精心选择巧妙搭配合理隐藏有序出示
———实验材料的准备和控制艺术赏析
曾宝俊
路培琦老师和章鼎儿老师是我国著名的自然特级教师，从!" 世纪%" 年代开始，他们的课就引领着我国小学科学教育改革的方向，特别是他们在课堂上高超的驾驭课堂的艺术，让广大教师醉心不已。在本次论坛中，曾宝俊老师& 简称曾’和田晓军老师& 简称田’ 就从这两位著名的特级教师的课堂入手，分析他们对科学实验材料进行选择、组合、安排、处理的艺术。
曾：在科学课上，我们要让学生经历科学、体验科学、理解科学，一个重要的载体就是探究活动。怎样才能开展真正的探究活动呢(“巧妇难为无米之炊”，开展探究活动的最重要的基础就是探究的材料。
田：材料对于科学课堂究竟意味着什么呢(
曾：兰·本达教授认为，材料就意味着科学概念。教师利用课堂上的材料可以演示出科学现象，学生通过操作材料可以观察到科学现象，而科学现象背后则隐藏着科学原理。大家普遍认识到，要让学生通过操作“有结构的材料”来收集事实、整理事实，在此基础上形成概念，探求规律。
田：那么，我们该为学生提供什么样的材料(在什么时候让学生开始操作呢( 我们常常看到因为学生操作材料而使课堂秩序一片混乱。
曾：这个内容很有研究价值，值得我们作进一步的探讨。美国的科学教育专家劳伦斯教授说过一段话：“准备好最精炼的上课材料，并且思考材料出示的次序和步骤，这是我们老师在做课前准备的时候必须要去思考的问题。”这位教授是研究脑科学的，他的理论非常简单：在课堂这个认知的环境里，如果学生面对的是一堆杂乱无章的材料，他们的认知就不会产生。而如果学生面对的是一组具有典型结构的材料，他们就会对材料产生兴趣，那么这些材料就会引发学生的好奇心。当学生在琢磨材料与材料之间会存在什么关系的时候，认知就产生了。所以劳伦斯教授提醒我们：单纯的讲解不会引起学生的认知和思考，必须用材料引领学生的思维。
田：是啊，科学课堂教学要求我们巧妙地将现象与材料转移到规定的时间内来研究。精心设计“有结构的材料”的确是我们提高课堂教学质量的关键。
曾：然而，常常由于教师为学生选择、提供的材料本身存在问题，导致学生过多地关注无关现象，不利于学生探究，从而引起课堂的混乱。
田：在这一方面有没有做得比较好的课例(
曾：特级教师路培琦曾经上过一节著名的课———《玩注射器》。课上，他准备的材料非常简单，只有一盆水，两个注射器，一根软管。学生对于这一类材料也非常熟悉，所以前半节课学生自由操作的时候，大多数学生是把注射器放进水里，抽一管水，挤出去，或者抽一管水挤压到软管里面去，没有玩出什么新花样。
田：就传统教材来说，这一节课就是通过玩注射器研究压缩空气，学生最多研究到从注射器里面压出来的水有冲击力，仅此而已。
曾：随着教学环节的推进，路老师让学生们将材料进行组合：将两个注射器用软管连在一起。就这么一连通，学生们的操作就发生了非常明显的变化，出现了一些新现象：这边一推，那边就出来了；这边一抽，那边就缩回去了??咦，这是怎么回事% 学生们立刻对新产生的现象发生了兴趣，于是探究就沿着这个思路进行下去了。
田：这一组材料妙就妙在这一根连接软管上。简单的材料引出了新问题。
曾：路老师还有一节课，也是用管子这么一连，就引发了科学教师长达一年的争论&
田：我知道，那是他在武汉“刘默耕科学教育思想研讨会上”执教的《连通气球》。的确，那节课的研究材料非常简单：两个气球和一根软管。路老师为什么喜欢选择这些对于学生来说简单而又熟悉的材料呢% 他又是怎么想到将这些材料组合起来的呢%
