结构一词指的是相互关联的方式。

在建筑上，结构指的是一座建筑物的各个部件同墙、地板等受到的应力和张力之间的关系，以及同该建筑物的功用之间的关系。

科学教育中的材料的结构，是指材料在被使用时能揭示自然现象间的某种关系。这种关系的形式即是现象的概念。[5]例如，磁铁、铁块、镍块和铜块这几种材料集合到一起，就有了一种结构。磁铁和铁、镍能相互作用有关系，因为铁和镍与磁铁能发生相互作用；但磁铁和铜之间却不能发生相互作用。这样，我们就有了一种关系形式：磁铁和某些金属能发生相互作用，和另一些金属则不发生相互作用。人们在支配和操作这些材料时发现的这一现象的概念，便是磁铁的特性。这些材料的结构有着某种内在的关系，所以这种形式是属于全体的。可是，材料也还有外在的，或武断地强加上去的关系。假如我们面前摆放着这些材料：一片叶子、一支口红、一枚硬币、一把锥子、一个瓶盖、一块饼干、一条皮带。这些东西不能发生什么相互作用去揭示任何自然现象，它们相互之间的关系也没有什么形式。但是，我们也可以给它们强加上一个关系。比如，我们可以用许多不同的方法把它们分类，从而给它们强加上一种关系——把它们分为天然的和人造的物体，或者按动物、植物或矿物来分类，或者考虑到它们都是固体。把物体这样分成大类和小类，我们就有了一个分类——一个便于寻找、有用的安排。一旦为一组东西建立起一个分类，结果就有了一种关系的形式。因此，分类也可以被看做是一种结构的形式。

可见，结构可以指一种内在的关系的形式（属于全体），也可以是一种外在的关系（强加给一组东西的），科学教育中的材料结构的概念，是指内在的关系——一种和自然界的现象相关联的形式。

虽然结构和概念两者都指关系，有时可以用做同义词，可是概念指的关系总是抽象的，而结构指的关系可以是抽象的，也可以是不抽象的。一幢建筑物的结构是具体的，这里不能用概念这个词。一种分类，正如我们刚才所见的，有一个结构——一种关系的形式——但那并不是概念。因此，结构所包含的意思比概念要广，因为它既可以用于具体的事物，也可以用于抽象的事物。而概念则总是抽象的。

在学前儿童科学教育中，我们给幼儿提供的材料都有结构。作为教师要研究各种材料的结构及其所蕴涵的关系，只有清楚地知道每一种材料的结构和其具有的关系，才能有效地引导幼儿通过操作各种物体和材料发现各种关系，获得有关的各种经验。

幼儿通过探究和操作常见的各种材料，会发现三种最主要的关系：

1.材料的特性

任何材料都有颜色、形状、大小、重量、质地、弹性等材料的基本特性。幼儿在了解材料的基本特性之后，进而能了解到一些材料对制造某些东西来说可能比其他材料好（又坚固、又便宜、又美观），但其他方面可能不太好（更重，难于切割）。

2.材料的变化

一些材料制成的物体可以通过压扁、弯曲、拧、抻长等过程变形。一些材料（如水、巧克力、面包、糖等）在加热或冷却时会发生变化。纸屑、纽扣、钉子等放入水杯中会发生不同的变化。

3.重要的相互关系

这是指如沉浮、生锈、摩擦力等物体间相互作用时表现出的特点。依据这种基本关系的线索，我们要仔细研究我们为幼儿提供的材料所具有的结构，这种结构所蕴涵的具体关系，以及幼儿在探究和操作这些具体材料时发现这些关系的顺序（这种顺序反映着幼儿认识水平的发展进程）。

