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2012年3月至2015年4月，我园参加了中国学前教育研究会“十二五”课题“结构化材料支持幼儿科学经验建构的实践研究”的子课题“材料的投放与使用”的研究。我们从影响科学教育活动的三个重要因素着手，一是对科学概念、关键经验的理解。二是对材料结构适宜性的分析。主要分析材料结构能否与科学概念、关键经验很好地对接，即材料能否使目标物化。三是对幼儿特点、经验水平以及发展需要的把握。因此，我们对材料投放与使用的研究主要包括三方面的内容：一是对材料结构适宜性的研究，力求做到材料的结构与关键经验有效对接；二是对材料投放方式等的研究，力求做到材料的投放方式符合幼儿的学习特点；三是对材料使用任务的研究，力求做到材料的使用任务能支持幼儿的自主探究与发现。我们的具体做法如下：
一、逐级梳理“科学概念—关键经验—活动目标”体系
虽然幼儿阶段不以概念为学习目标，但是教师必须对各种科学现象背后的概念有深刻、准确的认识。因此在课题研究中我们首先重视教师的科学学科知识的学习，帮助教师将高位科学概念、关键知识经验、具体的教育活动目标进行逐层的分析，提高教师对科学学科知识的理解、转化能力。
1.使科学活动目标更符合幼儿认知水平
教师掌握的学科知识越清晰，越能明白特定知识内容中包含的科学概念，越能将科学概念转化成易为幼儿理解的内容。
例如，对于“声音”这一科学探究内容，虽然幼儿在生活中对声音有较丰富的感受，但难在如何梳理、提升幼儿已有的模糊经验，帮助幼儿更好地理解声音现象，也就是目标难度不好把握。在没有进行“科学概念—关键经验—活动目标”的逐级梳理之前，教师大多将目标定位在“感受振动产生声音”上。通过逐级梳理“科学概念—关键经验—活动目标”，我们发现“声音由振动产生”阐述的是声音产生的内在原理，而且“振动”的外在表现形式是我们在生活中不容易感受、呈现的，因此幼儿难以理解“振动产生声音”。如果将活动目标定为感受、理解声音产生的条件，则是幼儿能直接感受到的，是可观察、可操作、可理解的。
2.使科学活动目标更准确地体现科学概念
我们认为在目标、内容更符合幼儿认知水平的同时还要保证活动目标的准确性，使之能够准确体现科学概念。
仍以上述的“声音”为例。在对目标进行调整后，教师在设计活动时出现了两种不同的理解和表述。一种表述是“敲击物体使物体产生声音”，另一种表述是“物体相互碰撞能够发出声音”。这两种现象都是幼儿通过探究能够体验、发现和理解的，难度也适宜，但是在两种不同目标下探究所获得的经验是不同的。首先，主体不同。敲击物体使物体产生声音的主体是“人”，而实际上人并不是声音产生的根本条件。自然界、不同事物都可能产生声音，如果我们以此为活动目标进行引导，幼儿获得的科学经验就是“人是产生声音的条件”，这是不科学的。其实碰撞才是产生振动的条件，形成声音的根本原因。其次，以上两种表述反映了发出声音的不同条件。“敲击”说明声音是一种动作的结果，而“碰撞”说明声音是不同动作的结果。如果我们以“敲击”为声音产生的条件，就会局限幼儿科学经验的获得。
所以，当我们对科学概念、关键经验、具体的教育活动目标进行逐层分析时，目标的定位和内容的选择就会更加准确、适宜。
3.使教育指导策略更加准确、灵活
教育指导策略是为教育目标服务的，教师逐级梳理“科学概念—关键经验—活动目标”，能够更好地理解其相互关系，从而更好地把握教育指导的度，使教育指导策略更加准确、灵活。
