摘要 科學(xué)思維是小學(xué)科學(xué)四大學(xué)科核心素養(yǎng)之一?？茖W(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐中科學(xué)思維的培養(yǎng)存在難量化，難跟蹤、難描述等難題。因此，可以通過課堂流程的大環(huán)節(jié)擬定（定“教”）、板書的結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)（定“板”）、記錄單的支架式設(shè)計(jì)（定“學(xué)”）、論證活動(dòng)的開放式組織（定“論”）、實(shí)驗(yàn)材料的結(jié)構(gòu)化準(zhǔn)備（定“料”）等策略實(shí)現(xiàn)小學(xué)科學(xué)思維型教學(xué)的具像化處理。

關(guān)? 鍵? 詞 小學(xué)科學(xué) 思維型教學(xué) 具像化

引用格式 杜偉.小學(xué)科學(xué)思維型教學(xué)具象化處理策略[J].教學(xué)與管理，2023（29）：54-58.

科學(xué)思維能力是學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，是學(xué)生思考和解決科學(xué)問題的必備品質(zhì)，也是小學(xué)科學(xué)課教學(xué)的核心關(guān)注點(diǎn)。小學(xué)科學(xué)課教學(xué)應(yīng)當(dāng)將學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)潛移默化地貫穿于常態(tài)化教學(xué)，使學(xué)生面對(duì)已知或未知科學(xué)問題和現(xiàn)象的時(shí)候，成為具有獨(dú)立思考和批判思維能力的個(gè)體。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出，學(xué)生應(yīng)掌握基本的思維方法，具有初步的科學(xué)思維能力[1]，特別強(qiáng)調(diào)在模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等方面的素養(yǎng)。林崇德、胡衛(wèi)平兩位學(xué)者提出，思維型課堂教學(xué)理論包括認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控和應(yīng)用遷移四個(gè)方面的基本原理[2]。教學(xué)能力是教師專業(yè)能力的關(guān)鍵，教學(xué)過程中各個(gè)教學(xué)要素和核心能力都是相互依存、互為基礎(chǔ)的關(guān)系[3]。在小學(xué)科學(xué)課教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以通過多種互動(dòng)方式，精心雕琢科學(xué)探究的每一個(gè)環(huán)節(jié)[4]，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維訓(xùn)練的目的。實(shí)踐證明，不能將認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控和應(yīng)用遷移割裂地看成四個(gè)環(huán)節(jié)，它們是交替、同時(shí)、反復(fù)出現(xiàn)的，怎樣平衡處理和靈活應(yīng)對(duì)四個(gè)原理在課堂上的均衡滲透，并將課堂生成作為思維型教學(xué)的課堂資源，成為小學(xué)科學(xué)思維型教學(xué)具象化處理過程中面臨的最大難題。本文以典型的科學(xué)探究課——《壓縮空氣》教學(xué)為例，通過定“教”、定“板”、定“學(xué)”、定“論”、定“料”等具體課堂教學(xué)策略，探索思維型教學(xué)與小學(xué)科學(xué)學(xué)科的深度融合之道，以期為小學(xué)科學(xué)思維型課堂的構(gòu)建提供借鑒。