下面列举的是幼儿园常见的几种材料所能揭示的主要关系。

（1）颜色

为幼儿提供红、黄、蓝三种基本颜色的**，让幼儿自由操作和发现。

幼儿通过操作这些材料可能发现以下几种主要的关系：

● 两种或两种以上的颜色混合生成新的颜色。

● 发现固定的搭配关系。

● 发现深浅与量的关系。

幼儿面对三种基本颜色的**，他们最想做的事就是混合。他们可能拿一只小碗，把各种颜色都加一些试试会怎么样。他们不断地加，不断地搅拌。他们也可能拿一支笔，不断地蘸各种颜色往纸上画，常常用一种颜色再盖上另一种颜色。这个过程要持续很长时间，他们一直兴趣盎然地做这件事。也正是在这个过程中，幼儿感知到了颜色混合可变成另一种颜色的特性。

当幼儿对颜色混合会变成新的颜色有了充分的认识之后，他才可能注意到固定的搭配。教师可以通过适宜的引导，使幼儿关注到这种关系。

幼儿在对固定搭配有了充分的经验后，才可能去探究颜色深浅与量的关系。

（2）有关电的材料

我们为幼儿提供的有关电的材料主要有电线两根、小灯泡、两节电池、纸片、各种金属片、塑料片、木片……

幼儿通过探索和操作上述材料，可以逐渐发现如下各种关系：

● 接亮的关系——电路。

● 亮度与电池数量的关系。

● 导电与材料的关系。

● 电工工具的材料与安全性的关系。

幼儿首先要探索出完整的电路，懂得如何使灯泡亮起来（或使小风扇转起来），然后才可能去探索和发现电池增多时灯泡亮度加大以及哪些材料导电、哪些材料不导电，最后还能把这一经验用于解释和解决实际问题，从而获得实际生活的能力和学会保护自己。

（3）有关磁力的材料

由于磁铁的神奇特性很容易引起幼儿的探究和操作兴趣，为幼儿提供各种形状的磁铁以及铁钉、曲别针、大头针、木条、塑料片等材料。幼儿通过操作这些材料，可以发现许多关系：

● 哪些东西可被吸起。

● 磁力的穿透性和传导（磁化）。

● 磁力如何使物体运动而不接触物体。

● 同极相斥，异极相吸。

幼儿首先要花大量的时间去探索和检验周围的哪些东西可以被磁铁吸住。他们不仅乐于尝试教师提供的东西，而且乐于用磁铁探索周围的很多物品，如滑梯、转椅、书、各种饮料瓶等，看看磁铁能吸哪些东西、不能吸哪些东西。逐渐地，幼儿还会发现磁铁隔着玻璃板、纸板、书等物体也能吸着上面的东西走。幼儿还会发现磁铁能让小钉子或曲别针等东西一个挨一个连起来。磁铁有两面能吸在一起，有两面挨近时有一股互相推的力让它们怎么也吸不到一起。

随着经验的增多，幼儿逐渐地还能够运用发现的这些特性和关系解决一些简单的实际问题。

（4）有关浮力的材料

在水中探索物体的沉浮也是幼儿感兴趣的活动。给幼儿提供一盆水、一个软木塞、一小块木头、一颗弹球、一只乒乓球、一块海绵、一块石头、一只橡皮泥做的小球和一个带盖的透明小瓶子……

幼儿操作这些材料，可以发现以下关系：

● 在水里，有的东西沉在水底，有的东西浮在水面上。

● 重的东西沉下去，轻的东西会浮在水面。

● 同样大小的东西，重的下沉，轻的浮着。

● 有空气的东西会浮；当水把空气赶出来时，物体会沉。

当幼儿面对着好玩的水和各种物品时，他们急于把东西一个接一个地扔进水里去，甚至把一小盒的东西都倒进水里去，心满意足地用他喜欢的方式在水里摆弄和操作这些物体。在这个过程中，他们发现有的东西浮起来，有的东西沉下去。随着教师引导幼儿关注“什么样的东西浮，什么样的东西沉”，幼儿逐渐发现轻的东西浮起来，重的东西沉下去。后来，他们进一步发现同样大小的东西，重的下沉，轻的浮着。教师及时为幼儿提供一些诸如海绵之类的东西，幼儿用各种方式操作这些材料，逐渐地，幼儿发现了里面“有空”“有空气”的东西会浮的秘密。

