优化科学材料选择提高科学探究意识

优化科学材料选择提高科学探究意识

亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。如何成功地引导学生在短短四十分钟内“亲历科学、感悟科学、体验科学”，经历像科学家那样的科学探究过程？如何让学生在有限的教学时间内获得更多有价值的收获，并少走弯路？笔者认为首先应从优化实验材料做起。

学生实验离不开可供操作的材料，“材料引起学习，材料引起活动”，材料的选择与组织是上好实验课的首要条件，组织不同的材料或对相同的材料的不同组织，学生经历学习的过程就截然不同。在探究学习中，为学生提供合适的、有结构的材料是学生进行探究学习的基础和关键。学生只有通过对合适的材料的操作、摆弄和思考，才能使学生从中感悟获取科学知识的方法和过程，从而培养学生的科学创造性思维，提升学生的科学素养。

一、优化材料的选择，提高科学探究效率

（一）材料种类要有典型性

材料并不是越多越好，也不是越好玩越好，教师应该从学生的角度来审视与设计每一件材料，尽量选用与学生生活密切相关的、有普遍意义的、典型的材料，既能够使学生顺利通过对材料的探索获取对事物的正确认识，又避免材料准备工作的费时费力现象。

如《声音是怎样产生的》一课，笔者首先把容易准备的材料布置给学生，鼓励每个学生准备一把钢尺和一枚皮筋，然后准备了音叉与水盆、鼓与小泡沫块等组合材料，随机发给各小组做“声音是否由振动产生的”这

一实验，实验中允许小组间互相交换材料。这样，各小组既可以通过这些典型的材料来设计不同实验验证假设，又可以依据自己的想法和意愿去实验：拨动钢尺或皮筋，学生直接观察到了它们的振动；敲击鼓面，学生通过观察鼓上小泡沫块的跳动感觉到了鼓面的振动；把振动的音叉放入水盆，学生通过观察水面的波纹感觉到了音叉的振动……学生的在积极的操作中验证了自己的假设，在探究与实践中获取知识并感受到了探究的快乐。

（二）材料设计要有科学性

科学实验作为一种探究活动，其本质之一就是“实证”。科学是要讲证据的，实验中的事实、数据就是有力的证据。教学中，教师要引导学生通过定量观察、测量、记录搜集科学事实和可靠证据来验证对问题的假说，但是，由于一些实验材料缺乏科学性的原因，无效探究的现象还经常存在，成为困扰一线科学教师的问题之一。

比如五下《热起来了》一课，里面有一个活动“衣服能给身体增加热量吗？” 对于五年级的学生来说，用温度计持续测得不同时间段衣服里面的温度变化，这样的活动还是比较简单的，笔者根据教材的设计组织学生进行了实验，可是测出来的结果却让人大吃一惊，测出是恒温的小组只是个别（正确的），很多小组测得结果是的是：温度慢慢升高了，他们的研究结论是：衣服能增加身体热量；衣服能给身体增加热量，只不过速度很慢；衣服的温度会随着时间的增长而缓慢上升；等等。这些结论显然是错误的，但为什么会这样呢？究其原因是材料选择的不科学！因为教材中忽视了对比实验中条件的控制，当学生用同一个温度计先测量衣服外的温

度，再测量衣服内的温度时，外界的气温已经有所变化，笔者上课时正值午后，正在上升的气温影响了实验的结果。笔者后来就改用了两只同样的温度计，同时测量衣服外的温度和衣服内的温度，这样，即使外界的气温有变化，两只温度计上的读数就都会显示出来，对比后不难发现：衣服是不会给身体增加热量的。