例如，在大班科学活动“不一样的石头”中，教师意在引导幼儿通过探究鹅卵石、石灰石和火山石三种石头在黑色卡纸上涂画时出现的不同现象，发现石头的不同特性，从而体会“石头的多样性”这一关键经验。
在活动过程中，幼儿普遍发现石灰石能够在黑色卡纸上写字、画画，有个别幼儿认为火山石也能在黑色卡纸上写字、画画，而这是教师之前没有发现也没有想到的问题。虽然幼儿用火山石在纸上画出的痕迹严格地说不能算是“字”，但恰恰体现了火山石坚硬的特性。这一现象不但没有偏离科学概念，而且能帮助幼儿进一步发现火山石和石灰石具有不同的特性。于是，教师没有否定幼儿的发现，而是引导幼儿进一步观察两种石头画出来的“字”有什么不同，当幼儿发现用石灰石写的字粗、用手摸会“糊”，而用火山石写的字细、不会“糊”时，他们也就更深入地了解了两种石头的不同。
正是因为教师之前梳理了“科学概念—关键经验—活动目标”，所以能够更好地理解其相互关系，在活动中能够更好地透过现象了解背后的科学概念，把握有价值的教育契机，从而更加灵活、准确地引导幼儿解决认知冲突，获得科学经验。
二、基于关键经验优化材料结构
材料本身的结构特点以及材料间的结构关系能够体现科学关键经验的结构。材料结构与关键经验间的一致性越高，对幼儿科学经验建构的支持促进作用越大。因此我们围绕关键经验，从优选优化主体材料、完善辅助材料两个方面分析和选择适宜的材料，使材料的结构更好地体现关键经验。
1.优选优化主体材料
优选优化主体材料是影响幼儿科学经验建构的主要因素，是科学教育活动的重要准备。
例如，在“不一样的石头”活动中，教师围绕关键经验“石头的多样性”，精心选择鹅卵石、石灰石、火山石这三种石头，就是因为这些石头有与关键经验相对应的典型特征。如，鹅卵石，质地坚硬、表面光滑、无棱角；石灰石，质地疏松、表面光滑、有棱角；火山石，质地坚硬、表面粗糙、有孔洞、有棱角。
这三种石头不仅在外部特征和内部结构特征方面具有典型性和对比性，并且在与水、黑色卡纸等其他材料相互作用时出现的现象也具有直观性，从而能让幼儿更好地体验石头从外在特点到内在结构、功能的不同（如下表）。
2.完善辅助材料
辅助材料虽然本身不直接蕴含科学经验，但是能够影响材料之间相互作用现象的直观性，对于幼儿科学经验的建构也有一定的影响作用。 例如，在“不一样的石头”活动中，我们对辅助材料进行了完善。一是增加“神秘袋”。开始，我们直接把三种石头放到盘子里让幼儿观察，发现幼儿感受石头的外部特征并不充分。原因是幼儿只是简单地玩石头，没有集中注意力去感知。后来我们把石头装在一个袋子里，称之为“神秘袋”，让幼儿先通过触摸感受石头的外部特征，再拿出来进一步观察和辨别。这样既增加了活动的趣味性，又能发展幼儿的触觉。二是容器的调整。开始，我们提供的碗比较小，水面比较窄，当三块石头都放进去时有点挤，而且由于水的深度不够，不利于幼儿观察火山石是否浮在水面上。后来，我们换成了大碗，这样幼儿在验证过程中就能充分地观察火山石从浮到沉的过程。
可见，完善辅助材料能够更好地发挥主体材料的作用，实现活动目标，支持幼儿的探究与发现。
三、围绕关键经验投放与使用材料
材料的呈现方式直接关系到能否引发幼儿的探究活动，关系到能否引导幼儿发现和怎样发现事物间的各种关系。同样的材料，不同的投放方式和使用任务对于幼儿认识材料特性和获得关键经验有不一样的影响作用。
1.不同的投放方式