幼儿认识水平的提高不仅要靠教师适宜的提示使幼儿关注某种关系，而且适时地加入有提示意义的材料同样能引起幼儿的深入思考。

（5）各种常见的对幼儿没有危险的工具

能够制造和使用工具是我们人类的重要特征之一。幼儿在很小的时候就对操作和摆弄工具有兴趣了。他们最早接触和使用的工具如小勺、小桶、小铲等。在进入幼儿园以后，我们要给幼儿提供更多一些与科学探究有关的工具，这样可以帮助幼儿更加精确和细致地认识周围的世界。我们可以为幼儿提供温度计、尺子、天平、起子、锤子、剪刀、较粗的针、放大镜、试管等，及各种容器、漏斗、筛子、钉子、小锯等用于帮助幼儿观察、测量和制作的各种工具。

幼儿通过操作和使用这些工具可以获得以下认识：

● 工具可以帮助我们收集更多的更精确的信息、更精确地观察细节、更精确地测量，看到肉眼无法看到的东西。

● 工具可以帮助人们做东西，一些东西没有工具就无法做出来。（如连接车厢或安轮子打眼）

● 每一种工具都有其特殊的用途，学着根据探究的需要选择恰当的工具来帮忙。

幼儿在认识和使用这些工具的过程中，经历了从摆弄到恰当选择的发展过程。在幼儿最初接触这些工具时，他们只是对工具本身感兴趣，他们乐于摆弄和尝试使用各种工具。由于他们对这些工具的用途几乎一无所知，所以他们常常用“非凡”的方式使用这些工具，按自己的需要和想象赋予它们功能。

逐渐地，他们发现了每种工具似乎更适合于做某些事情，但他们还不是很清楚。比如，给幼儿提供勺子、漏勺、小筐（有窟窿的和没有窟窿的两种）、鱼虫沙子，以及一次性的饭盒、塑料盆等各种工具，让幼儿把撒在沙子中的黄豆和大米筛分出来。幼儿（小班后期）都不去拿饭盒和塑料盆，但他们对其他工具的适宜功能还没有清楚的认识，他们积极地频繁更换所用的工具，挨个尝试，经过很长一段时间。这表明他们对摆弄和使用这些工具本身的兴趣和热情，并要经过试误的过程。

随着年龄的增长和经验的增多，幼儿才能够更精确地了解到这些工具的用途，并能选用恰当的工具进行探究和解决问题。

不仅科学发现区的各种材料应具有结构和层次，而且自然角和天气预报台等各个区角的材料和内容都应具有适宜的结构和层次。

以值日生每天预报的小小气象台为例，可以包含以下几个层次的结构：

● 今天的天气，选择与天气相适宜的服装。

● 观察并记录昨夜天空，预测明天的天气。

● 记录并统计本月的气温变化趋势。

这些内容教师应根据幼儿的经验水平逐渐展开。而且，每一项内容又由从具体到抽象几个不同的层次和水平构成。

以今天的天气记录，选择与天气相适宜的服装为例。小班初期，教师可以为幼儿提供预先准备好的太阳、云、风等立体材料，幼儿根据天气情况，选择适宜的材料直接按在天气板上就可以了；教师还可以为他们准备好真的婴儿衣服、鞋、帽子和雨具等，幼儿可以根据天气情况选择适宜的衣服穿戴在站在天气记录板旁边的、比幼儿稍矮一点的大娃娃身上。到了中班，幼儿则要用自制的图片来表示天气和适宜穿的服装。到了大班时，幼儿则可以用纸、笔、尺等工具材料用自己的画、符号、数字和图表来表示天气情况了。

