让“材料”成为学生学习的支架

指向大概念的科学教学已成为科学教育者的共识。从长期的教学实践中我认识到，课堂需要多一些设计解决大问题的探索性活动。因此，我们要为儿童的探究活动提供支持性方法，就像建造房屋时所用的“脚手架”，即探究支架。它能帮助遇到困难的学生开展实验、建构对知识的理解，从而引领他们学习与周围世界有关的科学知识和思维方式，提高他们的思维深度，培养他们的科学素养。其中，材料支架是我课堂教学中常用的一种支架方式，也是解决儿童将表象经验向概念性理解转换的关键方式。

趣味材料，促进学生参与“思”。低段学生的探究思维水平并不高，在活动中更多是观察、了解、比较和描述，能对物体进行简单分辨和分类。他们对学习内容的注意力不足，容易很快“脱离”探究活动本身。那么，借助什么样的方法来培养低段学生的科学思维能力显得尤为重要。

《观察与比较》一课需要教师引导学生综合利用感官开展观察与比较，从而区分物体的不同特点，同时要让学生明确观察的内容是“事实”还是“想象”。在开始设计教学时，我是按照教材上提供的活动内容和顺序进行的，发现学生对这些活动并不太感兴趣，而且很快就说出了比较的结果，显得挑战性不足。于是，我改变了材料及其呈现方式，将“猜谜”闯关游戏贯穿教学始终。

比如，第一关是采用2个大小形状相同的铝罐子，罐子上的贴纸花纹在细微上有所不同，其中一个罐子中装有重物，学生可以通过听“铝罐落地的声音”猜出其轻重，接着发现不能再通过“听”来辨别罐子的区别时，就会驱动学生想到必须用“看、摸”来辨别罐子上的花纹内容和纹理。第二关是将教材中的“酱油”换成“甜果汁”，同时教学用奖励“尝果汁”来导向学生的学习行为，因为对材料的极大兴趣，学生不仅积极投入学习活动，而且会仔细品尝“来之不易”的果汁，达到了辨别事实的效果。在第三关的挑战活动中，我将教材中的“真假水果”换成了“真教师和模型教师”，大大激发了学生对研究对象的浓厚兴趣，无疑给原本“疲惫”的学习阶段打了一针“强心剂”，学生会竭尽全力运用多种感官观察他们的不同之处，甚至有不少学生说到“气味不同”“肚子发出的声音不同”等。

模型材料，促进学生认识“理”。《义务教育科学课程标准（2022年版）》对不同学段学生的科学思维水平有着明显的进阶性要求。中高段学生需要使用模型解释简单的科学现象，掌握重组思维，突破定式等创造性思维的方法，还要根据已有认知提出自己的假设。

《点亮小灯泡》一课是借助“让灯泡点亮”的活动，引导学生认识电在这个装置中是怎样流动的，也就是建构“电路”的概念。在以往很多情况下，教师会望“题”生义，把教学的重点放在用多种方法点亮灯泡上，只是在教学的最后突然提出电流或电路的概念，还有不少教师将“灯泡内部结构”的讲解与“连接电路实验”割裂开来，没有对理解电路产生相应的辅助作用。

因此，我在这节课上引入了“模型电路”，即可以供学生摆动的电路元件卡。学生先是初步了解如何用导线将电路元件连接起来，观察电在灯泡内部流动的情况。这时，为了引导学生真正理解什么是通路、电流，而不是让其盲目使用实物元件做实验，我利用元件卡为学生搭建思维支架，启发他们动手摆放元件卡的位置，再通过画导线来表达电的流通路径。

这样的教学策略，一方面有利于学生进行动手操作，比较符合该年段学生的认知水平；另一方面更容易吸引学生的注意力，有利于思维的深度参与，从而帮助他们先根据已有认知推测是否能够“点亮”，从“理”上理解为什么能够“点亮”。当“理”所当然时，学生就可以根据建立起的科学概念指导实践，用实验对自己的理论实践结果进行验证，同时也是一次真实情境的迁移应用，由此大大提高了课堂实效。

对比材料，促进学生辨析“因”。在科学课学习中，教师需要借助学习内容帮助学生理解相应的跨学科概念，这往往是教学中的难点。在《食物在身体中的旅行》一课中，要借助模拟实验帮助学生理解人体结构与其功能的关系，人体结构之间相互依存的关系。在一定程度上，模拟实验虽然与具体事实有一些差距，但是我们要用它把消化器官的基本结构与功能表现出来。在以往的教学中，我可能只是直观介绍或引导，让学生认识模拟材料与真实器官的相似性，但忽略了如何支持学生思考“为什么用这样的材料”“这些材料在哪里体现了相应的功能”。 

为此，我为学生提供了三种有结构的模拟材料，让学生在选择材料中对比分析它们的特点，从认识材料特点中理解器官的功能。比如，我选用了直径2厘米左右的软管、直径2厘米左右的硬管和直径4厘米左右的软管，这样就呈现出两种关键的特征对比。一是当选用同样的软硬程度，哪种直径大小更符合实际的食道功能；二是当选择同样的直径大小，哪种软硬更符合实际的食道功能。经过材料的选择与实验，学生发现食道的直径并不那么宽，不能让较大块的食物直接进入，必须通过蠕动来推动被嚼碎的食物，而且在水的润滑作用下会更加利于食道对食物的向下运输。建立了这样的经验后，学生就很容易意识到我们如何保护消化器官了。

科学课中材料的选择对学生建构概念性理解至关重要，一方面要从学生生活中常见的物品中选择，这样的实验材料对他们而言没有陌生感，同时让学生领悟到“科学实验并不神秘，生活中处处有科学”；另一方面材料的选择不是越多越好，也不是越复杂越好，应该选择典型、有趣、能启发思维的材料，还能成为学生交流表达的有效支架。

（作者系广东省深圳市宝安区西湾小学校长）

《中国教师报》2023年11月22日第7版