一、定“教”：課堂大環(huán)節(jié)的擬定

1.矩陣層級(jí)式梳理

面對(duì)一個(gè)新課題，教師備課首先要做的是確定這節(jié)課有幾個(gè)大環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)有哪些問題可以引發(fā)學(xué)生更大的興趣，可以促發(fā)學(xué)生更積極地思維，可以帶出學(xué)生更有批判性的問題，然后再去豐富和優(yōu)化每個(gè)大環(huán)節(jié)里面的小環(huán)節(jié)、小細(xì)節(jié)。教師常用的方法是矩陣層級(jí)式梳理。本課教學(xué)要體現(xiàn)思維型教學(xué)的理念，首先要將認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、應(yīng)用遷移三個(gè)思維型教學(xué)基本原理作為環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，而自我監(jiān)控作為一種貫穿所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的反思手段，不適合作為大環(huán)節(jié)往里填充內(nèi)容。在認(rèn)知沖突大環(huán)節(jié)，筆者用一根吸管+一根筷子+一個(gè)濕紙團(tuán)，帶領(lǐng)學(xué)生做了一個(gè)簡易的空氣壓縮槍。學(xué)生在完成自己的空氣壓縮槍作品后，隨即開啟了問題模式，在大量關(guān)于空氣壓縮槍的問題里，選取一個(gè)與本課主題關(guān)聯(lián)最大，最能統(tǒng)領(lǐng)所有零碎問題的問題，展開第二階段的實(shí)證研究，順利過渡到自主建構(gòu)階段。通過這一階段的半開放的自主探究和合作交流，學(xué)生獲得了很多有意思的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而與空氣壓縮槍的原理進(jìn)行類比思考，獲得很多關(guān)于空氣壓縮的新認(rèn)識(shí)，進(jìn)而理所當(dāng)然地進(jìn)入到應(yīng)用遷移環(huán)節(jié)。其實(shí)，自主建構(gòu)環(huán)節(jié)將注射器實(shí)驗(yàn)獲得的相關(guān)證據(jù)與空氣壓縮槍進(jìn)行聯(lián)系，本身就是一次應(yīng)用遷移。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生還會(huì)提到諸如噴壺、足球、籃球、噴霧等與空氣壓縮有關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，圖1呈現(xiàn)的矩陣層級(jí)式梳理只是表達(dá)教師備課過程中，怎樣從無到有備好一節(jié)內(nèi)容豐富且能激發(fā)學(xué)生思維的課，并不代表一節(jié)課里認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控和應(yīng)用遷移之間存在包含與被包含的集合關(guān)系，它們之間更多是一種“你中有我，我中有你”的關(guān)系狀態(tài)。例如，認(rèn)知沖突產(chǎn)生問題，問題需要得到解決，解決問題就產(chǎn)生了后續(xù)活動(dòng)的研究動(dòng)力。

2.漏斗過濾式引導(dǎo)

科學(xué)課要體現(xiàn)其思維含量，就不能只是圍繞知識(shí)設(shè)計(jì)活動(dòng)，活動(dòng)與問題的設(shè)計(jì)都要以激發(fā)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力為前提，否則就容易陷于低水平的課堂窘境——“教師強(qiáng)行推著走，學(xué)生勉強(qiáng)配合演”。設(shè)計(jì)一節(jié)課，必須先搞清楚這些問題：為什么要學(xué)這個(gè)內(nèi)容？有什么價(jià)值和意義？在活動(dòng)中學(xué)生的思維有何發(fā)展？如何發(fā)展？