又如六下《在星空中（一）》一课，里面有“建一个星座模型” 的活动，教材这样设计的：用正方形纸板模拟天空，在上面打7个小孔，分别悬挂7颗的橡皮泥小球模拟星星，然后用投影从侧面照射小球，看其在屏幕上的影子，从而得到北斗七星的图像。笔者发现这个设计中存在着一个很大的问题：实际的北斗七星是自己发光的，教材中用橡皮泥小球来模拟星星，并用强光从侧面照射看橡皮泥小球的影子来得到北斗七星的图像，这是与实际情况不符的。因为人们平时看星座时，其平面图像是在星星的原位置上得到的，只不过因为这些星星离我们太远而没有三维空间的感觉而已，教材上的这种用投影的方式来得到平面图像的处理，是学生所不能不理解的。笔者对该实验进行了这样的改进：把模拟星星用的橡皮泥改成了小电灯（笔者用的是发光二极管灯），用长短不同的电线把这些灯并联在电路中与两节干电池相连接。实验时，学生只要透过一张半透明的塑料片，从不同的角度观察这些“星星”并在塑料片上描画出看到的图像，就很容易得到不同形状的“北斗七星”平面图像了。学生也很容易从该活动中明白：星座是一些距离各不相同、彼此没有联系的恒星在天穹上的排列图像。材料的改进很快拉近了模拟实验与实际现象的距离，也提高了科学探究的效率。

（三）材料组合要有的启发性

不同的材料预示着不同的现象，优化材料的组合就是要给学生创设提出科学问题的情境，在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”，使学生原有认知与眼前现象发生强烈的冲突，造成学生意识中的矛盾激化，从而引导学生自己提出科学问题并积极地开展探究。

比如五下《摆的研究》一课，要让学生自己提出“摆的快慢与哪些因素有关”的科学问题并展开实验研究，得到“摆的摆动快慢与摆绳的长度有关、与摆锤重量和摆幅大小无关”的实验结果。笔者就在课开始时，只为每组随机准备了一个支架、一个不同材料制成的同体积的摆锤、一根不同长度的线。让学生先观察自己组上的材料后做一个摆，并让这个摆自由摆动15秒时间。当学生发现每个摆的次数是不一样的这一现象时，自然就联想到各组操作材料的不同，于是就在提出了“为什么有的摆要快有的摆要慢？”“摆的快慢与什么有关？”的科学问题后，很快提出“摆的快慢可能与摆锤重量有关。”“摆的快慢可能与摆绳长度有关”、“摆的快慢可能与摆幅大小有关”的猜测，并积极地设计实验进行研究，从而发现“摆的快慢只与摆绳长短有关，与摆锤的重量和摆幅的大小都没有关系。” 可见，针对性和启发性强的材料能帮助学生提出合理的、高质量的科学问题了，有利于使学生更自然地提出假说，并在此基础上形成科学合理的探究方案，使实验目标更加明确，从而提高探究效率。

二、优化材料的呈现，提高科学探究效率

（一）材料的呈现要有趣味性

兴趣是探求新知时最重要的推动力，是构成自主探索的最活跃成分。美国心理学家布鲁纳说：“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣，要使学生上好课，就得千方百计点燃学生心灵上的兴趣之火。”

笔者在教学“观察水的特点”这一内容时，考虑到水是人们生活中常见的自然事物，如果教师直接把一杯水呈现给学生，让学生运用一定的科学观察方法来概括出水的特征，学生的学习兴趣肯定不浓，势必会影响探究的效率。于是，笔者就根据教学内容与学生的年龄特点，精心设计了课的导入环节，适度地设置了一点悬念：用干净的深色瓶子把要观察的水“包装”了起来，让学生对瓶中的液体感到神秘，激发他们的探究欲望。笔者的设计是：先依次出示酸奶、油、雪碧、可乐这些学生熟悉的液体，让他们很容易根据包装认出来，然后出示装在深色啤酒瓶里的纯净水（除去啤酒瓶的盖子和商标纸），这时有的学生说是啤酒，但马上就引来了其他学生质疑，是酒？是醋？是酱油？是油？是水？学生们争论不休，注意力都集中在这一瓶不明物质上。“瓶子里装的到底是什么呢？”学生迫切地需要去研究它！这样就很快激发了学生的学习兴趣，自然地“卷入”到了科学探究中。在研究方法的讨论中，学生都认为要通过看、闻、摸等观察方法进行研究。有的学生一说到要尝一尝，马上就引来大家的反对，理由是可能对身体有害，教师则适时强调了平时很容易被学生忽略的“不认识的物体不能随便尝”这一实验常规。如果没有进行精心的“包装“处理，这样的教学效果是很难达到的。

（二）材料的提供要注意有序性