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在以往的調查研究和課堂觀察中發現，小學科學教師在現有教學材料不足或與教材不匹配時，通常有自主開發利用教學材料的意識，但具體如何操作、有哪些策略、需要遵循哪些原則，教師們尚沒有系統思考過。我們嘗試從課堂觀察中提取一些有意義的教學片段，借以說明小學科學課堂教學材料開發與利用的策略，幫助教師建立方法論意義上的實踐操作系統規范。
一、以學習者為中心開發和利用教學材料
在《液體之間的溶解現象》一課的教學中，需要學生通過探究掌握的科學概念為“液體也能溶解在水里，形成均勻、透明、穩定的溶液”。教科書提供的參考探究活動是用膠水或洗發液探究液體是否能溶解在水中，用醋、酒精和食用油探究液體是否都能溶解在水中。在課堂觀察中，執教教師并沒有同時使用膠水和洗發液作為教學材料，而是使用有色墨水勾兌過的膠水設計探究活動，指導學生觀察有色膠水是怎樣進入到水中、在水中是怎樣擴散的，再用溶解的標準判斷有色膠水是否溶解；學生對液體能夠溶解在水中有一定認識后，在第二個探究活動中，該教師讓學生預測是否所有的液體都能溶解在水里，給出探究活動材料：醬油和食用油。課后訪談中問及該教師為什么不用洗發液而用有色膠水做實驗，他答道：洗發液溶解在水中的過程可能產生泡沫等，對學生的觀察活動容易造成干擾，將膠水調成有色的，便于學生觀察液體溶解時的動態過程；當問及為什么用醬油代替醋和酒精時，他回答：醋和酒精很刺鼻，醬油則比較溫和，而且醋和酒精溶解時的特點醬油也基本類似，能夠對溶解概念中重要的觀察點“均勻”和“透明”產生相似的效果。學生能夠根據觀察活動探究均勻是指顆粒的均勻還是顏色或氣味的均勻，透明是指沒有顏色還是不混濁等問題。
可見，該教師在進行教學材料的開發和利用時，并未完全按照教材示例準備材料，而是在一番深思熟慮后作出的選擇。而其選擇的依據，最重要的就是以學習者為中心開發利用教學材料。所謂的以學習者為中心，一是為學生的身心健康著想，如此例中沒有選用刺鼻的材料；二是有利于提高學生探究活動的有效性，如膠水著色；三是有效支撐學生建立概念，如兩個活動都更充分地設置了認知沖突，幫助學生加深對“溶解”概念的理解。其次，以學習者為中心，還應該從提高學習者的學習能力出發進行設計，如本例中有色膠水的提供，如果能將色素和膠水同時提供給學生自由選擇，引導他們發現有色膠水更易進行觀察，則勢必提高學生學習的元認知水平，促進學習能力的發展。
二、以教學目標為中心開發和利用教學材料
在教科版《科學》四年級下冊《新的生命》單元中，我們通過集體備課，理清了本單元的教學邏輯：《油菜花開了》一課中帶領學生探究花的組成部分和花蕾的變化過程，推測花是怎樣結出果實的；然后引導學生觀察《各種各樣的花》，比較各種花的構造，預測花的哪些部分與繁殖有關；接著探究植物的果實和種子是怎樣形成的及植物散播種子的方式、種子的萌發，再遷移到動物的繁殖。整個單元圍繞“新的生命”話題，實質上探究了植物和動物的繁殖過程。在進行《各種各樣的花》的教學中，教師將學生帶到了校園的各個角落對春天的各種花進行觀察，引導學生比較各種花的構造，希望學生能夠發現花的哪些部分與繁殖有關。教師課后反思時對教學效果十分不滿意，他認為：首先，學生觀察到的校園里的花結構都差不多，完全花和不完全花的比較差強人意，而且學生沒有找到雌花和雄花，如果能找到南瓜花就能引發學生探究雄花和雌花是否能結果，對花的哪些部分與繁殖有關的問題進行深度思考，有利于學生繁殖概念的建立；其次，校園里的花很多是觀賞花，而且大多還未到“花果同樹”的時節，學生難以觀察到花是否能結果，以及哪個部分變成了果實。