科學(xué)實(shí)驗(yàn)里有一個(gè)經(jīng)典的過濾實(shí)驗(yàn)操作，如果將科學(xué)思維型教學(xué)的關(guān)鍵要素類比為此操作中的各個(gè)關(guān)鍵要素，可以獲得以上問題的破局之道。如圖2所示，“混合液體”代表學(xué)生認(rèn)知里的前概念，教師需要通過“導(dǎo)流棒”的作用，將學(xué)生混雜的前概念引入“漏斗”代表的研究場域，“濾紙”代表的是教師的引導(dǎo)性策略，學(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)和論證過程、學(xué)生前概念里不完善和有錯(cuò)誤的部分在“濾紙”的作用下逐漸得到“凈化”（概念發(fā)展、重構(gòu)、修正的過程），錯(cuò)誤的前概念被留在了濾紙上方，有價(jià)值的結(jié)論性觀點(diǎn)得以保留，進(jìn)而應(yīng)用拓展到更多同層級(jí)的概念應(yīng)用場景，甚至提煉出或佐證于更為上位的大概念。以上的整個(gè)“過濾”操作過程，實(shí)際上就是教師帶領(lǐng)學(xué)生開展有意義的科學(xué)探究活動(dòng)的形象化表征。其中的很多細(xì)節(jié)，值得品味和深思。例如，因?yàn)橛小皩?dǎo)流棒”（教師控場）的存在，使學(xué)生混雜的前概念得以有序的梳理，也被引導(dǎo)到“漏斗”（研究場域）里合適的位置。因?yàn)橛醒芯繄鲇虻拇嬖?，學(xué)生的討論不至于跑偏，概念的發(fā)展、重構(gòu)、修正有了邊界和載體，這就既保證了學(xué)生是在完全自主的狀態(tài)下開展探究活動(dòng)，又保證了探究活動(dòng)有明確的指向、高效的引導(dǎo)。整個(gè)“過濾”（科學(xué)學(xué)習(xí)）過程，沒有借助教師生拉硬拽的強(qiáng)制性外力，完全借助教師控場“導(dǎo)流”和“漏斗”研究場域的引導(dǎo)，依靠“液體自身重力”（學(xué)生自主探究和論證活動(dòng)）的作用完成整節(jié)課的學(xué)習(xí)。當(dāng)然，值得注意的是，“漏斗過濾式引導(dǎo)”的教學(xué)方式，對(duì)教師個(gè)人的課堂組織能力、洞察和抓取課堂生成的敏銳眼光、學(xué)生研究工具的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，都提出了很高的要求，教師想要熟練駕馭這種教學(xué)方式，需要積累較為豐富的課堂經(jīng)驗(yàn)才行。

二、定“板”：板書設(shè)計(jì)的預(yù)設(shè)

1.符合科學(xué)研究邏輯

基于學(xué)界和社會(huì)對(duì)科學(xué)研究方法的普遍共識(shí)，一般認(rèn)為，主流科學(xué)方法就兩種：演繹法：設(shè)定原理—邏輯與數(shù)學(xué)推演—提出推論—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—形成理論；歸納法：觀察現(xiàn)象—總結(jié)規(guī)律—提出預(yù)言—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—形成理論。無論以上哪種科學(xué)研究的邏輯，其實(shí)都包含最基礎(chǔ)的五步：“提問、假設(shè)（解釋）、證據(jù)（實(shí)驗(yàn)、論證）、結(jié)論（再解釋）、應(yīng)用（拓展）”。因此，板書設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，也要參考科學(xué)研究的基本邏輯，不同的課題內(nèi)容在呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)上會(huì)有區(qū)別，但基本結(jié)構(gòu)是趨同的。例如，在《壓縮空氣》這課的板書預(yù)設(shè)中，就分為問題、解釋、證據(jù)、結(jié)論、應(yīng)用5個(gè)板塊。這種板書設(shè)計(jì)可以幫助學(xué)生形成良好的科學(xué)研究邏輯習(xí)慣，有利于實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究活動(dòng)“由扶到放”的能力進(jìn)階目標(biāo)。

2.符合兒童視角呈現(xiàn)

兒童視角下的板書設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)呈現(xiàn)方式要盡可能結(jié)構(gòu)化和形象化，這是幫助班級(jí)學(xué)習(xí)共同體協(xié)同思考，促進(jìn)個(gè)體與周圍信息積極交互的有效手段。

（1）板書結(jié)構(gòu)化。本課在進(jìn)行板書結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過程中，首先要考慮探究過程的邏輯線索，也就是前段提到的5個(gè)基本板塊。最容易想到的是線性排布，即從左到右，依次呈現(xiàn)問題、解釋、證據(jù)、結(jié)論、應(yīng)用，因受限于黑板結(jié)構(gòu)，過長的線性排布被替換為圖3所示的“象限排布”。其次要考慮的是每個(gè)板塊內(nèi)包含的內(nèi)容。寫進(jìn)板書的文字和圖片一定是能成為課堂重要研究和討論對(duì)象的內(nèi)容。例如，在解釋板塊，學(xué)生提到氣壓問題，提到密閉空氣被壓縮產(chǎn)生力的問題；在證據(jù)板塊，學(xué)生找到對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象能夠證明這種解釋；在結(jié)論板塊，學(xué)生將之前通過分析推理得到的認(rèn)識(shí)具像化為相應(yīng)的圖示表達(dá)。每一條板書的詞匯、短語、圖示，都將成為學(xué)生課堂研討的重要素材，成為學(xué)習(xí)共同體協(xié)同思考的線索依據(jù)。

