例谈科学教学中实验材料的适切性

小学科学教学以探究为主要形式，让学生亲身经历科学学习活动。探究式教学，离不开操作的材料。“材料引起学习，材料引起经历”，材料是学生解决科学问题、获取科学知识、体验科学过程的重要载体。因此，在小学科学探究教学中，选择适合、恰当的实验材料，对于整个科学教学有着重要的意义和作用。

所谓科学探究材料的“适切性”，指的是在小学科学探究教学中，选取恰当的实验材料，有利于学生进行探究学习，有利于促进学生科学素养的形成。

2013年9月，笔者参加了区运河赛课节决赛阶段的比赛，与其他两位教师一起执教同课异构的课――《抵抗弯曲》，其中，三节课实验材料的选择与应用有很大的差异，对教学过程及教学效果产生了不同的影响，如下表。本文以这三节课中实验材料的选择与应用为例，谈谈小学科学教学中操作材料的“适切性”。

一、操作材料对探究主题的适切性

材料的选择应当适合研究的主题，选择的材料要尽量真实，即便有些存在较大差异，无法接近被研究对象，也应当让学生建立彼此间的联想，明确这个材料的特性研究可以代表被研究物体的物性。

以这堂课为例，研究桥梁的宽度和厚度与梁的抗弯曲能力的关系，最好的材料是木块、钢铁或水泥板等。但显然，这样的材料是不适合课堂教学研究的。所以，我们一般会选择纸作为研究对象。选择什么纸，能表现出相似于木块、钢铁或水泥板等比较坚硬的特性呢？在这三种纸质材料中，显然卡纸和铅画纸，在硬度上更接近于真实桥梁，更具有研究的代表性，相对来说比较适合研究的主题。而普通打印纸硬度较差，用来做桥梁，学生是很难建立起实验材料与真实物体之间的联系的（学生自由设计实验时，绝少有人会想到用这样的纸来做桥梁进行研究）。

当然，即便是卡纸，其实也存在这样的问题。纸梁承重后，弯曲度会发生变化，不会出现弯折或断裂现象，这一点，无法体现真实的景象。尽管教师已说明用这种材料的原因，通过讲解或引导学生了解纸梁与真实桥梁的共性，然后进行实验研究，但效果仍然不够理想。

从这个角度想，三种纸的选择还是不够适合、恰当，可以考虑换成KT板来作为桥的梁进行研究。KT板常见、易找，承重不大，适合课堂教学。更重要的是，用KT板做梁，承重增大弯曲到一定程度，会发生弯折或断裂现象，这一点，与真实的桥梁很相近，有利于学生认知的迁移和对所研究问题的理解，非常适合研究的主题。

二、操作材料对教学预设的适切性

实验是整堂课教学的一部分，实验材料的选择也应从整堂课的教学设计出发。选择适合的恰当的材料，可以从时间控制、解决难点等方面，促进整堂课的教学，有利于学生进行有效的探究学习活动，反之则会影响整堂课的教学效果。

《抵抗弯曲》这堂课的实验研究有两个难点，一是实验方案的设计上。让学生设计对比实验来进行研究，只改变一个研究条件，而其他条件控制不变；二是实验的时间控制上，尤其是硬度厚度的实验，因为实验时放置重物多，占用时间也多，这会导致后面的研讨时间被挤占，无法完成预设教学。在这三节课中所选材料上，就可以清晰地看到材料是否适合教学设计，进而产生教学效果的不同。

比如实验控制不变条件中，有一个条件是重物放置的位置相同（梁的中间），对比三节课的材料，可以发现，第一节课用卡纸为梁、垫片为重物这组材料是比较恰当的。用垫片做重物，好叠加，而且数量少（最多时12个），可以做到位置相同，保证条件不变。而另外两组材料就显得适切性不足。用订书钉做重物，当订书钉叠加到12个以上时，很容易倒，学生为了稳固便由纵向放置改成了横向放置，放置的位置发生变化，使原本不变的条件变成了变化的，与实验设计不符。用回形针做重物，也不适切。放置一个时，是放在中间，当放得越来越多时，回形针放置的位置就发生了改变，尤其四倍厚时更是放了几十近百个，已经堆成了一小堆，放的位置更是无法保证条件不变。因为材料的不适合，导致了教学设计的不完美，失去了科学性，不利于科学教学。

