小学科学论文：重结构材料促探究深度.doc

小学科学论文重结构材料，促探究深度【摘要】目前小学科学课堂教学的低效性，特别是科学探究的低效运作以及在新理念指导下的注重学生自主性的深受学生欢迎的教学模式，都要求教师必须精心设计、选择、提供有结构的材料，以使学生在探究中揭示科学的概念，理会自然现象，从而使学生通过研究材料去发现问题，解决问题，促进学生形成科学素养。结构性材料是指能启发学生思维活动，能为进一步地探究活动指出方向，具有典型性、贴近生活实际的材料。根据上述对结构材料的理解，教师构建结构性探究材料的策略如下：发挥材料的引导性和暗示性作用，激发揭示科学概念的兴趣；突出材料的趣味性和调控功能，吸引学生的探究欲望；强调材料的典型性和功能的全面性，引发学生探究科学的内涵；注重材料的探究性和开放性，引导学生积极参与课内外实践。优化结构材料的措施为：吃透教材，是优化材料结构的前提；研究材料清单，剔除增选材料；反复尝试实验，优选好材料；充分预设意外，利用好材料；鼓励学生参与，拓宽获取材料的途径；采用自助餐式，优化材料的组合方式。【关键词】构建 优化 提升 探究小学科学课程标准中明确地提出了“科学课程要以探究为核心”的基本课程理念。探究既是小学生科学学习的主要方式，也是科学学习的目标。这一小学科学课堂的核心理念已深深地植入广大科学教师的思想与行为之中，使我们的科学课堂真正落实了学生在科学学习中的主体地位，使得学生既学会了科学知识、科学方法与技能，又培养了科学的能力，以及科学情感与价值观，较好地促进了学生科学素养的形成。这也是科学学习与传统自然常识课学习一个显著的差别。然而，小学科学课堂教学的低效性，特别是科学探究的低效运作，淡化了科学教学目标的落实，降低了科学课堂教学的效率。因此科学探究活动低效性问题，也成了目前小学科学课堂教学的一个主要问题。从众多的科学课堂教学案例来看，影响科学探究低效性的原因很多，其中实验材料准备的随意性是一个重要原因。“我听说了，就忘了；看见了，就领会了；我做过了，就理解了。”美国华盛顿大学校园的这幅条幅，突出了做的重要性，深刻地提示了“探求的意义在于经历”。而为学生准备探究活动中的实践材料则是关键。但在一线的科学教育课堂教学中，教师在组织探究活动中对“材料”的准备还缺乏重视，对“材料”的科学优化和呈现上缺乏技术，材料的结构性不强，随意现象比较普遍。现在这种课堂上必须要有时间保证学生学习的自主性，又要体现学生思维的完整性，在研究上要展现学生的逻辑性，结论上显示学生的成就感的新理念指导下的深受学生欢迎的教学模式，要求教师必须精心设计、选择、提供有结构的材料，以使学生在探究中揭示科学的概念，理会自然现象，从而使学生通过研究材料去发现问题，解决问题，促进学生形成科学素养。一、对于结构性探究材料的理解（一）结构性材料是能启发学生思维活动的材料。例如在学习六年级的工具与机械单元时，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。这种启发式的结构材料，既有形式上的启发式，又有结构上的启发式，结构上的启发式又有横向与纵向之分。 如在空气的流动教学中，教师提供一个两端（上表皮用硬纸板制成）露出小孔（大孔防止被蜡烛点着，小孔手插入蚊香用）的封闭塑料水槽，并提供蜡烛、蚊香，用水槽内的环境模拟地球地表环境，蜡烛模拟温度高的地区，蚊香显示空气的流动，学生在点燃蚊香和蜡烛后看到烟（空气）的流动情况，不仅明白了热空气上升，冷空气流向热空气的空气流动规律，而且能轻易地理解自然界风的形成原因。在这过程中材料在形式上的启发性结构起到了决定性的作用。结构的横向启发性是指学生在对多种材料的操作中，能横向地启发学生去揭示共同的科学概念。如在教学弹性一课中，教师提供了橡胶小动物（挤压会叫）、蹦蹦鼠、拉力器、弹簧称等材料。从这组材料看相互之间毫无联系，但学生在操作的过程中会发现一个共同的现象：这些材料都在受力后会变形，力消失后又能恢复原形的性质，即揭示了弹性的重要概念。结构的纵向启发性是指利用学生认知水平的提高，教师不断提供能愈发揭示科学概念的、步步深入、层层激起的材料，不仅能有效地保持学生的学习兴趣，而且能使学生体会科学的全面性和深度。比如在研究电磁铁磁力大小时干电池的选用问题上时，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。 （二）结构性材料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，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。 （三）结构性的材料是具有典型性，贴近生活实际的材料。科学不是单纯的纸上谈兵，我们选用的科学材料应该尽可能地使用一些生活中常见的典型性的材料。