李愉均

蘭本達(dá)說：“材料對(duì)幫助孩子們觀察世界，對(duì)發(fā)展孩子們的關(guān)于方法的概念，對(duì)發(fā)展孩子們所發(fā)現(xiàn)的事實(shí)間互相關(guān)聯(lián)的概念，都很重要。”

探究材料是學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中的操作對(duì)象，是學(xué)生解決科學(xué)問題、獲得科學(xué)知識(shí)、提高探究能力的基本載體，對(duì)探究材料的操作和思考是學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)和方法、培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力的主要途徑。

教科版小學(xué)科學(xué)教材中的大部分都配有概念建構(gòu)的材料模板，一線教師幾乎無需動(dòng)腦只需辛勤準(zhǔn)備就行。但有些教學(xué)內(nèi)容是無法準(zhǔn)備探究材料的，只有采取資料分析、視頻播放等方法，通過接受式發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法完成教學(xué)任務(wù)。筆者在《找拱形》一課中沒有那么幸運(yùn)，學(xué)生不依不饒地要求通過實(shí)驗(yàn)探究完成概念建構(gòu)，在學(xué)生的“強(qiáng)迫”下，在學(xué)生智慧火花的碰撞下，還真找到了該課的探究材料。

一、基于預(yù)設(shè)——計(jì)劃中的“按部就班”

[案例現(xiàn)場(chǎng)]

哇！3個(gè)乒乓球有這么大的承受力呀！老師，我們把4個(gè)凳子都放上去了，乒乓球還沒有趴呢……老師，我要站上去……太神了！太不可置信了！……

這是教科版小學(xué)科學(xué)第六冊(cè)（上）《形狀與結(jié)構(gòu)》單元第四課《找拱形》的教學(xué)環(huán)節(jié)，當(dāng)學(xué)生了解乒乓球的厚薄軟硬后，猜測(cè)3個(gè)乒乓球可以承受20或40本書甚至100本書時(shí)，已經(jīng)不敢再想了。當(dāng)學(xué)生用凳子作支撐面，疊加全部的課本、作業(yè)本乃至自己的座凳時(shí)，他們簡(jiǎn)直不敢相信自己的眼睛……讓人震驚的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景建構(gòu)了圓頂形的第一個(gè)特點(diǎn)——圓頂形有承載壓力大的特點(diǎn)。

師：圓頂形和拱形有什么不同呢？

生：拱形是單一面彎曲，圓頂形

是一個(gè)圓做底盤的圓曲面形狀。

生：拱形是平的底面，圓頂形的底面是圓形的。

師：請(qǐng)看課本上插圖（圖一），

拱形與圓頂形又有什么聯(lián)系呢？

生1：圓頂形是一個(gè)拱形轉(zhuǎn)起來

后形成的，球形又是圍繞圓心旋轉(zhuǎn)起

來的。

生2：科學(xué)課不是要用實(shí)驗(yàn)來證明嗎？我們能不能做出拱形變到圓頂形的過程呢？

生3：這種想法想象一下就可以了，實(shí)驗(yàn)是做不出來的，我們又沒有這樣的機(jī)器。

當(dāng)學(xué)生基于教材靜態(tài)圖片描述出動(dòng)態(tài)過程，已經(jīng)基本建構(gòu)起拱形到圓頂形的動(dòng)態(tài)形成過程，教材的編寫意圖也應(yīng)該到此為止，教學(xué)目標(biāo)也已達(dá)成。生2質(zhì)疑這是拱形到圓頂形的假想演變過程，必須實(shí)驗(yàn)才可信，生3認(rèn)為六年級(jí)學(xué)生可以想象這個(gè)形成過程，因此本環(huán)節(jié)就這樣過了。至此，探究活動(dòng)仍未結(jié)束。

二、基于意外——預(yù)設(shè)外的“引領(lǐng)碰撞”

3個(gè)對(duì)切乒乓球所支撐起的重量，讓學(xué)生震驚，也讓我感到實(shí)驗(yàn)的成功。但有一個(gè)小組的其中一個(gè)乒乓球破了，學(xué)生舉著對(duì)切的半只乒乓球問我原因。學(xué)生自己認(rèn)為是圓頂形受力后，將力往下傳遞再往外傳遞時(shí)把乒乓球壓破了。一時(shí)爭(zhēng)執(zhí)不下，我順勢(shì)在黑板上板演了一個(gè)圓頂形，讓學(xué)生畫出力的傳遞過程。

