結構性實驗材料，為小學科學深度教學助力

季旭

實驗材料是教師開展探究活動的基礎，倘若教師先對實驗材料進行選擇和組合，再確定實驗材料的出現順序，之后再引導學生基于材料提出和解決問題，則這部分材料就具有結構性。與一般性的實驗材料相比，結構性的實驗材料具有更豐富的探究層次，能夠帶領學生步入科學的世界，引導學生完成對科學知識的摸索，以便學生逐步實現對科學知識的深度建構。一般來說，結構性實驗材料可以分為引導型實驗材料、觀察型實驗材料等，只有針對不同的課程，選擇恰當的結構性實驗材料，才能夠有效體現材料的價值。所以，在現階段組織學生學習科學知識時，教師也應當主動地根據課堂教學內容，為學生選擇恰當的結構性實驗材料，促使學生基于材料的操作，完成對科學知識的探究，逐步發展科學素養。

一、巧用引導型實驗材料，自主探究科學知識

在以往的科學課堂上，許多教師認為學生的科學素養較低，很難自主對科學知識進行探索和分析，因此，教師多采用單向灌輸的方式，為學生滲透科學知識，期望學生基于教師的講解，深入理解科學現象，加深對科學概念的印象。然而，單向灌輸的方式會削弱學生的主體地位，無法讓學生感受到科學探究的魅力。對此，教師可以為學生引入引導型的實驗材料，并借助問題引發學生的思考，讓學生基于引導型實驗材料展開科學探索的活動，對無法直接觀察的物質進行觀察，從而逐步驗證科學結論。

例如，在《空氣占據空間嗎》這節課中，教師便可以將引導型實驗材料引入課堂，使學生在逐步操作中，完成科學驗證活動。在剛開始上課時，教師先利用烏鴉喝水的故事引出“空氣是否占據空間呢？”的問題，引導學生進行猜測。在許多學生說出“空氣會占據空間”的答案后，教師為學生提出“口說無憑，你如何證明呢？如果現在只為你提供紙巾、玻璃杯、飲料瓶等實驗材料，你能否證明呢？”的問題，引發學生的科學探究欲望。之后，學生基于現有的材料進行思考，并完成以下實驗：1.將廢紙放入杯子底部，將杯子倒扣在水中，觀察杯子中的廢紙是否被浸濕;2.將塑料瓶中灌滿水，然后用力擠壓塑料瓶，觀察塑料瓶中的水是否會溢出來。在學生操作實驗時，教師也設計“透過這些實驗，你有什么想法嗎？這些實驗現象說明了什么呢？”等問題，促使學生在邊思考、邊操作中，逐步認識到“空氣會占據空間”。

引導型實驗材料能夠有效激活學生的學習動力，凸顯學生的主體地位，讓學生基于現有的材料，完成科學驗證活動，促使學生基于材料的操作，逐步認識到科學現象和科學概念。

二、巧用認知型實驗材料，有效形成科學概念

科學概念是學生認識科學知識、發展科學探究能力的基礎，如果學生對科學概念沒有一個清晰的認識，那么學生就無法展開之后的學習活動，科學素養也就得不到有效的發展。但是，如果教師采用單向、口述的方式，為學生介紹科學概念，不僅會為學生帶來枯燥的學習體驗，降低學生學習科學概念的興趣，也會縮短學生對科學概念的記憶時長，致使整個科學課程教育質量較低。對此，教師可以根據科學課程的教學內容，為學生提供相應的實驗材料，促使學生在觀察材料中自主形成科學概念，從而增強對科學概念的記憶。

比如，在《認識固體》這節課中，教師就可以基于認知型實驗材料，引導學生認識“固體”的概念。在剛開始上課時，教師先手握兩個雞蛋，其中一個雞蛋是生的，另一個雞蛋是熟的，在打碎雞蛋前，教師為學生提出“當這兩個雞蛋去掉外殼后，大家觀察一下，里面是否一樣呢？都有什么特點呢？”等問題，讓學生有目的地進行觀察。在學生看到生雞蛋和熟雞蛋的區別后，教師再提出“生雞蛋中是流動的液體，熟雞蛋中是固體，那么固體與液體是如何進行區分的呢？換句話說，固體是怎樣定義的呢？固體有著怎樣的特性呢？”等問題，為學生進行固體概念的探索鋪墊基礎。之后，教師為學生提供木頭、石塊、文具盒、鐵錘等材料，使學生在觀察后，總結出固體的概念和特點。當有學生說出“固體都是不會流動的”的特點后，教師再為學生引入“沙土”這一材料，使學生認識到有些固體也是可以流動的，從而不斷修正自己總結的概念。

認知型材料的引入，改變了學生學習科學概念的方式，學生能夠基于自己的觀察，逐步總結出科學概念，并對科學知識形成自己的理解，從而在體驗科學概念生成過程中，延長對科學概念的記憶。

三、巧用模擬型實驗材料，簡化學生理解難度

科學的世界是精彩的，但是并非所有的科學內容，都可以以實物的方式呈現給學生，面對這些內容，如果教師只是照本宣科，按照教材為學生進行介紹，很難喚醒學生的形象思維，加深學生對科學知識的理解。而模擬型實驗材料能夠變抽象的內容為形象的內容，化解教材上知識的抽象色彩，帶給學生直觀的學習體驗。所以，面對一些無法展示實物的科學知識，教師便可以借助模擬型實驗材料開展教育活動，引導學生對模擬型實驗材料進行觀察、操作等，從而增強學生對科學知識的理解。