（2）板書形象化。將思維可視化運(yùn)用到學(xué)科教學(xué)中，可以實(shí)現(xiàn)零散知識(shí)系統(tǒng)化、隱性思維顯性化、解題規(guī)律模型化[5]。兒童對(duì)圖示、圖片的敏感度，遠(yuǎn)高于文字，這意味著我們在兒童視角下設(shè)計(jì)板書的時(shí)候，必然要做到圖文并茂，最理想的板書形象化呈現(xiàn)方式是整個(gè)板書都是圖，文字作為標(biāo)注和配角出現(xiàn)。但本課的板書設(shè)計(jì)只有少量圖示，大部分是文字，是否符合形象化的要求，是否有利于學(xué)生理解呢？細(xì)看不難發(fā)現(xiàn)，板書里的文字其實(shí)都來源于學(xué)生的表達(dá)。教師只是學(xué)生觀點(diǎn)的搬運(yùn)工，將他們表達(dá)的重要內(nèi)容和觀點(diǎn)提煉出來，放在它們應(yīng)該出現(xiàn)的位置。同時(shí)，這些文字的出現(xiàn)，也不是一股腦放上去的，而是隨著學(xué)生思維活動(dòng)的進(jìn)程循序漸進(jìn)出現(xiàn)的。本課板書文字多于圖示還有一個(gè)很重要的原因是課題內(nèi)容導(dǎo)致的，在梳理學(xué)生口頭表達(dá)的觀點(diǎn)時(shí)，文字提煉的效率要高于圖示，但在結(jié)論板塊，因?yàn)橐尸F(xiàn)學(xué)生對(duì)空氣壓縮的形象化認(rèn)識(shí)，圖示的效果就要優(yōu)于文字。

3.符合課堂自然生成

在實(shí)際教學(xué)中，板書預(yù)設(shè)和實(shí)際呈現(xiàn)會(huì)有較大差異，這是“生長型”課堂的特點(diǎn)?！吧L型”課堂最大程度尊重學(xué)生的自我認(rèn)識(shí)和自我表達(dá)。美國教育家達(dá)克沃斯在其所著的《精彩觀念的誕生》一書中提到，任何年齡階段、任何發(fā)展水平的任何學(xué)生，都是帶著自己觀念進(jìn)入教學(xué)的，在學(xué)習(xí)過程中他們又會(huì)不斷產(chǎn)生新的、獨(dú)特的、更精彩的觀念，這個(gè)精彩觀念不斷誕生的過程其實(shí)就是他們智力和認(rèn)知不斷發(fā)展的過程[6]。因此，課堂教學(xué)必須建基于學(xué)生的獨(dú)特觀念之上，教學(xué)的目的（或價(jià)值）就是幫助學(xué)生在原有觀念的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的、更精彩的觀念。作為科學(xué)教師，想要讓學(xué)生具備專家思維，也就是像科學(xué)家一樣思考和解決問題，就必須尊重學(xué)生的課堂自然生成，這意味著教師不可能提前預(yù)設(shè)一個(gè)完全符合學(xué)生認(rèn)知和表達(dá)的板書。班級(jí)或小組學(xué)習(xí)共同體之間的差異，學(xué)生個(gè)體之間學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知水平的差異，都會(huì)導(dǎo)致相同課題內(nèi)容的科學(xué)課會(huì)有不一樣的板書呈現(xiàn)。教師只能最大限度地去預(yù)判學(xué)生的課堂行為，使板書成為一個(gè)能體現(xiàn)學(xué)習(xí)共同體學(xué)習(xí)成果的實(shí)時(shí)生成的作品。

三、定“學(xué)”：學(xué)習(xí)大支架的設(shè)計(jì)