曾：对于注射器很熟悉的学生，会对连起来的注射器感兴趣；同样，对于吹气球很熟悉的学生，也会对两个连通的气球产生浓厚的兴趣。熟悉的材料中常常会隐藏着深奥的科学道理。学生一旦在材料面前产生了有序的思考，那就说明材料的选择很成功。路老师之所以取得成功，其精妙之处就在于材料的选择：熟悉而又让人惊奇。这两组材料中妙就妙在有这么一根软管，一旦两个注射器或两个气球被连起来，就产生了’ ( ’) ! 的效果，课堂就发生了质的变化。由此看出，结构严谨、巧妙而精当的材料一旦出现在学生面前，就会对学生的思维产生一种冲击，从而引发学生认知的发生& 学生在对熟悉的材料的操作中，只是在重复已有的经验；而面对新奇的现象，他们的思维会随着材料的组合产生高速的运转。在这个过程当中，他需要重新组合自己在这方面积累的经验：现在遇到的现象和自己以前接触到的现象有什么不同% 又有什么联系% 这之间又有什么关系% 怎么用以前的知识解释当前的现象% ??这就是材料使学生产生的一系列的思考，这就是认知的发生。
田：那么，我们在准备材料的时候，要考虑哪些因素呢%
曾：第一，精心选择典型的材料。我们选取材料应该注意科学中的一个重要的概念，即有“结构”。学生使用这些材料能从不同的角度进行探索研究，发现多种和概念相关的意义，对材料的这一特性我们称之为“有结构”。即使是普通的材料，也包含着极其丰富的学习资源，这些资源有时候并不能直接被用于探究性学习。教师要根据实际情况，把学习材料中那些有价值、有结构、有利于探究学习的特质凸现出来，这就是提取“典型”的过程。
第二，准确计算材料的数量、种类，对材料的组合进行巧妙搭配。材料的数量并非多多益善，对材料的种类和数量进行分配也是一个需要考虑的重要因素。单一的材料不利于培养学生的发散性思维，多样的材料会激发学生从不同的角度去研究问题。所以我们必须提供丰富的个体样品才能有助于学生形成科学的概念。但在材料准备的过程中，还要注意，应消除材料之间不利因素的负面影响，并利用材料之间的有利因素，将材料进行重新组合，以产生’ ( ’) ! 的效果。在我们精心选择、巧妙设计的材料面前，学生常常会产生自主活动的冲动，自主提出科学问题，甚至无师自通。相反，面对无结构或者结构松散的材料，学生们往往会陷入迷茫，或者产生杂乱无章的问题和与课堂无关的行为。所以我们提倡通过有结构的材料去引领学生的思维。
田：那么，准备好的材料是交给学生，还是放在教师那里% 交给学生的分组材料是全放在桌上，还是放在抽屉里面呢% 这是我们准备好材料之后需要去考虑的。
曾：我们应该清醒地认识到，从某种意义上说，材料在课堂上也是一种不利的因素。从学生的心理特点分析，动手做永远是第一位的，因为材料太能吸引学生的目光了。当桌上有东西的时候，这个东西必然是学生注意的焦点。所以，材料一旦进入学生的视野，就会引起他们的好奇心，哪怕是他熟悉的材料，也会引发操作的冲动。冲动会产生两个结果：要么乱做、乱玩，要么细察深究，这个过程完全由学生自己做主。而教师需要考虑的是，如何利用材料调控学生的思维由浅层次、无序性向深层次、概念性方面发展。
田：对，在课堂上出现的许多混乱现象，在很大程度上是因为学生手上拥有了材料之后，在不当的时机操作而引起的。
曾：另外，材料本身也代表着教师的一种指导性的思维：材料出示的次序就代表着思维的层次性，材料的典型性、暗示性就意味着材料和概念之间的关联性。所以在准备材料的时候，我们要思考怎样才能用材料去驾驭学生的思维。
