操作實(shí)踐的機(jī)會(huì)，質(zhì)量上要有多種材料說明同一種事實(shí)。《磁鐵有磁性》一課中，在選擇各種分值的硬幣中，一元的，五角的，一角的，特別是五角和一角的硬幣有兩種，一種能被磁鐵吸住，另一種不能被磁鐵吸住，這在選材上要有代表性。而在《油菜花開了》中就應(yīng)選擇既有花蕾的，又有開一半的，還有全開的油菜花作為研究對(duì)象。代表性的材料，不僅決定了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的有效性，而且提高了教師教學(xué)的目的性。教師可以自己準(zhǔn)備一些演示實(shí)驗(yàn)用的材料，這就要求教師課前要深鉆教材，避免盲目性。教師也可以自制一些實(shí)驗(yàn)教具，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材的不足。

3.結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料的控制

我們需要考慮材料的層次性，結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料因課堂進(jìn)程而控制。如《材料在水中的沉浮》一課，探究目的：認(rèn)知有的材料在水中漂浮，有的材料在水中下沉，物體在水中的沉浮與構(gòu)成的材料有關(guān)；用簡單實(shí)驗(yàn)的方法檢測材料的沉浮性質(zhì)，通過比較發(fā)現(xiàn)材料的不同沉浮特性；發(fā)展對(duì)材料科學(xué)探索的興趣。我們可以提供的材料：木片，鐵片，塑料片，水槽，清水等。教師出示這些材料。猜測：如果將它們放入水中，它們?cè)谒械某粮∈窃鯓拥模坷蠋熝菔静僮鳎瑢W(xué)生觀察操作過程。指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。①將小組的預(yù)測填入準(zhǔn)備好的表格中。②將各種材料逐漸放入水中。③觀察各種材料在水中的沉浮狀況。④將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表格中。小組匯報(bào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與預(yù)測相同？哪些物體在水中浮？哪些物體在水中沉？學(xué)生思考：你認(rèn)為物體的沉浮與制造物體的材料有關(guān)系嗎？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用事實(shí)說話。師生小結(jié)：物體在水中的沉浮與制造物體的材料有關(guān)。我們根據(jù)數(shù)據(jù)展現(xiàn)的典型性，包括正確與失敗、正面與反面、短時(shí)與長期等，合理選擇實(shí)驗(yàn)材料。如《各種各樣的巖石》一課，教師可以選擇本地比較有代表性的巖石，有花崗巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r、大理巖五種。學(xué)生通過仔細(xì)觀察、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，相互交流，共同歸納，找到了每種巖石的特征，并能把這些巖石加以區(qū)分。

三、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料還應(yīng)注意的問題

我們不僅要關(guān)注材料挑選的簡易性，目標(biāo)達(dá)成的有效性，而且還要考慮到小學(xué)科學(xué)材料的共用性，科學(xué)學(xué)科本年段的材料的共用，中小學(xué)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)器材的共用，小學(xué)科學(xué)與小學(xué)其它學(xué)科材料的共用。

1.材料的必要性

課前確定材料的必要性，考慮準(zhǔn)備的材料是否有問題。教師課前要精心檢查準(zhǔn)備的材料，防止因?yàn)椴牧系脑蚨饘W(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。關(guān)注因材料而引起學(xué)生過多的關(guān)注無關(guān)現(xiàn)象。教師從學(xué)生的角度出發(fā)，下水實(shí)驗(yàn)所提供的材料。教師把材料交給學(xué)生活動(dòng)，不但自己要明確，還必須讓學(xué)生知道，為什么要做這些活動(dòng)，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的內(nèi)因，發(fā)揮他們的積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性。讓學(xué)生帶著問題去研究。

2.學(xué)生是材料的主人

很多種情況下，我們使用的材料完全一樣，但由于給學(xué)生的自由權(quán)利程度不一樣，其教學(xué)效果就會(huì)大相徑庭。只有給學(xué)生充分的自主支配材料的權(quán)利，學(xué)生才能發(fā)現(xiàn)事物多樣的屬性，利于發(fā)展他們多種能力。

3.材料的有效性

小學(xué)低年級(jí)的學(xué)生基本處于混合思維階段；小學(xué)中年級(jí)的學(xué)生基本處于復(fù)合思維階段；小學(xué)高年級(jí)的學(xué)生基本處于前概念思維階段。年齡較大的兒童，甚至成人，當(dāng)他們初次在一種新學(xué)科中建立概念的時(shí)候，也常常是混合思維階段。因此，教師要了解學(xué)生，為學(xué)生提供材料時(shí)必須考慮學(xué)生的年齡特征，讓學(xué)生有能力從材料中發(fā)現(xiàn)其意義，避免學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中產(chǎn)生困難。教師在科學(xué)探究活動(dòng)中，為學(xué)生提供的材料不同，提供的材料方式不同，實(shí)際上反映不同的教學(xué)思想。教與學(xué)是一個(gè)不可分隔的整體，為學(xué)生提供有結(jié)構(gòu)的材料是探究型學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和保證，但提供了有結(jié)構(gòu)的材料并不是意味著學(xué)生探究學(xué)習(xí)的完成，我們必須深入理解探究型學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)，以一個(gè)研究者、引領(lǐng)者的身份指導(dǎo)學(xué)生的探究活動(dòng)，讓每一個(gè)學(xué)生經(jīng)歷探究歷程，在這一過程中得到科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

作者：沈遼 單位：杭州市蕭山區(qū)戴村鎮(zhèn)云石中心小