學(xué)生，作為思維型課堂的主體，教師必須找到一個(gè)適切的學(xué)習(xí)支架或思維載體定義學(xué)生的“學(xué)”，讓學(xué)生的思維可見，這個(gè)支架或載體最直接的呈現(xiàn)方式就是探究記錄單。思維型課堂探究記錄單的設(shè)計(jì)，必須深度整合到教學(xué)環(huán)節(jié)中去，這意味著，探究記錄單的內(nèi)容必須與課堂板書對(duì)接，與學(xué)生表達(dá)對(duì)接，與證據(jù)呈現(xiàn)對(duì)接。同時(shí)，還要兼顧學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)成本，不能讓探究記錄單成為拖累學(xué)生探究活動(dòng)的負(fù)擔(dān)和可有可無的廢紙。

1.與板書對(duì)接

板書，是課堂重要信息的留痕載體。板書的內(nèi)容，除了來自學(xué)生口頭表達(dá)的提煉、關(guān)鍵概念的整理外，大部分內(nèi)容來自學(xué)生探究記錄單里的信息。例如，在本課中，作為在自主建構(gòu)大環(huán)節(jié)里發(fā)揮重要作用的探究記錄單，上面的很多信息直接被提煉到證據(jù)和結(jié)論的板塊，在匯報(bào)交流環(huán)節(jié)，教師要求學(xué)生將他們的記錄單展示在大屏幕上，學(xué)生一邊匯報(bào)，教師一邊將重要信息整理到板書上。

2.與表達(dá)對(duì)接

匯報(bào)交流，最讓教師頭疼的莫過于學(xué)生的表達(dá)磕磕巴巴，詞不達(dá)意，缺乏規(guī)范。探究記錄單的存在，很大程度上幫助學(xué)生有條理、有結(jié)構(gòu)、有重點(diǎn)地記錄重要信息，使得他們在表達(dá)匯報(bào)的時(shí)候，敘述有條理、思維有結(jié)構(gòu)、論證有重點(diǎn)，極大提高匯報(bào)交流效率。

3.與證據(jù)對(duì)接

探究記錄單作為證據(jù)記錄的紙質(zhì)載體，可以客觀呈現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)發(fā)現(xiàn)，不僅在表達(dá)交流的時(shí)候起到旁證的作用，也將作為大單元教學(xué)的重要過程性資料。一種常見的課堂場景是：本節(jié)課的客觀記錄，也許在后面課時(shí)的探究過程中，又將成為其他發(fā)現(xiàn)的重要佐證，又或者因?yàn)槠渌碌陌l(fā)現(xiàn)，本節(jié)課看似證據(jù)確鑿的觀點(diǎn)又得以發(fā)展和修正。此外，學(xué)生的記錄，也是思維活動(dòng)的體現(xiàn)，教師可以從他們的記錄中發(fā)掘很多值得探討且有意思的內(nèi)容，使得記錄單得以成為課堂自然生長的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

四、定“論”：表達(dá)多樣性的應(yīng)對(duì)

思維型科學(xué)課最能體現(xiàn)思維屬性的部分，就是論證環(huán)節(jié)。一般來說，論證環(huán)節(jié)集中安排在實(shí)驗(yàn)探究后，學(xué)生依據(jù)自己和他人獲得的證據(jù)類素材，展開思辨活動(dòng)。同時(shí)，在提問環(huán)節(jié)和總結(jié)應(yīng)用環(huán)節(jié)，也會(huì)有論證活動(dòng)的存在。如何組織好論證活動(dòng)，做好學(xué)生思維的引路者，對(duì)教師教學(xué)技能有比較高的要求。