有一次上课，特级教师章鼎儿准备好了红、黄、蓝三种颜色的液体，在讲清了实验的相关步骤与注意事项后，将三种颜色的液体同时发给了学生，期望让学生通过不同颜色液体的勾兑和不同量的勾兑，观察会出现哪些不同的颜色的液体。章老师满以为学生会很理性地勾兑，但事实是，学生们把三种颜色的液体全混在一起了。他们一直在不停地勾兑，只注意倒液体，却忘了量的多少并及时停下来观察。
第二次上课，章老师没有把三种颜色的液体一起发下去，而是先发两种颜色的液体，让学生操作完并汇报后，再发另一种颜色的液体。结果学生都能按教师的设想进行操作、观察，课堂走向了理想的境界。
田：这就是控制材料的艺术% 一样的材料，一起发放就混浊一团，分开发放则精彩纷呈。
曾：这是因为材料本身也预示着教师思维的状态。为了使材料的结构更清楚，让学生们更容易看出其结构，学具的发放有时需要分阶段、分层次进行。在研究“红、黄、蓝”配色时，因为每组材料之间有着极强的先后逻辑顺序，因此就必须分阶段发放材料。较后发放的材料称为后续材料。后续材料可以循序渐进地增加问题的复杂性，并使学生的思维活动在逐渐复杂的问题中步步深入，步步推进，从而促使学生产生强烈的探究欲望和动力，并进一步产生新的发现。
田：在很多情况下，我们使用的材料完全一样，但由于出示给学生的时机不同，其教学效果就会大相径庭。看来，材料的出示是一门教学艺术，能够反映教师驾驭课堂的技巧。
曾：我们再来看章鼎儿老师在另一堂经典课—— 《橘子》的教学中对材料的控制和驾驭艺术。章老师先用气球做引子搞活课堂气氛；然后他拿出一个装有水果的袋子，一下子就把学生的目光吸引过去了；章老师讲清了玩法后，就把这个装有水果的袋子发给了学生。学生拿着橘子就会先猜测，再剥开，然后是观察??
田：学生一旦动起来之后就很难静下来。如何让他们静下来呢&这是个难题。
曾：随后，章老师拿出一个装有橘子水的杯子：“这个杯子里面的水是用橘子榨的。你们也可以用手中的橘子榨出这样的橘子水来。”这时候，学生需要什么& 需要杯子，需要榨汁器，而这些是需要向老师求助的。课堂自然就静下来了。章老师就开始给学生发小杯子，学生开始榨橘子水。学生一下子就又“闹”开了??
等学生活动得差不多的时候，章老师又拿出了一个小橘灯。学生一看，又有新东西出来了，他们的兴趣一下子又被调动起来了，立即停止了榨橘子汁’ 事实上，这时候学生已经没有橘子可以榨汁了，但是学生还是在榨、榨、榨?? ( 。于是，教学就这样一环紧扣一环，顺利进行着。
田：这样的课堂真是一种艺术享受。
曾：试想，如果章老师一开始就把杯子、榨汁器都交给学生，学生还会有这么丰富的发现吗&学生对概念的形成还会沿着最佳的路线前行吗&
田：所以，把握材料出示的次序，是我们在备课的时候必须要思考的一个重要问题。
曾：对，我们在准备材料时要有“犹抱琵琶半遮面”的意识，在学生需要的时候才拿出来。上课一开始在学生的桌上放什么东西，要再三考虑，不要让学生知道你到底准备了多少材料。只要教师处理好材料的结构性问题，学生就会一直处于一种期待中，就会产生控制自己行为的动力。
田：看来，材料的种类、数量、搭配，出示的时机、次序、步骤，材料的位置、发放、控制，这些都是我们在备课的时候需要考虑的。我觉得，课堂上我们不仅要保证每个学生都有足以揭示概念的意义的关键材料，而且要考虑哪些材料是共用的，哪些是单独用的，并设定好每种材料在学生面前出现的时机和时间，以保证材料出示以后立刻被相应年龄的学生所接受，并引发他们的探究欲望，使他们更深地“卷”入其中。 | 
