應用結(jié)構(gòu)性材料，促進科學概念的構(gòu)建

周沃濤

在小學科學教學課堂中，學生進行探究的載體就是結(jié)構(gòu)性材料了，通過對結(jié)構(gòu)性材料進行觀察、操作，從而記錄、研討，得出科學概念，培養(yǎng)學生思維、培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)。什么是結(jié)構(gòu)性材料呢？美國哈佛大學教授蘭本達說：“科學教學材料的結(jié)構(gòu)，指的是通過操作材料揭示自然現(xiàn)象間的某種關(guān)系，這種關(guān)系的模式即是描述現(xiàn)象的概念”。簡單來說就是反映科學概念的材料。由于科學課堂上的材料比較多，那么如何選擇、設(shè)計和運用結(jié)構(gòu)性材料呢？下面筆者以《氣球驅(qū)動小車》為例，說明結(jié)構(gòu)性材料的選擇、設(shè)計和運用。

1通過對比突出材料的結(jié)構(gòu)性

在上課的開始我先讓學生進行觀察氣球。分別是一個沒有充氣的氣球，一個是充滿氣的氣球，這兩個都是氣球，教師引導問：這個沒有充氣的氣球能不能動起來。學生回答：不能。那么這個充滿氣的氣球呢？學生回答：能動起來。然后我放飛手中的充了氣的氣球，氣球作不規(guī)則的亂飛。為什么充了氣的氣球能動起來呢？原因是充滿了氣的氣球具有內(nèi)能。這種內(nèi)能當放出氣時，會產(chǎn)生一種力，這種力叫反推力。通過材料的對比就知道了，有氣的氣球才能動起來，這種動起來是由于有一種力在作用。不是由外面給它的力。也通過這個對比，為后面第6課運動的小車具有能量作一個鋪墊。

2應用結(jié)構(gòu)性的材料忌產(chǎn)生歧義

在對反沖力的方向進行探究，首先我讓學生自己打漲一個氣球，讓氣球在手掌里飛，讓學生感受反沖力。感受完后進行反沖力的認識時，在磨課時，我按照教材的方式，讓學生仍然在手掌里感受反沖力的方向，但是在實驗過程中，氣球會到處亂飛，根本不能顯示出氣球噴出氣體與反沖力相反的原理。因為氣球會作無規(guī)則的運動受到幾個因素：一是氣嘴的氣流噴出的方向無規(guī)則，二是周圍的空氣密度不一樣，三是氣球的體積在反沖時受到的阻力不一樣。氣球到處亂飛導致學生究竟是以在手掌時的方向還是以飛出來的方向為準，歧義非常大。于是我就想著要對材料進行改變，讓學生觀察時不會產(chǎn)生歧義。于是我把材料改為用氣球黏在一根吸管上，然后吸管里穿入一條繩子，然后繩子兩端讓兩個學生拉住。改變氣球的方向，觀察氣球噴氣與氣球運動的方向。改進后，充滿氣的氣球沿著繩子作定向的運動。學生很明顯的看到氣球沿著繩子飛行2米長，效果非常明顯。學生就能很快的知道了氣球與噴氣方向相反，自然而然就知道了反沖力的方向。在應用的結(jié)構(gòu)性材料時，一定要指向科學概念，防止產(chǎn)生歧義，讓學生誤解材料及現(xiàn)象背后的科學概念。

3結(jié)構(gòu)性材料要指向數(shù)量化

在使用結(jié)構(gòu)性材料時，我們設(shè)計的實驗要指向數(shù)量化。在探究氣球大小與小車距離的實驗時，筆者設(shè)計了了一個對比實驗，要求每個小組做兩組實驗，一組是給氣球打30筒的小車，一組是給氣球打氣60筒的小車，兩組小車各做3次，每次都要記下小車行駛的距離多少厘米。這樣通過一個數(shù)量化的對比實驗，學生容易得出打氣60筒的比打氣30筒的行駛的距離遠了多少厘米。科學是不允許大概、估計等不確定性的描述，應用數(shù)量化能使讓人更加信服。

4應用結(jié)構(gòu)性材料要著力于培養(yǎng)學生的思維

應用結(jié)構(gòu)性材料雖然具有內(nèi)在的結(jié)構(gòu)，但仍然需要教學者精心組織才能發(fā)揮結(jié)構(gòu)性材料發(fā)展學生思維的作用。在探究反沖力與氣體噴出的方向相反時，我是先讓學生猜一猜這個力的方向與噴氣方向是怎樣的關(guān)系的？然后在學生做氣嘴朝左、氣嘴朝右、氣嘴朝上、氣嘴朝下的氣球的運動方向，然后讓學生出來匯報總結(jié)出噴氣方向與氣球運動方向是相反的，從而順利成章地認識了反沖力。這樣經(jīng)歷了一個猜想——實驗——內(nèi)化——總結(jié)的過程。學生就在實驗過程中深刻地認識了反沖力。美國有句諺語：告訴我，我會忘記，做給我看，我會記得，讓我親自做，我才懂得。通過做和思結(jié)合發(fā)揮了結(jié)構(gòu)性材料的發(fā)展思維的作用。在教學中，教學不僅僅是引導學生進行做，用結(jié)構(gòu)性材料操作一遍，而是要引導學生進行邊操作邊思考，在思考中發(fā)展學生的思維，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

5結(jié)構(gòu)性材料選擇前要多進行嘗試操作

雖然材料具有結(jié)構(gòu)性，但是要讓材料顯示出來的現(xiàn)象能驗證科學原理，也并不是一帆風順，需要教學者提前多進行嘗試操作，只要親身操作后才能評估材料是否能達到效果，如果要達到效果需要控制哪些不利因素。這些都需要教著在課前進行多次操作才能看出來的。

在進行氣球氣量與小車行駛距離的實驗時，我就一直在思考如果按照課本那樣分別用大氣球和小氣球進行對比實驗，但是比較難于控制，有些學生可能打的氣球可能接近，導致了行駛距離差別比較小，甚至會因為地面光滑程度、空氣的密度干擾導致氣球小的反而會比氣球大的會遠，有時，學生也會因為把氣球打得太大了，導致氣球爆裂。因此，經(jīng)過反復研究后，聯(lián)想到三年級《空氣具有質(zhì)量》的實驗，于是改為給氣球打30筒和60筒進行對比。實驗效果就比較明顯了。

總之，學生科學概念建構(gòu)是一個循序漸進的過程，在教學實踐中，教師要善于運用結(jié)構(gòu)性的材料，讓學生從探究中構(gòu)建科學的概念，提高學生思維能力，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

參考文獻

[1]姚曉春.小學科學課的建構(gòu)：探究式教學設(shè)計的理論與實踐，華東師范大學出版社，2018年9月，P213-P277.

[2]季旭.小學科學課堂中結(jié)構(gòu)性實驗材料的有效應用，啟迪與智慧，2020，（9）P67.

備注：本文是廣州教育學會課題《基于科學核心素養(yǎng)培養(yǎng)的小學科學概念教學策略研究》 （課題編號∶ KTLX1202030261）的研究成果。