材料的投放方式主要取决于关键经验的结构特点和幼儿科学经验的建构特点。教师基于关键经验投放材料主要要思考以下几个问题：关键经验是什么？具有怎样的结构特点？材料本身的特征是什么？材料之间有什么联系？不同的投放方式会指向怎样的科学经验？怎样投放材料能够达成目标？带着这样的思考来优化材料的投放方式，能够使幼儿充分感知材料特性，同时避免材料间的相互干扰。常用的材料投放方式有三种：逐一投放，适用于初步感知物体特性的活动；分组投放，适用于分步组装和对比观察的活动；集中投放，适用于先组装再探究的活动。
例如，在“会变身的钉子”活动中，我们采取了成组投放材料的方式。材料有电池盒、鳄鱼夹导线、铁圈垫、铁钉、电池。该活动的关键经验是“铁钉通电后可以产生磁力”，具体目标是铁钉绕在通电的导线上能吸起铁圈垫。也就是说关键经验的建构具有一定的顺序性，其中构成闭合电路，形成电流是产生电磁铁的前提。如果我们集中投放材料，会对形成闭合电路增加不必要的难度和干扰，而将能形成闭合电路的材料成组地投放给幼儿，更加有利于幼儿弄清材料间的相互作用和关系。于是我们采取了分组投放材料的方式。第一组投放导线、电池、电池盒，目的是支持幼儿装对电池，熟悉串联电路的链接；第二组投放铁钉，目的是让幼儿探究铁钉和电路之间的关系；第三组投放铁圈垫，目的是让幼儿通过实验发现通电的铁钉能吸起铁圈垫，电流使铁钉具有了磁性。
2.不同的使用任务
使用任务也就是使用这些材料用来探究什么问题，解决什么任务。材料不同的使用任务对幼儿科学经验的建构有不同的作用。如，在中班科学探究活动“磁力小车”中，幼儿要运用材料完成三个任务：第一个任务是“让小车连起来”，直接指向“磁铁同性相斥、异性相吸”的关键经验；第二个任务是“如何让小车运更多的货物”，幼儿需要将磁铁从最初平行延长的连接方式改变成向上垒高的方式来装载更多的货物，巩固和丰富了幼儿的科学经验；第三个任务是“小车还能怎么玩”，给幼儿更多的探究空间，发现更多的现象，并从中拓展幼儿关于“磁铁同性相斥，异性相吸”的经验。
四、依据幼儿探究能力投放与使用材料
幼儿科学探究能力主要包括发现问题能力、有效关联使用物体能力、推理预测能力、观察实验能力、记录能力、结果分析能力等。我们在课题研究之初对幼儿的科学探究能力进行了测评，发现幼儿科学探究能力的个体差异性比较明显，而且园所之间的差异也比较明显，因此在研究过程中，我们根据幼儿科学探究能力的实际水平，考虑材料的投放与使用，最终发现不同的材料投放与使用方式对幼儿科学能力的发展具有不同的影响作用。
1.不同的材料数量指向不同的发展方向
材料数量的不同对于幼儿科学经验建构和科学探究能力的运用和发展有不同的影响效果。
以活动“磁力小车”为例，我们投放两辆小车、两块磁铁，幼儿能清晰地观察到现象，直接聚焦科学知识经验，但是幼儿可发现的问题比较少，对材料之间的关联和推测能力运用的要求比较低，适合科学探究能力较弱的幼儿。如果增加磁铁的数量，有利于幼儿发现更多的现象和问题，同时增加了结果分析的难度，适合科学探究能力较强的幼儿。
2.不同的使用任务指向不同的探究能力
以“不一样的石头”为例，石头的不同使用任务指向幼儿不同的科学探究能力。例如，以“哪块石头能浮在水面？哪块石头会沉在水底？哪块石头能在黑色卡纸上画画”为使用任务，更多指向的是幼儿的观察能力；以“三块石头放在水里会有什么现象？三块石头在黑色卡纸上画出的痕迹有什么不同”为使用任务，则指向幼儿能细致观察、有效关联、发现问题、解释结果的能力。
3.不同的记录方式指向不同的发展方向