再比如控制时间上，从三人的教学设计上看，对实验时间设计为：第一节课和第二节课为12分钟，第三节课应控制在15分钟以内。显然第一节课实验用了12分钟，顺利地完成了实验，而另外两节课都超出了设计时间（另两节课分别为19和21分钟），且没有全部完成实验。究其原因，问题还是出在材料是否适合教学设计上。第一节课不但能顺利完成实验任务，而且相对于其他两节课，在宽度和厚度实验上各多做了一组实验（3倍宽和3倍厚），这其中必然与实验方法的设计有关，选择具有适切性的材料起了决定性的作用。在桥墩距离方面，第一节课采用的是木板固定木桥墩，第三节课在纸梁的两边画好距离线。这两种方法，方便学生操作，节约了时间。第二节课，提供的一个大致的范围10～13厘米，由学生自己用尺测量距离。显然，10厘米和13厘米的梁放置重物的数量肯定不同，操作时间就更不同。既然13厘米可以，那么10厘米测量时多放重物而花费的时间就没什么价值。其次，第二、三节课中，在四倍厚度实验中，均未测出最大承重值。其中第二节课中，因订书钉难叠加而多次倒塌，浪费了很多的时间。而第三节课中，回形针放几十甚至一百多个，又要求学生一个一个加，时间必然要浪费，从而影响整个教学流程。

三、操作材料对学生探究的适切性

实验器材是为学生研究使用，操作者是学生。小学生的操作能力与成人相比，是有很大距离的。尤其现在的孩子动手机会相对较少，得到的锻炼有限，其操作能力可想而知。因此选择实验材料时，要考虑到适合学生的实验操作。

1. 选择的实验材料要适合学生的年龄特点

小学生对新鲜的东西特别好奇，也很容易因此而转移注意力，忘记了实验研究的目的。因此选择材料时，尽量用生活中常见的物品来进行实验，避免新鲜、奇特、有争议等不恰当材料分散学生的注意力。

在这三节课中，三位教师所选材料都是生活中常见的物品，因此，学生在进行实验时，没有出现注意力转移的现象。曾经听过一节课，一位教师让学生自带一毛钱当重物，结果学生带来的一毛钱有老版有新版，导致了学生认为其重量不同，于是要比较两种钱币的重量，从而影响了正常的实验研究，这样的材料显然是不适合学生的。

2. 实验材料要适合学生的操作能力

材料选取一定要考虑到学生的能力能否达到操作的要求和标准。如果材料适合、恰当，学生操作容易、快速，有利实验教学的进行，反之则会影响实验的效果。比如在桥梁上放置重物这一环节，要求重物叠加在一起。放垫片和放回形针操作起来比较简单，学生易于完成，而用订书钉做重物进行叠加时，就有些超出学生的操作能力。尤其是在四倍厚实验中，订书钉叠加起来很容易倒，超过12排后，再叠加就有难度，有几组学生出现了倒了再叠，再倒再叠，导致了实验无法顺利完成。

3. 实验材料要适合学生的操作习惯

学生在做实验时，容易根据在实验中产生的判断而改变预设的操作规范。因此，在材料的选择时，应考虑到小学生的操作特点及习惯，避免这种现象的产生。

比如用回形针做重物，学生在操作二倍厚或四倍厚实验时，前面还按要求“一个一个地放”，等放了十几个后发现，每加一个，梁的变化很小。于是根据他们的判断，就不会再一个一个地放，而是几个、十几个一起放，甚至有两个小组将整盒回形针直接放上去，其中一组可承受，而另一组不能承受，就改用半盒。开始根据感觉玩着放了，导致了实验数据不够科学。相对而言，垫片这组材料比较适合，每一倍之间，承重量相差不大，而且每多放一个垫片，梁的弯曲度都会发生变化，吸引着学生小心细致地进行实验，这样的材料比较适合学生的操作习惯。

综上所述，小学科学教学中实验材料的选择直接关系到教学成功与否，探究成效大小，需要教师认真注意，切莫随意轻率。

（浙江省教育科学研究院附属小学 310022）