[案例現(xiàn)場(chǎng)]

師：回憶一下我們拱形學(xué)習(xí)時(shí)

是怎樣分析力的傳遞方向的，然后

在圖上用箭頭表示出圓頂形承受

力的傳遞方向。

學(xué)生在黑板上、自己簿子上進(jìn)行了受力分析，圖二是學(xué)生比較統(tǒng)一的一種認(rèn)識(shí)。

學(xué)生對(duì)于圓頂形的受力分析，完全是基于對(duì)乒乓球受力后的認(rèn)知，對(duì)于學(xué)生來說難度較大，教材用一句話來表述：圓頂形可以看成拱形的組合。它有拱形承載壓力大的特點(diǎn)，而且不產(chǎn)生向外推的力。

如何讓學(xué)生基于科學(xué)探究而自主建構(gòu)“圓頂形不產(chǎn)生向外推的力”，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”的科學(xué)理念，“材料的提供和使用”是最為重要的，但是教材對(duì)此顯然是希望學(xué)生通過教師的教授建構(gòu)起一種認(rèn)知的層面，而不是深刻的理解，因?yàn)殡y度太大。遺憾的是學(xué)生對(duì)此并不滿足。

生：這個(gè)乒乓球受到外力后，最后壓破，說明圓頂形受力后還是產(chǎn)生向外推的力。

師：那我們?cè)鯓硬拍芸吹搅Φ膫鬟f呢？能設(shè)計(jì)一個(gè)材料嗎？

生：把乒乓球剪成一條一條的，就像切西瓜那樣，然后再拼回去。

生：這樣乒乓球會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的支撐力嗎？

生：是否可以用我們剛才的礦泉水瓶的瓶身來代替呢？

……

（學(xué)生討論得很熱烈，很快就到了下課時(shí)間）

原本希望通過圖示法進(jìn)行圓頂形的受力分析，但學(xué)生還是基于自己前概念的認(rèn)識(shí)，并且無法擺脫對(duì)概念重構(gòu)的影響。學(xué)生要求再次通過實(shí)驗(yàn)“觀察”力的傳遞，材料的討論花費(fèi)大量時(shí)間，學(xué)生在智慧火花碰撞下，完成了圓頂形探究實(shí)驗(yàn)材料的初步設(shè)想。

蘭本達(dá)指出：“通向建立概念的路總是始于經(jīng)歷，而有結(jié)構(gòu)的材料則引出這種經(jīng)歷。學(xué)生希望通過基于自己探究實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)和建構(gòu)概念，這是非常值得稱道的。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的理解與教師矛盾，還堅(jiān)定自己的認(rèn)知，這是科學(xué)素養(yǎng)提升的見證。”

接下來的工作就是學(xué)生和我共同準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的過程了。

三、基于探究——生成中的“概念建構(gòu)”

[案例現(xiàn)場(chǎng)]

師：請(qǐng)用一個(gè)塑料圓環(huán)和塑料拱制作一個(gè)圓底拱形，用手按壓并觀察圓環(huán)的變化，用箭頭表示力的方向。（如圖三、四所示）

生：圓環(huán)受到了向外推的力，但是沒有一直被向外推，似乎被牢牢拉住。

師：如果再放上一個(gè)拱形，你認(rèn)為圓環(huán)還會(huì)這樣被外推而變形嗎？

生：會(huì)成為一個(gè)近似四邊形形狀的變形。

師：如果再加上4個(gè)圓底環(huán)還會(huì)變形嗎？

下面是學(xué)生概念建構(gòu)中的思辨過程：

生：放上兩個(gè)拱形后，圓底環(huán)的形變不明顯了， 比一個(gè)拱形更難以下壓了。（如圖五、六所示）

師：為什么兩個(gè)拱形疊加后圓底環(huán)的形變不明顯？力是向什么地方傳遞的？

生：當(dāng)兩個(gè)拱形被下壓時(shí)，圓

底環(huán)4個(gè)方向被向外推，但是每個(gè)endprint

向外推的點(diǎn)上又同時(shí)被8個(gè)方向

沿著圓底環(huán)向內(nèi)拉回，所以下壓時(shí)

的手指會(huì)感到更難。（如圖七所示）

生：拱形的力首先向外推，然后又被圓底環(huán)向內(nèi)拉回，力是這樣傳遞的。

師：4個(gè)拱形呢？手指下壓時(shí)圓底環(huán)會(huì)有什么變化嗎？手指有什么感覺？

生：當(dāng)手指下壓時(shí)，力從8個(gè)點(diǎn)向外推，但是又被16個(gè)方向向內(nèi)拉回，所以向外推的力越大，向內(nèi)拉的力也就越大，圓底環(huán)反而越不容易變形。（如圖八所示）