如六年级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。 二、构建结构性探究材料的策略 （一）发挥材料的引导性和暗示性作用，激发揭示科学概念的兴趣。有结构材料是对自然现象或运动变化规律暗自“呈现”的材料，必须组成启发揭示科学概念的结构，从而启发学生去探究。针对宏观物体构造庞大，不易观察，教师要善于精心设计材料，启发学生通过实验、观察，从而揭示宏观世界的运动变化。这在模拟性的教材中尤主明显。如：在比较水的多少一课教学中，教材中设计了三个大小、形状各不相同的瓶子作为探究材料，然后分别在三瓶中装入水进行比较，但教学效果显示这样的材料设计学生研究起来无从下手，没有很好地调动学生的已有认知和直接经验。于是，我设计了第四个瓶子，利用第四个瓶子来对比衡量水的多少。学生在运用直接生活经验时发现探究障碍，从而能更好地科学探究。这里的第四个瓶子体现了材料的暗示性。利用学生认知水平的提高，不断提供能愈发揭示科学概念的步步深入、层层激起的材料，不仅能有效地保持学生的学习兴趣，而且能使学生体会科学的全面性及深度。如我在教物体的沉与浮一课时，准备了三组教学材料，第一组提供了木块、石块、泡沫、橡皮、铁钉、马铃薯、牙签等形状、大小、轻重都不同的材料。学生实验后，发现物体的沉浮与大小轻重无关，与原有的认知（学生认为重的沉，轻的浮，小的沉，大的浮）发生矛盾，学生一脸的不解；第二组提供了大小不同重量相等的五个瓶子，实验后学生发现在重量相等的情况下，大的浮，小的沉；第三组提供了重量不同、大小相同的五个瓶子，实验后，学生发现在大小相同的情况下，重的沉，轻的浮。以上三组实验材料，在教学上有很大的启发性，使学生在探究中不断地否定自己，不断地激起学生揭示科学概念的兴趣，不断地激发学生去探究。（二）突出材料的趣味性和调控功能，吸引学生的探究欲望。材料的趣味性能使学生在无意间全身心地参与到探究活动中去，这种没有强压硬灌的操作能更好地让学生去发现问题、解决问题，一组好玩的材料还能调控课堂的教学，不致于教师为课堂的“纪律”而操心。尤其在大班额的教学中，教师放手让学生探究，强化学生思维的有效性，利用实验材料，特别是有结构的实验材料是只无形的手引导学生走上认知、探究、发展之路。例如：在教学简单的电路一课时，给学生一个灯座，一个电池盒，一个开关，三段导线，问学生你能用这些做什么？很快学生组成了一个简单的电路。再发给学生一个灯座，问：你能在这个电路的基础上再加一个小灯座吗？学生依照提示和材料显示出的信息，动手组成了一个串联电路。接下来再提供一段导线，问：你能在原有的电路基础上再用上一段导线，改装成一个新电路吗？学生会思考这段导线加在什么地方最合适，从而自己组装出一个并联电路。以上的实验材料，紧扣“你能利用它做什么”，“它”就是结构材料，是“它”在调控着学生的思维沿着正确的方向发展，这样的教学设计，意在引导学生思维发展，而非简单地为教学服务，为教师服务。利用有结构的材料，在原有电路的基础上改装，使学生尊重自己的研究成果，把有限的时间放在最重要的问题上，避免那种盲目将已经装好的电路拆开再重装，浪费宝贵的时间，从而使学生在有限的课堂教学中，获得更多有价值的成果。整节课学生的注意力都集中在研究的材料上，无暇顾及其他的事，避免课堂上“乱”而“无序”的现象出现，教师既调控了教学，又把握了课堂的“秩序”。材料的趣味性能使学生在无意识间便能全情参与到探究中来，这种没有强压硬灌的操作能更好让学生去发现问题，解决问题。一组好玩的弹性材料能更好的揭示弹性的概念，一组有趣的磁铁玩具更能让学生了解磁铁的性质，报纸压木条能与锤子对抗便能让学生在欢乐中惊讶大气压力的力量。因此，教师在探究材料的选取上应在形式上、内容上、组织上去突出材料的趣味性。材料形式上要相映成趣。学生在接触材料时，如果能让他多层次、多角度、全感官去探究，便能使他探究乐此不疲，兴趣盎然。如在弹性的教学中教师提供的橡胶小动物在听觉体会形变，蹦蹦鼠让学生行动上感受弹性这种形式多样、各种感官参与的教学情境让学生的探究效果倍佳。材料内容上要乐趣无穷。在材料的内容上，教师更要突出趣味性，在都能揭示科学概念的情况下教师要根据学生的心理特点选择那些富有童趣的、更容易引发学生探究兴趣的材料。以吸引学生的探究欲望。材料组织上要妙趣横生。在探究材料的组织上，也是突出趣味性的重要一环。因为同样的材料内容，不同的组织形式会引出不同的教学效果。如通过橡胶小动物学生有节奏的挤压，能营造出出奇的效果，蹦蹦鼠结合游戏学生更容易接受这种轻松活泼的形式。（三）强调材料的典型性和功能的全面性，引发学生探究科学的内涵。科学研究毕竟不是一两堂课的事情，也不仅是课堂教学所能完成的，它源于生活，也应回归于生活，服务于生活。实践材料的选择尽量从学生熟悉的周围事物入手。