根據教師提出的這一現實問題，我們進行了仔細探討，認為本節課所選材料的主要依據是實現教學目標，幫助學生了解是花的哪一部分膨大成果實，花發育成果實需要哪些要件。在教師的先前教學實踐中，已探索過按順向思維提供教學材料對學生建立概念的影響效果，則可按逆向思維向學生提供教學材料，尋找一朵“與眾不同”的花，看能否引起學生對概念的深入理解。于是我們在校園里尋找理想的教學材料，最終選定了正在“花果同樹”的人工栽培觀賞植物重瓣“杜鵑花”，其雄蕊已瓣化失去花藥，花朵凋零后子房并未膨大成果實，正是引起學生認知沖突且有事實證據的理想材料。本節課在找不到自然狀態下的南瓜花時，用校園里隨處可見的杜鵑花作為教學材料，正是從教學目標出發組織教學材料的體現。在選擇教學材料時，我們要充分理解教材編寫意圖，明確教學目標，突出重點，擊破難點，不斷嘗試并尋找對學生建立概念和圖式最佳的材料和組織呈現方式，增加教學的探究性。
三、以教學內容為中心開發和利用教學材料
教學材料的選擇決定教學內容，教學內容為教學目標服務，教學目標要為學生的終身發展奠基。因此，在開發和利用教學材料時，還應關照到具體的教學內容。然而，以教學內容為中心開發和利用教學材料并不等同于以教材為唯一標準或受教材束縛，它需要教師在選擇教學材料時依據教學目標設計教學內容，因地制宜地精選教學材料，從教學需要出發按方便靈活性、科學性、低成本高效益等原則組織材料。
1.方便靈活性
小學科學教學因其探究性和綜合性的特點，為學生親身參與和體驗探究過程提供了更多的機會，尤其在小學中低段，更需要提供大量直觀的教學材料讓學生充分探究。很多版本的教材都為學生安排了動物養殖、植物栽培和長期觀察的活動，這些活動的設置對學生科學態度、科學興趣等素質的培養有著不可替代的作用。然而，在具體實施過程中，教師常常感到心有余而力不足，由于學校教學組織模式的限制，不利于長期觀察和課堂教學的調和。如種植鳳仙花、天氣記錄、太陽方位和影子變化等，一節課如果要完成教學任務學生基本上就沒有親身經歷探究的機會，如果按要求做相應實驗則周期拖得太長等等。其實，綜合考量科學教育的目的和價值以及課堂教學效率，這樣的矛盾也并非不可調和。如有的學校用“地豆王”代替“鳳仙花”，對植物的一生進行觀察，地豆王45天接近兩個月的周期比鳳仙花近四個多月的周期短得多，也能用相似的教學內容實現同樣的教學目標。如油菜花的觀察，用白菜花代替也能取得一樣的效果。而類似地球自轉、課程與教學公轉周期的觀察、月相變化和天氣變化等觀察，則可以考慮將觀察時間縮短，用一定量的觀察結合科學推理、模擬演示、資料輔助等進行教學，有條件的學?？梢詫ｉT組織學生興趣小組進行長期觀察。因此，小學科學教師遇到這些障礙時要先分析教學內容的意義和價值，再根據實際情況靈活取舍和組織教學材料，努力實現科學教育目的。
2.科學性