1.殊途同歸

為了迅速聚焦主要問題，為后續(xù)探究活動(dòng)節(jié)約時(shí)間，科學(xué)課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)可以直接拋出主要問題，給學(xué)生留下一段短暫的思考時(shí)間后，開始安排小組分工，指導(dǎo)操作細(xì)節(jié)，組織分組活動(dòng)。這種做法的好處顯而易見，劣勢也極其顯著。問題應(yīng)該在情境中自然生成，如果教師創(chuàng)建的問題情境對(duì)學(xué)生具有足夠的吸引力，是不需要教師拋出主要問題的。例如在制作壓縮空氣槍這個(gè)問題情境中，學(xué)生提出的問題，看似各不相同，其實(shí)都指向怎樣讓“紙彈”順利發(fā)射出去這個(gè)大問題。例如“紙彈”被發(fā)射出來的時(shí)候會(huì)有“砰”的一聲，是因?yàn)閴嚎s空氣在極速恢復(fù)過程中釋放能量而導(dǎo)致的結(jié)果；“紙彈”之所以要沾水浸濕，是為了更好地將空氣封閉在一個(gè)密閉空間內(nèi)，方便壓縮積蓄能量；用木棍戳是為了對(duì)抗壓縮空氣產(chǎn)生的巨大反彈作用力，需要較大的力量。因此，在這個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生的論證思維活動(dòng)已經(jīng)很活躍了，即使沒有后面的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，思維上的分析推理已經(jīng)可以初步解釋一些問題，也能初步反駁一些問題，思維活動(dòng)的背后，關(guān)鍵是教師能否從學(xué)生異彩紛呈的問題里，抓住那個(gè)最關(guān)鍵的統(tǒng)領(lǐng)大問題。

2.求同存異

結(jié)論得出的環(huán)節(jié)一定伴隨一些“副產(chǎn)品”——與結(jié)論觀點(diǎn)相關(guān)的其他認(rèn)識(shí)。這些“副產(chǎn)品”不應(yīng)該被忽視，而且要給予足夠的重視。學(xué)生的多元表達(dá)、發(fā)散思維，都需要在“副產(chǎn)品”里去尋找落點(diǎn)。例如，本課的主要結(jié)論是空氣可以被壓縮，這是課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生必須掌握和理解的內(nèi)容。顯然，這是一個(gè)容易獲得的結(jié)論，甚至是很多學(xué)生沒有通過實(shí)驗(yàn)探究就已經(jīng)知道的生活經(jīng)驗(yàn)。因此，教師沒有簡單地將空氣可以被壓縮這個(gè)結(jié)論呈現(xiàn)出來，而是選擇了學(xué)生認(rèn)知里一些重要的發(fā)現(xiàn)和推理：一定條件下，空氣不僅可以被壓縮，也能被拉伸，空氣被壓縮或拉伸后，都可以復(fù)原，因此會(huì)產(chǎn)生彈性（力量）。這些“副產(chǎn)品”是某一位或某一部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出的，不一定能得到所有學(xué)生的理解和贊同，但因?yàn)檫@些“副產(chǎn)品”的存在，讓一節(jié)意料之中的科學(xué)課誕生了一些意料之外的認(rèn)知收獲，也為后續(xù)研究提供了有意義的接口。

五、定“料”：實(shí)驗(yàn)材料的結(jié)構(gòu)

思維型科學(xué)課必須輔以結(jié)構(gòu)化的材料。所謂結(jié)構(gòu)化的材料，主要指教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行因地制宜的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)、改進(jìn)和重組。另外，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的發(fā)放與管理，也屬于結(jié)構(gòu)化材料的范疇。

1.簡約材料

結(jié)構(gòu)化材料的第一原則就是簡約。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重其科普屬性，能用簡單材料實(shí)現(xiàn)的效果，絕不復(fù)雜化；能用便宜材料實(shí)現(xiàn)的效果，絕不貴重化；能用學(xué)生身邊就能碰觸到的日常品，就絕不用稀罕物。材料簡約，不代表思維簡約。本課中采用的吸管、筷子、紙巾、注射器，都是日常用品，它們不僅可以用來完成本課的科學(xué)探究活動(dòng)，還可以在更多課時(shí)里發(fā)揮作用，關(guān)鍵在于教師是否有結(jié)構(gòu)化材料構(gòu)建的意識(shí)，用簡約的材料引導(dǎo)出活躍且有深度的思考。