生：如果再給我8個(gè)拱形，搭出來的不是拱形而是鍋蓋了。

師：鍋蓋是什么形狀？

生：鍋蓋就是圓頂形了。

師：請(qǐng)同學(xué)們利用半圓環(huán)，制作一個(gè)硬度最大的圓頂形，并用手按壓，分析力的傳遞。

生：已經(jīng)看不出拱形有向外推

的力了。力被無數(shù)個(gè)點(diǎn)向內(nèi)傳遞而

分散抵消了，所以沒有變形。（如圖九所示）

四、通過實(shí)驗(yàn)探究完成概念建構(gòu)的思考

學(xué)生從基于教材分析到基于圖示分析再到基于探究材料操作思考，科學(xué)概念螺旋上升發(fā)展，逐步建構(gòu)圓頂形特征，其中探究材料起到核心作用。因此，教師對(duì)于部分教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)課堂變化及時(shí)、巧妙地制作和替換材料，這是一種技術(shù)，也是一種智慧，更是一門藝術(shù)。所以，我們不妨從以下幾點(diǎn)進(jìn)行把握。

（一）發(fā)揮學(xué)生智慧，設(shè)計(jì)探究材料

學(xué)生的科學(xué)智慧是無窮的，發(fā)揮學(xué)生智慧進(jìn)行科學(xué)探究材料的開發(fā)，只要方法得當(dāng)，時(shí)機(jī)成熟，潛能激發(fā)是能夠做到的。如在《找拱形》一課中學(xué)生對(duì)于塑料礦泉水瓶巧妙利用，就是基于學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的利用，學(xué)生從西瓜的切分組合拱形中受到啟發(fā)，又從乒乓球切分成為拱形遷移到當(dāng)堂探究材料礦泉水瓶上，思維得到了創(chuàng)新性的發(fā)展和培養(yǎng)。

（二）發(fā)揮師生能動(dòng)性，巧換小材料

實(shí)驗(yàn)探究材料是科學(xué)教學(xué)的基本載體，但有時(shí)非常難尋，此時(shí)師生的能動(dòng)性發(fā)揮進(jìn)行探究材料的巧妙調(diào)換對(duì)于及時(shí)開展實(shí)驗(yàn)非常有效。比如第六冊(cè)（下）第一單元的顯微鏡使用中，洋蔥是一個(gè)很好的觀察內(nèi)容，透明的內(nèi)表皮很容易剝落，但是有學(xué)生對(duì)于刺鼻的味道不適應(yīng)，甚至有學(xué)生會(huì)發(fā)生嘔吐，怎么辦？學(xué)生想到了蘆薈，想到了笛膜（毛竹內(nèi)表皮），這些替代品使實(shí)驗(yàn)的開展變得更為生動(dòng)，探究?jī)?nèi)容更為豐富。

（三）將自然材料整合為實(shí)驗(yàn)材料

在自然、常識(shí)學(xué)科中有很多的材料與現(xiàn)在的科學(xué)課程編排不相符合，但是這些材料只要稍加整合就會(huì)成為現(xiàn)成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，如筆者發(fā)現(xiàn)：簡(jiǎn)單機(jī)械實(shí)驗(yàn)盒中的小塑料桶、塑料杠桿尺以及一個(gè)金屬鉤在現(xiàn)行科學(xué)教材《杠桿》一課基本派不上用途，而在《擺的研究》一課中這些材料又正好非常合適，因此，筆者將這些材料進(jìn)行整合，組合成《擺的研究》的支架。

探究是科學(xué)靈魂所在，材料是科學(xué)探究的生命所在，兩者缺一不可。有效發(fā)揮學(xué)生的力量進(jìn)行材料的開發(fā)和設(shè)計(jì)，不僅對(duì)學(xué)生能力的提高非常有幫助，還會(huì)降低教師的材料準(zhǔn)備的難度。

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向外推的點(diǎn)上又同時(shí)被8個(gè)方向

沿著圓底環(huán)向內(nèi)拉回，所以下壓時(shí)