又如，幼儿使用的测量植物生长变化的工具——测量尺也应体现由低到高的渐进层次。

小班的幼儿可以用生动形象的动物测量尺，它可以和种植的容器连成一体，本身就是固定的，便于幼儿测量；

中班的幼儿可以用形象加数字的测量尺，便于幼儿从笼统的形象测量向抽象的数字测量过渡；

大班的幼儿则可以使用接近标准或标准的、标有数字的测量尺。

可见，幼儿发现各种材料的结构所蕴涵的关系有一个由浅入深、由片面到全面、由不正确到接近正确的发展进程，这种进程与幼儿的经验水平、与幼儿的思维水平密切相关。因此，从一个较低层次到另一个较高层次的发展顺序常常是不可逾越的。作为教育者，我们要了解并研究为幼儿提供的各种材料的结构及其所蕴涵的各种关系与发展顺序，接纳幼儿的探究和操作方式，给他们足够的时间和机会积累相关经验，在此基础上引导幼儿逐渐向更高的水平迈进。

案例：滚动（大班）

● 活动目标

1.乐于探究，初步发现不同形状的物体有不同的滚动路线。

2.能清楚地描述物体滚动的路线并用适宜的符号表示。

● 活动准备

1.经验准备：让幼儿对生活中能滚动的物体和物体滚动的现象有所了解，具有一定的让物体滚动起来的经验。

2.物质准备：材质、重量基本相同且等底等高的圆柱体、圆锥体、圆台体若干套，木制小山洞6个（用绿纸装饰起来），自制“压路机”（含有三种基本形体）或其他用具，纸盒7只，在黑板上画好代表3种形体的符号，记录表格（集体、个人），铅笔，橡皮，即时贴等。

3.活动最好分小组进行，每组6人。

● 活动过程

1.初步感知三种形体的特征。

（1）教师出示“神秘袋”并提出要求：“今天，老师给大家带来了几个‘神秘袋’，现在每组请一位小朋友去取一只‘神秘袋’和一只纸盒，放在你们面前。”

（2）请每个小朋友把手伸进袋里摸一摸，猜一猜袋里的东西可能是什么样子的，然后拿出来，看一看和你猜想的是不是一样。还可以和伙伴说一说它是什么，说完后就把它放在面前的纸盒里。

（3）教师引导幼儿逐一观察三种形体的特征：“谁手中的物体和我的一样，请把它举起来。大家说一说它是什么样子的，叫什么名字。”

（4）教师逐一指着黑板上三种形体符号提问：“这个符号代表哪个物体？”引导幼儿感知形体和符号之间的关系。

2.猜想和验证三种形体的滚动路线。

（1）教师创设“打敌人”的游戏情境，引导幼儿猜想和验证三种“武器”的滚动路线。

①教师向幼儿介绍游戏玩法及规则。现在，我们要拿这几样物体当武器玩“打敌人”的游戏。这边是营地，这条线是战壕，前方就是敌人，装武器的小盒子就是我们的弹药库。大家想一想：如果我们要滚动这三种武器去打敌人，它们可能会走什么样的路线？

幼：圆柱形的武器可能会走直线。

幼：圆台形和圆锥形武器可能会走弯线。

②“大家都说了自己的想法，这三种武器滚动起来到底会走什么样的路线呢？我们可以轻轻地滚动它们来试一试，并把实验结果记录下来。”

③教师出示记录表，引导幼儿认识三种形体符号及其在表上的位置，了解记录方法：“这是一张记录表，上面有三种武器的符号。你们把姓名先写上，然后轻轻滚动武器，仔细观察每种武器的滚动路线，并把看到的路线画在符号旁边。”

幼儿尝试，教师进行有针对性的指导。如有的小组急于填写记录表，教师提醒他们：“一定要先试一试，然后把看到的画在表上。”有的小组出现了争议，教师就提议：“没关系，我们可以再试一试。”有的小组任务分配不均，幼儿要么抢着记录，要么抢着试“武器”，教师就点拨他们：“你们是一个小组，只有特别团结才能打败敌人，我觉得你们可以轮流来做，你们觉得呢？”有的小组记错了，教师就随时提供橡皮。