教師讓學生認識到嚴謹的實驗需要控制變量，然后設計了相同體積不同質量的球和相同質量不同體積的立方體進行沉浮規律的探究活動，再用浮在水面的小瓶子逐漸加水下沉的活動繼續探究質量和體積對沉浮的影響規律，接著介紹潛水艇的科學原理意在對科學知識進行應用。在教學中執教教師并未理解教材意圖，沒能理清學生活動的內在邏輯，教學活動大致如是，但由于沒理解教材意圖使得其教學材料的利用并未起到應有的效果。她將上一課時學生探究孰沉孰浮的材料和數據再次進行回顧，直接引入物體的沉浮與什么因素有關，然后發給學生每組兩個體積不同的立方體，講解實驗記錄單的填寫方法后讓學生動手操作。由于學生之前對探究目的并不十分了解，并且教師沒有告知學生兩個立方體的質量是否相同，學生只觀察到現象，并不能得到有意義的結論，探究活動變成了學生動手做老師布置的實驗任務。
接著進行小瓶子和潛水艇的探究活動，然而效果依然不理想。原因一則是先行探究活動中學生并未真正理解物體沉浮與什么因素有關，所以不能理解小瓶子的實驗所包含的科學原理；二則是潛水艇模型的材質太差，即時充滿水也不能下沉。本節課在很多活動緊湊的銜接中鬧哄哄地收場。課后訪談中，教師表示的確沒能理解教材的編寫意圖，只想著要完成教材上的探究活動。她說，提供給學生的立方體和潛水艇都是配發的學生學具中的材料，小瓶子是自己花了很多心思才找到剛好能浮在水面，加少量液體即可下沉的材料。可見，即使是以教學內容為中心開發和利用的材料，如果使用不當也不能收到應有的效果。本節課對教學材料開發和利用的不足之處在于，沒有注意使用材料的科學性，科學實驗的證據和觀點之間沒有建立邏輯鏈，導致科學方法和科學邏輯推理等理性思維沒有得到發展，“探究活動”沒有體現探究的特點。同時，學具的粗制濫造也影響和制約著教學效果。因此，在開發利用教學材料時，還要注意材料本身及使用的科學性，以教學內容為中心組織教學材料。
3.低成本高效益
抱怨沒有科學教學材料無法上科學課的教師當然長期受“斷糧”的困擾，卻沒有想過科學課也可以有另一番上法。教學材料的準備需要消耗科學教師大量的時間和精力，很多科學教師為準備材料可謂絞盡腦汁，他們可以攀上懸崖采摘合適的植物種子，可以去食堂搜集發霉變質的食物，可以從江邊抱回笨重的大石頭……為教學瘋狂癡迷的科學教師儼然成了常人眼里的拾荒者，只要對教學有用，他們能把生活廢棄物當寶一樣利用。一個塑料袋、一個礦泉水瓶，可以用在哪些教學活動中？在一次教師參與式培訓中，我們看到教師發揮了他們極致的創造力：一個塑料袋可以用來做捕捉空氣的活動、作為制作降落傘研究空氣的浮力、測量風向、摩擦起電、呼吸的過程等探究活動，裝些食物可以演示腸胃的消化作用，封住瓶口輕輕敲打就可演示聲音的振動……這些都是教師在平時的教學中積累的智慧，雖然某些專業的實驗器材不具備不好置辦，但教師們卻能夠想辦法利用較少的成本做出較高效益的教學具，把科學課上得有聲有色。
在城鄉教育資源配置存在一定差距的背景下，教學硬件條件的改善還需要一定的時間。農村小學科學教師更是任重道遠，需要創造性地開發和利用教學資源。但無論教學硬件設施是否有所保障，科學教師對教學材料的開發都應永無止境，因為學生的學習千變萬化，教師需要在教學中不斷尋找和嘗試最有利于學生學習的教學材料。以上雖有教學材料開發利用的策略，但更為重要的是，教師應從中體悟出教學的靈動性，教學的組織和開發不應受教材、經驗或其他權威的束縛，而要隨時保持教師獨立的開放性，做教學的有心人，不斷探索和嘗試。
作者：邵發仙 周朝勇 唐小為 單位：重慶市教育科學研究院初等教育研究所