的手指會(huì)感到更難。（如圖七所示）

生：拱形的力首先向外推，然后又被圓底環(huán)向內(nèi)拉回，力是這樣傳遞的。

師：4個(gè)拱形呢？手指下壓時(shí)圓底環(huán)會(huì)有什么變化嗎？手指有什么感覺？

生：當(dāng)手指下壓時(shí)，力從8個(gè)點(diǎn)向外推，但是又被16個(gè)方向向內(nèi)拉回，所以向外推的力越大，向內(nèi)拉的力也就越大，圓底環(huán)反而越不容易變形。（如圖八所示）

生：如果再給我8個(gè)拱形，搭出來的不是拱形而是鍋蓋了。

師：鍋蓋是什么形狀？

生：鍋蓋就是圓頂形了。

師：請(qǐng)同學(xué)們利用半圓環(huán)，制作一個(gè)硬度最大的圓頂形，并用手按壓，分析力的傳遞。

生：已經(jīng)看不出拱形有向外推

的力了。力被無數(shù)個(gè)點(diǎn)向內(nèi)傳遞而

分散抵消了，所以沒有變形。（如圖九所示）

四、通過實(shí)驗(yàn)探究完成概念建構(gòu)的思考

學(xué)生從基于教材分析到基于圖示分析再到基于探究材料操作思考，科學(xué)概念螺旋上升發(fā)展，逐步建構(gòu)圓頂形特征，其中探究材料起到核心作用。因此，教師對(duì)于部分教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)課堂變化及時(shí)、巧妙地制作和替換材料，這是一種技術(shù)，也是一種智慧，更是一門藝術(shù)。所以，我們不妨從以下幾點(diǎn)進(jìn)行把握。

（一）發(fā)揮學(xué)生智慧，設(shè)計(jì)探究材料

學(xué)生的科學(xué)智慧是無窮的，發(fā)揮學(xué)生智慧進(jìn)行科學(xué)探究材料的開發(fā)，只要方法得當(dāng)，時(shí)機(jī)成熟，潛能激發(fā)是能夠做到的。如在《找拱形》一課中學(xué)生對(duì)于塑料礦泉水瓶巧妙利用，就是基于學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的利用，學(xué)生從西瓜的切分組合拱形中受到啟發(fā)，又從乒乓球切分成為拱形遷移到當(dāng)堂探究材料礦泉水瓶上，思維得到了創(chuàng)新性的發(fā)展和培養(yǎng)。

（二）發(fā)揮師生能動(dòng)性，巧換小材料

實(shí)驗(yàn)探究材料是科學(xué)教學(xué)的基本載體，但有時(shí)非常難尋，此時(shí)師生的能動(dòng)性發(fā)揮進(jìn)行探究材料的巧妙調(diào)換對(duì)于及時(shí)開展實(shí)驗(yàn)非常有效。比如第六冊(cè)（下）第一單元的顯微鏡使用中，洋蔥是一個(gè)很好的觀察內(nèi)容，透明的內(nèi)表皮很容易剝落，但是有學(xué)生對(duì)于刺鼻的味道不適應(yīng)，甚至有學(xué)生會(huì)發(fā)生嘔吐，怎么辦？學(xué)生想到了蘆薈，想到了笛膜（毛竹內(nèi)表皮），這些替代品使實(shí)驗(yàn)的開展變得更為生動(dòng)，探究?jī)?nèi)容更為豐富。

（三）將自然材料整合為實(shí)驗(yàn)材料

在自然、常識(shí)學(xué)科中有很多的材料與現(xiàn)在的科學(xué)課程編排不相符合，但是這些材料只要稍加整合就會(huì)成為現(xiàn)成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，如筆者發(fā)現(xiàn)：簡(jiǎn)單機(jī)械實(shí)驗(yàn)盒中的小塑料桶、塑料杠桿尺以及一個(gè)金屬鉤在現(xiàn)行科學(xué)教材《杠桿》一課基本派不上用途，而在《擺的研究》一課中這些材料又正好非常合適，因此，筆者將這些材料進(jìn)行整合，組合成《擺的研究》的支架。

探究是科學(xué)靈魂所在，材料是科學(xué)探究的生命所在，兩者缺一不可。有效發(fā)揮學(xué)生的力量進(jìn)行材料的開發(fā)和設(shè)計(jì)，不僅對(duì)學(xué)生能力的提高非常有幫助，還會(huì)降低教師的材料準(zhǔn)備的難度。

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向外推的點(diǎn)上又同時(shí)被8個(gè)方向

沿著圓底環(huán)向內(nèi)拉回，所以下壓時(shí)