例如，在《地球》這節課中，教師無法直接將地球呈現給學生，引導學生基于對實物的觀察，認識到地球的形狀、地球上的陸地板塊、地形地貌等內容，于是，教師就可以借助模擬型實驗材料，帶領學生進行學習。在課堂上，教師先借助多媒體技術為學生播放宇航員拍回的地球圖片，使學生初步形成“地球是圓的”的意識。隨后，教師為學生分發事先準備好的模擬球面實驗儀、地球儀、小帆船、小紅旗等材料，組織學生開展探究活動。在活動中，教師先讓學生在球面上模擬帆船回港的情況，并提出“人們在海岸上看時，會先看到什么呢？”的問題，引導學生逐步發現“會先看到船帆，再看到船身”的現象。之后，教師再讓學生利用藍色的卡紙和小船進行驗證，得到“地球是圓的”的結論。緊接著，對于“麥哲倫環球航行”的內容，教師也可以引導學生利用手中的材料，模擬麥哲倫環球航行的過程，并讓學生用紅繩連起來麥哲倫的航行路線，以便學生切實地認識到“地球是一個球體”。

模擬型實驗材料的存在，大大地彌補了以往教學中的不足，將一些無法直接呈現給學生的實物，以簡化的方式直觀地呈現給學生，能夠有效化解教育中的難點，真正地提升學生對科學知識的理解。

四、巧用探究型實驗材料，發現科學世界的魅力

科學探究是科學家獲取科學知識的重要途徑，通過科學探究的過程，學生也能夠提高綜合科學素養，懂得基于科學現象的觀察和科學材料的操作，步入科學的世界，發現科學的魅力。所以，在科學課堂上，教師也要為學生引入探究型的實驗材料，指導學生在操作中探索未知的科學世界，逐步發現科學課程的精彩。同時，透過探究的過程，學生也能夠體會科學知識的來之不易，體驗到科學家的科研精神，從而從小樹立遠大的理想，主動為科研事業貢獻自己的力量。

以《摩擦力》的教學為例，為了讓學生探索摩擦力的秘密，使學生認識摩擦力的大小與什么因素有關，教師就可以為學生提供探究型的實驗材料，組織學生開展探究活動。在實際的教學中，當教師引導學生認識到摩擦力的存在后，教師為學生設計“摩擦力的大小與什么因素有關呢？”的問題，使學生帶著好奇心開啟探究之旅。在學生做出一些簡單的猜測后，教師為學生提供小木塊、彈簧秤、橡皮泥等材料，引導學生開展探究活動，如學生對接觸面的粗糙程度進行改變，或者在同一接觸面上，學生變換小木塊的大小等。在學生不斷變換接觸面粗糙程度后，學生能夠發現“當接觸面越粗糙時，摩擦力越大”的現象，從而清楚地認識到“摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有直接關系”。

在引導學生學習科學知識時，教師為學生提供探究型的實驗材料，能夠讓學生親歷科學結論的生成過程，使學生發現科學探究的魅力，從而讓學生愛上科學課程。

五、巧用拓展型實驗材料，助力科學素養成長

科學課程的存在價值，并不單單是為學生滲透科學知識，讓學生掌握教材上的探究方法，更重要的是培養學生的科學思維，讓學生形成良好的科學探究習慣，以便在未來的生活中可以主動地分析科學現象，并完成科學探究。而拓展型材料的存在，無疑可以成為培養學生科學思維的重要工具。在科學課堂上，教師可以以課程教學內容為基礎，為學生引入一些拓展型的實驗材料，讓學生充分釋放自己的創造素養、探究素養，以便學生可以基于科學實驗的過程，驗證自己的猜想，糾正自己的錯誤想法，并基于自己的探索強化對科學知識的應用。

比如，在《熱脹冷縮》這節課中，教師除了帶領學生認識熱脹冷縮的現象，引導學生認識氣體、固體有熱脹冷縮的性質外，也可以為學生提供拓展型的實驗材料，指導學生開展拓展性的實驗探究活動。在課堂上，教師先為學生提供銅球、酒精燈、火柴等材料，促使學生基于這些材料，完成對液體、固體熱脹冷縮性質的探究。隨后，教師再為學生提供一個燒瓶，一個鵪鶉蛋，讓學生在不破壞鵪鶉蛋、燒瓶的基礎上，將鵪鶉蛋放入燒瓶中。之后，學生借鑒“熱脹冷縮”的知識，先將燒瓶加熱，再將鵪鶉蛋放在燒瓶上，等待燒瓶冷卻，以便燒瓶在冷卻后吸入鵪鶉蛋。透過實驗的過程，學生能夠驗證自己學習“熱脹冷縮”知識的效果，從而及時地進行補足。

不難看出，在一節科學課程的后半段，教師為學生提供拓展型的實驗材料，能夠引導學生開展拓展性的實驗活動，有效強化學生的應用能力，讓學生在開展實驗探究中，強化對科學知識的理解。

總而言之，結構性的實驗材料能夠輔助學生理解科學知識，幫助學生完成科學探究的活動，以便學生在簡單的操作中強化科學素養。在現階段組織學生學習科學知識時，教師也應當繼續提高對結構性實驗材料的重視，主動地在課堂上為結構性實驗材料尋找落腳點，從而基于結構性實驗材料的支持，不斷提高科學課程的教育質量。