材料的选择脱离学生的生活，一会分散学生探究的注意力，二可能会无法引起学生探究的兴趣，三是这些材料学生不易找到，那大量的准备实践材料的工作需要老师去完成，成为一种额外的负担，而材料的选择从常见的材料入手，引发学生探究科学的内涵，并且这些材料经常出现在我们身边，却没有引起人们的注意和思考，今天我们从最常见的材料入手，同时也给学生一种启示：科学就在身边，就在我们熟悉的事物中，只要你认真地观察和思考。因此，材料的选取要贴近生活，最好是随时可得，随处可见的。那些精制、特制的材料不足以满足学生的探究需求，而一件普通的东西却能折射出更多的科学概念和自然现象。如：一个普通的气球既可揭示空气的存在，又可以去揭示弹性；既可以演示空气的流动形成风，又可以去解释反冲这一自然现象，还可以去体会水、空气的压力和气体、液体的热胀冷缩等。几根铅笔能探讨摩擦的规律，又可测定导体和绝缘体，还可以制作简单的机械等等。以上材料随处可见，但功能却覆盖全面。一些普通的材料（有时可能是废品），却能产生意想不到的效果，如：一位教师在上摩擦力一课时，为了让学生感知不同粗糙程度的物体表面对摩擦力的影响，设计了三只废弃的酒瓶（里面装满了沙子），引导学生分别涂上水、植物油和肥皂，然后感受影响摩擦力大小的因素，继而再引导学生想办法，把刚才抓不起来的啤酒瓶抓起来。学生想尽了办法，最后终于把瓶子给抓起来。通过活动，学生既明白了影响摩擦力大小的因素，又开发散发性思维（如有学生把瓶中的沙子倒掉，就轻而易举地抓起了瓶子），这只酒瓶真正成了“一瓶多用”的“宝瓶”。（四）注重材料的探究性和开放性，引导学生积极参与课内外实践。探究材料的开放性是指在同一探究目标或同一学习任务驱动下，让学生自己准备或选择能进行有效科学探究活动的材料，教师不作统一要求，从而更好地让学生进行科学探究活动。如一位教师在上马铃薯的沉与浮一课，学生在探究马铃薯在液体中为什么沉或浮中，一位老师设计了这样一组材料，不同的杯子，大小不同的马铃薯及不同材料的溶质（盐、味精、糖等），让学生自己选择不同的研究材料，研究影响马铃薯沉与浮的因素（有的学生认为杯子的大小影响马铃薯的沉浮、马铃薯的大小影响马铃薯的沉浮、不同的溶液影响马铃薯的沉浮），由于学生自己选择研究的问题，从而材料的选择也是自主的，这样发挥了学生的积极性，使学生更好地参与到探究活动中来。学生根据设计要求，经过思维的选择加工，从而使探究活动设计得以较科学合理。教师在收集有结构的探究材料时，应使材料具有课外延伸性，因为科学本身是门类众多、相互错综的一个综合体系。在一节课内只能完成每一环节的探究活动，更多的探究活动有待于学生课后去研究。如果课堂上的研究材料具有向课外延伸的特点，那么学生就自然而然地运用这些材料，在课后进行研究、探索，这样更有利于培养学生众多的科学素养。例如摩擦力一课中的实验材料（弹簧秤、滑动的木块、勾码、粗糙与光滑的表面等）既能让学生在课堂上研究物体表面的光滑程度影响摩擦力的大小，又能让学生在课后去研究接触面的大小及物体的重量都是影响摩擦力大小的因素。这样的材料面向课外，将目光投向学生的课余生活。另外在材料的安排上，要保持学生继续探究的兴趣，提供继续探究的方向。如在教学磁铁后提供材料让学生继续探究磁铁随着隔离物变化而磁力的变化。了解了风的形成后，提供材料去探究空气流动而形成的压力差对物体的影响等。三、优化结构性材料的措施在当前的科学教学中，就探究材料看，还无法做到与学生的探究活动相配套，这样就要求教师在选择材料上，既要考虑到其探究性，更要考虑到其典型性和简易性，同时更应具有引导性、层次性和开放性。只有根据学生的实际、教学的实际来设计、选取有结构的材料，并且不断地加以优化，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。（一）吃透教材，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。比较六年级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。如三年级科学的磁铁和六年级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。（二）研究材料清单，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。如四年级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。（三）反复尝试实验，优选好材料。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。如在教学六年级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。（四）充分预设意外，利用好材料。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