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谈如何准备“以学为中心”的有结构材料

花匠小妙招
2025-04-24 21:19

材料引发探究，探究促进思维的发展。

学生的大多数探究活动时间都在课堂上，但是课堂上的学习真的发生了吗？崔允漷教授认为：“我们可简单地将学习分为想学、会学和学好三个方面。课堂学习有如下四种值：一是动力值，即学生想学习的愿望；二是方法值，即学生会学习的方法；三是知能或数量值，即学生所学到的知识和技能；四是意义值，即学生学到的东西是有意义的或受用的。”

随着《科学课程标准》的实施，科学探究性学习的地位越来越高，但要真正实现探究性学习存在不少困难，尤其是探究性学习实验材料的准备。实验器材匮乏、陈旧，新配备的学具不够精细，不少探究材料有时间和空间上的限制，探究性学习所需要的材料数量较大……如何克服这些困难和解决这些问题，组织学生开展探究性学习活动？

城市河道植物景观的营造是营造自然环境的重要方法。设计人员要注意植物景观组团与开放空间绿地工作的设置、乔灌草与植物造型方面的配置等问题，要将细节与总体协调的搭配起来，将外来引进植物与本地植物紧密地结合起来，除此之外，还要将植物的多样性体现出来，做到三季有花，四季有绿，将科学与设计艺术相融合。

在科学课堂上要引导学生真正融入科学探究的过程，教师就要选取有结构的、层层递进的实验材料，在揭示自然现象间的某种关系的同时，帮助学生经历认识的过程，形成科学概念，同时调动学生探究的积极性，让他们体验到科学探究的快乐，更好地投入到科学课的学习之中。

一、有结构的材料能激发学生的学习欲望，即动力值

对于陌生的材料，学生会产生想看一看、摸一摸、探一探的欲望，想了解它们有什么作用、它们间会发生什么、会产生什么结果。这样的材料很容易引起学生的好奇心，使学生产生探究欲望，如果欲望在一定程度上得到满足，将促使学生提出问题、探究问题，融入情感，进而产生感情。

1.从学生熟悉的物品中选择

对于日常生活中所用的物品，学生理解起来相对容易一些，也能更深切地体会到科学无处不在。如教学《变色花》时需要牛奶、肥皂、醋、橘子、杯子、茶叶、热水、酒、洗洁精等材料，这些材料学生熟悉并经常接触，所以使用起来得心应手。

可条播或撒播。条播按行距15～20厘米，开沟播种，深2～3厘米，播后覆土轻度镇压。出苗前后保持土壤湿润。

2.从学生熟悉的环境中选择

对于熟悉的环境，学生有自己的认知和不同的经验，但是要真正用知识来解释或描述某一现象时，往往大脑一片茫然。这种“茫然”其实是一个切入点，能让学生再一次对这些熟知的东西提起兴趣，并保持高度的探究热情。学生“跳一跳，够得着”，这是学习的理想状态，如果学生抬头一看，发现跳上去够不着，不可能实现，就会放弃努力。所以，教师要从学生熟悉的环境中选择材料，让学生“跳一跳，够得着”。

(4)矿质混合料比例的确定。首先对组成材料进行筛分，收集原始数据，然后计算材料配合比，最后是配合比调整。混合料的级配应选择连续级配或合理的间断级配。

3.在学生经验范围内选择

教师的教学设计应尽可能地贴近学生熟悉的生活、经验。在探究学习中，学生难以自己建构知识体系，难以将看似没有联系的知识联系起来，这就需要教师从学生的认知经验出发，为学生的知识体系建构提供链接点。如《变色花》中的材料看起来没有联系，学生无从下手，如果给学生一座“桥”——紫甘蓝（测酸碱性），就能将这些材料联系起来并形成结构，吸引学生，引导他们进一步研究。

二、有结构的材料能充分体现材料之间的相互关系，即方法值

学习总是在实验者不知晓实验结果的前提下，对材料进行一系列探究，得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。要让学习在课堂上真正发生，材料的选择、组合以及交给学生的次序都是有讲究的。材料之间、材料与教学内容和教学目标之间具有紧密的联系。周振宇校长在江苏省第二批中小学实验教学研究课题《运用探究性实验进行“尝试—交流”教学研究》中提出“尝试—交流”的教学模式，对现有的教学资源进行合理搭配、巧妙重组，使学生在实际情境中发现带有不确定性的“劣构问题”，并自主设计探究方案，合作开展科学探究，乐于倾听和表达彼此的探究思路与阶段性成果，在交流中逐步建构科学概念，产生新的科学问题。

如《变色花》中的材料没有规律，缺乏联系，但是加入紫甘蓝，让学生辨别它们的酸碱性之后，学生发现了它们之间的联系。教师首先让学生对手中的材料进行自主探究，并记下探究的过程和发现，然后说一说在这一过程中看到了什么、发现了什么、明白了什么、操作的过程与其他人有什么不一样、哪种方式更符合要求等。尝试和交流的环节常常是交互出现、周而复始的，在操作和反思中，学生的科学认知水平和概念建构能力逐步提升，真正成为学习的主人。

三、有结构的材料能揭示现象、概念，即知能或数量值

兰本达在《小学科学教育的“探究—研讨”教学法》一书中提到：“普特拉小姐观察到，在街上玩耍的学生用手头所有的一切材料来戏剧化他们对周围世界的概念玩‘过家家’，模仿机器的运转，模拟自然现象。”对有结构材料的探究是学生探究学习的基础和关键。通过对材料的操作和思考，学生获取对事物或现象的正确认识；反过来，这些现象又能产生新的知识。