幼儿科学探究活动的记录方式有多种形式，有的指向结果，有的指向过程，有的是统一的记录方式，有的是个性化的记录方式。不同的记录方式对幼儿科学探究能力的发展具有不同的作用。比如，结果性的、统一的记录方式有利于梳理和分析实验结果，过程性的、个性化的记录方式有利于展现幼儿的实验过程和个性化的学习方式。
总之，在科学教育活动中，我们要以关键经验和幼儿实际水平为依据，优化材料的投放和使用，以有效支持幼儿建构科学经验。
一、逐级梳理“科学概念—关键经验—活动目标”体系
虽然幼儿阶段不以概念为学习目标，但是教师必须对各种科学现象背后的概念有深刻、准确的认识。因此在课题研究中我们首先重视教师的科学学科知识的学习，帮助教师将高位科学概念、关键知识经验、具体的教育活动目标进行逐层的分析，提高教师对科学学科知识的理解、转化能力。
1.使科学活动目标更符合幼儿认知水平
教师掌握的学科知识越清晰，越能明白特定知识内容中包含的科学概念，越能将科学概念转化成易为幼儿理解的内容。
例如，对于“声音”这一科学探究内容，虽然幼儿在生活中对声音有较丰富的感受，但难在如何梳理、提升幼儿已有的模糊经验，帮助幼儿更好地理解声音现象，也就是目标难度不好把握。在没有进行“科学概念—关键经验—活动目标”的逐级梳理之前，教师大多将目标定位在“感受振动产生声音”上。通过逐级梳理“科学概念—关键经验—活动目标”，我们发现“声音由振动产生”阐述的是声音产生的内在原理，而且“振动”的外在表现形式是我们在生活中不容易感受、呈现的，因此幼儿难以理解“振动产生声音”。如果将活动目标定为感受、理解声音产生的条件，则是幼儿能直接感受到的，是可观察、可操作、可理解的。
2.使科学活动目标更准确地体现科学概念
我们认为在目标、内容更符合幼儿认知水平的同时还要保证活动目标的准确性，使之能够准确体现科学概念。
仍以上述的“声音”为例。在对目标进行调整后，教师在设计活动时出现了两种不同的理解和表述。一种表述是“敲击物体使物体产生声音”，另一种表述是“物体相互碰撞能够发出声音”。这两种现象都是幼儿通过探究能够体验、发现和理解的，难度也适宜，但是在两种不同目标下探究所获得的经验是不同的。首先，主体不同。敲击物体使物体产生声音的主体是“人”，而实际上人并不是声音产生的根本条件。自然界、不同事物都可能产生声音，如果我们以此为活动目标进行引导，幼儿获得的科学经验就是“人是产生声音的条件”，这是不科学的。其实碰撞才是产生振动的条件，形成声音的根本原因。其次，以上两种表述反映了发出声音的不同条件。“敲击”说明声音是一种动作的结果，而“碰撞”说明声音是不同动作的结果。如果我们以“敲击”为声音产生的条件，就会局限幼儿科学经验的获得。
所以，当我们对科学概念、关键经验、具体的教育活动目标进行逐层分析时，目标的定位和内容的选择就会更加准确、适宜。
3.使教育指导策略更加准确、灵活
教育指导策略是为教育目标服务的，教师逐级梳理“科学概念—关键经验—活动目标”，能够更好地理解其相互关系，从而更好地把握教育指导的度，使教育指导策略更加准确、灵活。
例如，在大班科学活动“不一样的石头”中，教师意在引导幼儿通过探究鹅卵石、石灰石和火山石三种石头在黑色卡纸上涂画时出现的不同现象，发现石头的不同特性，从而体会“石头的多样性”这一关键经验。