的手指會(huì)感到更難。（如圖七所示）

生：拱形的力首先向外推，然后又被圓底環(huán)向內(nèi)拉回，力是這樣傳遞的。

師：4個(gè)拱形呢？手指下壓時(shí)圓底環(huán)會(huì)有什么變化嗎？手指有什么感覺？

生：當(dāng)手指下壓時(shí)，力從8個(gè)點(diǎn)向外推，但是又被16個(gè)方向向內(nèi)拉回，所以向外推的力越大，向內(nèi)拉的力也就越大，圓底環(huán)反而越不容易變形。（如圖八所示）

生：如果再給我8個(gè)拱形，搭出來的不是拱形而是鍋蓋了。

師：鍋蓋是什么形狀？

生：鍋蓋就是圓頂形了。

師：請(qǐng)同學(xué)們利用半圓環(huán)，制作一個(gè)硬度最大的圓頂形，并用手按壓，分析力的傳遞。

生：已經(jīng)看不出拱形有向外推

的力了。力被無數(shù)個(gè)點(diǎn)向內(nèi)傳遞而

分散抵消了，所以沒有變形。（如圖九所示）

四、通過實(shí)驗(yàn)探究完成概念建構(gòu)的思考

學(xué)生從基于教材分析到基于圖示分析再到基于探究材料操作思考，科學(xué)概念螺旋上升發(fā)展，逐步建構(gòu)圓頂形特征，其中探究材料起到核心作用。因此，教師對(duì)于部分教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)課堂變化及時(shí)、巧妙地制作和替換材料，這是一種技術(shù)，也是一種智慧，更是一門藝術(shù)。所以，我們不妨從以下幾點(diǎn)進(jìn)行把握。

（一）發(fā)揮學(xué)生智慧，設(shè)計(jì)探究材料

學(xué)生的科學(xué)智慧是無窮的，發(fā)揮學(xué)生智慧進(jìn)行科學(xué)探究材料的開發(fā)，只要方法得當(dāng)，時(shí)機(jī)成熟，潛能激發(fā)是能夠做到的。如在《找拱形》一課中學(xué)生對(duì)于塑料礦泉水瓶巧妙利用，就是基于學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的利用，學(xué)生從西瓜的切分組合拱形中受到啟發(fā)，又從乒乓球切分成為拱形遷移到當(dāng)堂探究材料礦泉水瓶上，思維得到了創(chuàng)新性的發(fā)展和培養(yǎng)。

（二）發(fā)揮師生能動(dòng)性，巧換小材料

實(shí)驗(yàn)探究材料是科學(xué)教學(xué)的基本載體，但有時(shí)非常難尋，此時(shí)師生的能動(dòng)性發(fā)揮進(jìn)行探究材料的巧妙調(diào)換對(duì)于及時(shí)開展實(shí)驗(yàn)非常有效。比如第六冊(cè)（下）第一單元的顯微鏡使用中，洋蔥是一個(gè)很好的觀察內(nèi)容，透明的內(nèi)表皮很容易剝落，但是有學(xué)生對(duì)于刺鼻的味道不適應(yīng)，甚至有學(xué)生會(huì)發(fā)生嘔吐，怎么辦？學(xué)生想到了蘆薈，想到了笛膜（毛竹內(nèi)表皮），這些替代品使實(shí)驗(yàn)的開展變得更為生動(dòng)，探究?jī)?nèi)容更為豐富。

（三）將自然材料整合為實(shí)驗(yàn)材料

在自然、常識(shí)學(xué)科中有很多的材料與現(xiàn)在的科學(xué)課程編排不相符合，但是這些材料只要稍加整合就會(huì)成為現(xiàn)成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，如筆者發(fā)現(xiàn)：簡(jiǎn)單機(jī)械實(shí)驗(yàn)盒中的小塑料桶、塑料杠桿尺以及一個(gè)金屬鉤在現(xiàn)行科學(xué)教材《杠桿》一課基本派不上用途，而在《擺的研究》一課中這些材料又正好非常合適，因此，筆者將這些材料進(jìn)行整合，組合成《擺的研究》的支架。

探究是科學(xué)靈魂所在，材料是科學(xué)探究的生命所在，兩者缺一不可。有效發(fā)揮學(xué)生的力量進(jìn)行材料的開發(fā)和設(shè)計(jì)，不僅對(duì)學(xué)生能力的提高非常有幫助，還會(huì)降低教師的材料準(zhǔn)備的難度。

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