我国大多数农民利用秸秆、薪柴的方式还停留在最原始的直接燃烧的状态，这样不仅农作物秸秆不能充分燃烧，浪费资源，而且对环境造成严重污染，危害人们身心健康[4]。生物质成型燃料的能量密度相当于中质烟煤，但成型燃料燃烧排放的CO2来自于秸秆光合作用吸收的CO2，吸收和排放达到平衡，基本实现零排放，其它有毒有害气体排放量也远小于煤。生物质成型燃料本身体积较小，接触到的空气充足，可以充分燃烧，相对于煤来说，燃烧特性明显改善，利用效率显著提高[5]。生物质秸秆固体成型燃料包括颗粒燃料、块状燃料和棒状燃料，其中颗粒燃料因其自身特性，具有流动性强、燃烧效率高等优点，从而得到广泛应用。

如《把固体放到水里》一课的材料有铅笔、铅笔芯、橡皮、一个苹果、一小块苹果、一个空塑料瓶、一个装满水的塑料瓶、橡皮泥、铁钉、小铁盒等，这些材料看似随意组合，却又隐藏很多这节课中要解决的关于沉浮的问题，渗透了后面使沉在水里的物体浮起来的方法。面对这些材料，有的学生一下子就能判定情况，有的学生似是而非的知识经验则无法判定，同时这些材料中也有颠覆学生认知的存在。最典型的是对一个苹果和一小块苹果，学生会以大小来判定。因此，改变了形状的铁钉、铁盒，改变了状态的空塑料瓶和装满水的塑料瓶等材料，会对学生的视觉、行为和感知形成刺激，使学生越来越清晰地认识物体之间的相互关系，经历越来越丰富，获得更全面的认识。在这个过程中，教师从学生的角度来准备材料，让学生在材料中有所发现，并耐心听取学生讨论自己的发现，帮助他们就某个点得出一致的结论，避免学生在探究学习中产生错误认知。

四、有结构的材料能让学生收获满满，即意义值

兰本达教授在《小学科学教育的“探究—研讨”教学法》一书中说：“大人和孩子一样，玩耍可以成为创造性学习的基础。它造成一种气氛，给人以动力去从事学习中不那么引人的那一方面——需要用功和琐碎的细节。”

对于自己熟悉的材料，学生会根据自己的知识经验进行组合，不会有新的认知发生，但是当他们相互交流的时候，会发现自己的组合与别人的组合不一样，他们的思维会随着材料的不同组合而高速运转。在这个过程中，学生会尝试运用别人的组合进行探究，即在接受别人的经验后，把材料打乱再重新组合，再一次打破自己的认知：“他的组合所产生的现象和我的组合所产生的现象有什么不同？如果我重新组合还会有不一样的现象吗？它们之间有什么联系？如果用已有的知识经验来解释，该怎么说？”……一组有结构的材料，会让学生在经历认识事物的过程中，按照“原认知——清晰——模糊——再清晰”的顺序发展。学生会通过自己的实验，不断刷新自己的认识，逐步形成新的科学知识概念。这里，教师充分利用学生的主体价值，促进学生自主学习，达到引导学生探究科学的目的。这就是材料使学生产生的一系列思考，也是概念的形成之旅。

学生思维的碰撞来源于教师的精心选材。学生发现材料的相互作用，利用材料调控思维，沿着正确的方向发展，然后通过集体的交流和研讨使思路变得更加清晰，从而发现问题、解决问题，获取新知。

五、有结构的材料会让活动偏离主题

即使是正确使用材料，材料的组合也会偏离探究的主题，这不是经验的失误，不是误差带来的错误，而是教师无法控制学生的思维和想法所致，但这一点是值得庆幸的，因为学生依然能够“异想天开”。

曾经的芳华人影俱销，宝玉得了一场不大不小的病，总是持续高烧不退，先是被疑似非典，以后又差点当成禽流感。宝钗寸步不离汤水伺候得妥帖。病愈后的宝玉，涕泪交加，忏悔起和黛玉的陈仓暗渡。宝钗并不见怪，反而道：“也是天缘注定吧。林妹妹总要找个归宿才好……”一席话说得宝玉自愧不如，宝钗又劝：“你这样放不下，反而伤了身子，她也觉着不好……”宝玉不解，宝钗道：“我看，你索性写本书，对过去权作告别交代……也好让林妹妹轻轻松松嫁人……”宝钗这样心无罅隙，自己再推脱，就是心里不坦荡了。

如教学《假设》一课时，教师用两张材质相同、大小不同的纸（一张A4 纸和半张A4 纸），分别捏成两个小球，然后使这两个小球同时从同一高度落下，验证学生的猜测。在做这个实验之前，有的学生说大球比小球下落得慢；有的学生查过资料知道伽利略在三百年前就驳斥了类似的看法并进行了实验，于是重复演示了伽利略的实验。通过反复实验，学生用眼睛观察，用大脑思考，并联想到重力、阻力、密度等问题。但是学生只有模糊的概念意识，又不处在这些结构材料之中，所以无法得出准确的答案。因此，教师在把精心准备的材料交给学生时，必须使学生明白探究的方向以及这么做的原因，使他们在反复探究中挖掘这些材料的最大价值，获得最好的实验效果。

总之，教师只有根据教学实际、学生对知识的掌握情况来选取有结构的材料，才能由材料引发探究，由探究催生科学素养，使学习真正发生在课堂上，让学生进行真正有效的科学探究，尽情地遨游在科学探究的海洋中。