在活动过程中，幼儿普遍发现石灰石能够在黑色卡纸上写字、画画，有个别幼儿认为火山石也能在黑色卡纸上写字、画画，而这是教师之前没有发现也没有想到的问题。虽然幼儿用火山石在纸上画出的痕迹严格地说不能算是“字”，但恰恰体现了火山石坚硬的特性。这一现象不但没有偏离科学概念，而且能帮助幼儿进一步发现火山石和石灰石具有不同的特性。于是，教师没有否定幼儿的发现，而是引导幼儿进一步观察两种石头画出来的“字”有什么不同，当幼儿发现用石灰石写的字粗、用手摸会“糊”，而用火山石写的字细、不会“糊”时，他们也就更深入地了解了两种石头的不同。
正是因为教师之前梳理了“科学概念—关键经验—活动目标”，所以能够更好地理解其相互关系，在活动中能够更好地透过现象了解背后的科学概念，把握有价值的教育契机，从而更加灵活、准确地引导幼儿解决认知冲突，获得科学经验。
二、基于关键经验优化材料结构
材料本身的结构特点以及材料间的结构关系能够体现科学关键经验的结构。材料结构与关键经验间的一致性越高，对幼儿科学经验建构的支持促进作用越大。因此我们围绕关键经验，从优选优化主体材料、完善辅助材料两个方面分析和选择适宜的材料，使材料的结构更好地体现关键经验。
1.优选优化主体材料
优选优化主体材料是影响幼儿科学经验建构的主要因素，是科学教育活动的重要准备。
例如，在“不一样的石头”活动中，教师围绕关键经验“石头的多样性”，精心选择鹅卵石、石灰石、火山石这三种石头，就是因为这些石头有与关键经验相对应的典型特征。如，鹅卵石，质地坚硬、表面光滑、无棱角；石灰石，质地疏松、表面光滑、有棱角；火山石，质地坚硬、表面粗糙、有孔洞、有棱角。
这三种石头不仅在外部特征和内部结构特征方面具有典型性和对比性，并且在与水、黑色卡纸等其他材料相互作用时出现的现象也具有直观性，从而能让幼儿更好地体验石头从外在特点到内在结构、功能的不同（如下表）。
2.完善辅助材料
辅助材料虽然本身不直接蕴含科学经验，但是能够影响材料之间相互作用现象的直观性，对于幼儿科学经验的建构也有一定的影响作用。 例如，在“不一样的石头”活动中，我们对辅助材料进行了完善。一是增加“神秘袋”。开始，我们直接把三种石头放到盘子里让幼儿观察，发现幼儿感受石头的外部特征并不充分。原因是幼儿只是简单地玩石头，没有集中注意力去感知。后来我们把石头装在一个袋子里，称之为“神秘袋”，让幼儿先通过触摸感受石头的外部特征，再拿出来进一步观察和辨别。这样既增加了活动的趣味性，又能发展幼儿的触觉。二是容器的调整。开始，我们提供的碗比较小，水面比较窄，当三块石头都放进去时有点挤，而且由于水的深度不够，不利于幼儿观察火山石是否浮在水面上。后来，我们换成了大碗，这样幼儿在验证过程中就能充分地观察火山石从浮到沉的过程。
可见，完善辅助材料能够更好地发挥主体材料的作用，实现活动目标，支持幼儿的探究与发现。
三、围绕关键经验投放与使用材料
材料的呈现方式直接关系到能否引发幼儿的探究活动，关系到能否引导幼儿发现和怎样发现事物间的各种关系。同样的材料，不同的投放方式和使用任务对于幼儿认识材料特性和获得关键经验有不一样的影响作用。
1.不同的投放方式
材料的投放方式主要取决于关键经验的结构特点和幼儿科学经验的建构特点。教师基于关键经验投放材料主要要思考以下几个问题：关键经验是什么？具有怎样的结构特点？材料本身的特征是什么？材料之间有什么联系？不同的投放方式会指向怎样的科学经验？怎样投放材料能够达成目标？带着这样的思考来优化材料的投放方式，能够使幼儿充分感知材料特性，同时避免材料间的相互干扰。常用的材料投放方式有三种：逐一投放，适用于初步感知物体特性的活动；分组投放，适用于分步组装和对比观察的活动；集中投放，适用于先组装再探究的活动。