2.劣構(gòu)材料

簡約材料容易帶來材料準(zhǔn)備的劣構(gòu)，使實(shí)驗(yàn)效果可控性變低，實(shí)驗(yàn)預(yù)期存在較大不確定性。對(duì)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，劣構(gòu)材料導(dǎo)致的問題恰恰能給學(xué)生的思維活動(dòng)留下大展拳腳的空間——材料實(shí)驗(yàn)效果如果不明顯，問題出在哪兒？更換材料是否會(huì)有不同的效果？劣構(gòu)的材料，能夠給學(xué)生思維帶來無限的延展性。例如，本課使用的吸管如果換成更粗的、更長的、更硬的，根據(jù)我們獲得的關(guān)于壓縮空氣的結(jié)論性觀點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)效果可能會(huì)有怎樣的變化？其他材料的替換，又會(huì)帶來怎樣的結(jié)果？在不同班級(jí)的教學(xué)中，每個(gè)班級(jí)學(xué)生使用同樣的材料，會(huì)出現(xiàn)各種不同的結(jié)果，甚至實(shí)驗(yàn)失敗，教師如果將這種“失敗時(shí)刻”轉(zhuǎn)化為可以利用的課堂資源，意料之外的結(jié)果反而更吸引學(xué)生的注意，學(xué)生會(huì)特別在意教師為什么失敗，失敗后，又做了哪些操作，這對(duì)學(xué)生反思自己的操作過程，反思科學(xué)原理的運(yùn)用，具有一定的示范作用。

3.出現(xiàn)時(shí)機(jī)

實(shí)驗(yàn)材料發(fā)放時(shí)機(jī)的把握是大有講究的，甚至?xí)苯記Q定一節(jié)科學(xué)課思維活動(dòng)的成敗。不同學(xué)段，不同課題內(nèi)容，不同器材的復(fù)雜度，都會(huì)影響材料發(fā)放的時(shí)機(jī)。三年級(jí)學(xué)生的注意力，一般不會(huì)在一個(gè)問題或環(huán)節(jié)上集中太長時(shí)間。根據(jù)普遍的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看，低年級(jí)學(xué)生每隔5～10分鐘，必須有一次課堂小高潮，或者課堂節(jié)奏的變化。實(shí)現(xiàn)“小高潮”和“變化”的方法有很多，簡單來說，就是在手、耳、眼、鼻、腦之間不斷切換感受的主體。用實(shí)驗(yàn)材料的發(fā)放和管理來實(shí)現(xiàn)這種切換，是常用且有效的辦法。在第一環(huán)節(jié)，教師將吸管、筷子、紙巾、水杯放在一個(gè)實(shí)驗(yàn)籃內(nèi)，學(xué)生進(jìn)行空氣壓縮槍的制作體驗(yàn)活動(dòng)，這個(gè)過程大約用時(shí)7分鐘；隨后，教師回收所有材料，引導(dǎo)學(xué)生迅速轉(zhuǎn)入對(duì)剛才活動(dòng)的思考，思考的過程包括提問和基于前概念的簡單解釋，這個(gè)過程持續(xù)約6分鐘；之后教師發(fā)放第二組材料——人手一支的注射器，學(xué)生按指引完成證據(jù)的搜集活動(dòng)，用時(shí)約7分鐘；完后教師再次收回材料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入平靜的思考狀態(tài)，完成記錄單的整理，用時(shí)約3分鐘；最后是7分鐘左右基于記錄單和實(shí)際觀察體驗(yàn)的表達(dá)和梳理。以上是課堂的主體環(huán)節(jié)，加上課堂開始的3分鐘演示，應(yīng)用拓展部分5分鐘的趣味視頻和拓展性思考，以及課堂組織的時(shí)間，整節(jié)課的節(jié)奏變化基本定調(diào)。實(shí)驗(yàn)材料的兩輪發(fā)放與管控，對(duì)節(jié)奏的把控起著重要作用，也是規(guī)范引導(dǎo)學(xué)生靜心思考的關(guān)鍵操作。

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