例如，在“会变身的钉子”活动中，我们采取了成组投放材料的方式。材料有电池盒、鳄鱼夹导线、铁圈垫、铁钉、电池。该活动的关键经验是“铁钉通电后可以产生磁力”，具体目标是铁钉绕在通电的导线上能吸起铁圈垫。也就是说关键经验的建构具有一定的顺序性，其中构成闭合电路，形成电流是产生电磁铁的前提。如果我们集中投放材料，会对形成闭合电路增加不必要的难度和干扰，而将能形成闭合电路的材料成组地投放给幼儿，更加有利于幼儿弄清材料间的相互作用和关系。于是我们采取了分组投放材料的方式。第一组投放导线、电池、电池盒，目的是支持幼儿装对电池，熟悉串联电路的链接；第二组投放铁钉，目的是让幼儿探究铁钉和电路之间的关系；第三组投放铁圈垫，目的是让幼儿通过实验发现通电的铁钉能吸起铁圈垫，电流使铁钉具有了磁性。
2.不同的使用任务
使用任务也就是使用这些材料用来探究什么问题，解决什么任务。材料不同的使用任务对幼儿科学经验的建构有不同的作用。如，在中班科学探究活动“磁力小车”中，幼儿要运用材料完成三个任务：第一个任务是“让小车连起来”，直接指向“磁铁同性相斥、异性相吸”的关键经验；第二个任务是“如何让小车运更多的货物”，幼儿需要将磁铁从最初平行延长的连接方式改变成向上垒高的方式来装载更多的货物，巩固和丰富了幼儿的科学经验；第三个任务是“小车还能怎么玩”，给幼儿更多的探究空间，发现更多的现象，并从中拓展幼儿关于“磁铁同性相斥，异性相吸”的经验。
四、依据幼儿探究能力投放与使用材料
幼儿科学探究能力主要包括发现问题能力、有效关联使用物体能力、推理预测能力、观察实验能力、记录能力、结果分析能力等。我们在课题研究之初对幼儿的科学探究能力进行了测评，发现幼儿科学探究能力的个体差异性比较明显，而且园所之间的差异也比较明显，因此在研究过程中，我们根据幼儿科学探究能力的实际水平，考虑材料的投放与使用，最终发现不同的材料投放与使用方式对幼儿科学能力的发展具有不同的影响作用。
1.不同的材料数量指向不同的发展方向
材料数量的不同对于幼儿科学经验建构和科学探究能力的运用和发展有不同的影响效果。
以活动“磁力小车”为例，我们投放两辆小车、两块磁铁，幼儿能清晰地观察到现象，直接聚焦科学知识经验，但是幼儿可发现的问题比较少，对材料之间的关联和推测能力运用的要求比较低，适合科学探究能力较弱的幼儿。如果增加磁铁的数量，有利于幼儿发现更多的现象和问题，同时增加了结果分析的难度，适合科学探究能力较强的幼儿。
2.不同的使用任务指向不同的探究能力
以“不一样的石头”为例，石头的不同使用任务指向幼儿不同的科学探究能力。例如，以“哪块石头能浮在水面？哪块石头会沉在水底？哪块石头能在黑色卡纸上画画”为使用任务，更多指向的是幼儿的观察能力；以“三块石头放在水里会有什么现象？三块石头在黑色卡纸上画出的痕迹有什么不同”为使用任务，则指向幼儿能细致观察、有效关联、发现问题、解释结果的能力。
3.不同的记录方式指向不同的发展方向
幼儿科学探究活动的记录方式有多种形式，有的指向结果，有的指向过程，有的是统一的记录方式，有的是个性化的记录方式。不同的记录方式对幼儿科学探究能力的发展具有不同的作用。比如，结果性的、统一的记录方式有利于梳理和分析实验结果，过程性的、个性化的记录方式有利于展现幼儿的实验过程和个性化的学习方式。
总之，在科学教育活动中，我们要以关键经验和幼儿实际水平为依据，优化材料的投放和使用，以有效支持幼儿建构科学经验。