④交流实验结果。教师把每组的记录表都贴在展示板上，幼儿自由观察交流。然后师幼一起把几种武器的滚动路线画在黑板上相应的形体符号下面并作介绍。

幼：我们发现圆柱形武器轻轻一滚就会向前走直线，圆台形武器会拐弯走，圆锥形武器会在原地打转儿，走成一个圆圈。

幼：我们发现圆台形武器开始走弯线，后来还能走成一个大大的圆圈。

（2）教师与幼儿共同比较分析：哪种武器最好用？

①教师布置好山洞。“敌人就藏在山洞里，我们需要一些轻轻一碰就能滚进山洞的武器。大家说一说，哪种武器最容易滚进山洞？为什么？”

幼：圆柱形武器最容易滚进山洞。因为它是走直线的。

②教师请幼儿试一试、比一比。

在尝试过程中，幼儿发现虽然圆柱形武器比较好用，但由于山洞较小，他们需要反复尝试并且对准山洞，武器才能滚进去。

（3）教师引导幼儿再讨论尝试：另外两种武器能打到敌人吗？

①通过尝试，我们发现圆柱形武器最容易滚进山洞。“那么圆台形和圆锥形武器能轻轻滚进山洞吗？为什么？”

幼：圆台形武器大概可以滚进去，因为它是向前拐弯。圆锥形武器是滚不进的，因为它只会在原地打转儿。

②教师支持幼儿进一步探究。“请大家去试一试。如果武器不够，弹药库里还有一些，大家可以来取。”

幼儿尝试，教师进行有针对性的指导。当幼儿不能将圆台形武器滚进山洞而又想不出好的办法时，教师引导幼儿大胆尝试：“武器的形状变了，它走的路线一样吗？试试从战壕的其他地方滚过去，看能不能钻进山洞。”当幼儿终于将圆台形武器滚进山洞时，教师提示幼儿关注滚动路线：“你用了什么办法？武器走的是什么样的路线？”当幼儿尝试让圆锥形武器滚进山洞而未获成功时，教师引导幼儿思考：“为什么它进不去？它走的是什么样的路线？”

3.分享交流，总结提升

教师引导幼儿交流不同形体的武器滚动路线的特点。

幼：圆柱体的武器走的是直线。

幼：圆台形武器滚动起来会拐弯儿。

幼：圆锥形武器滚动起来只会原地转圈。

4.萌发运用经验制作的愿望

（1）（教师出示用这三种形体绘制的图画）“这幅画是用什么形状（确切的说法应该是‘形体’，但考虑到幼儿的年龄特点，我们在与幼儿交谈时用‘形状’一词）的工具画出来的？”

（2）教师介绍用圆柱体做成的“压路机”。“这辆车用了什么形状的物体？它可以干什么用？”

（3）“我们生活中有没有像这些形状的东西？我们能不能用这些东西来制作玩具呢？”

● 延伸活动

提供各种圆柱体、圆台体、圆锥体材料及其他辅助材料，让幼儿自制玩具，迁移运用相关经验。

● 个人反思

回顾这个活动的产生过程，我认为最难解决的问题就是：在孩子对活动感兴趣的基础上，我们确定什么样的关键经验。

“滚动”这一活动来源于幼儿在日常生活中较为熟悉的事物。我想让幼儿通过探索重点发现不同形体的物体滚动的轨迹不同。在最初的活动中，我们和幼儿一起在生活中收集了大量可以滚动的物品，我让幼儿尽情地游戏，并期望他们能够发现不同形体的物体滚动的路线不同。结果，由于这些物品大多有较为花哨的图案，在一定程度上干扰了幼儿对于物体形体的认识，因此，也影响了他们发现不同形体的物体与它们的滚动路线之间的关系。第二次尝试由于有了第一次的经验，我决定选择薯片桶、纸杯、圆锥体积木三种具有明显不同形体的物体，让幼儿尝试，这个活动在另一组幼儿中进行。结果，又由于制作各种物体的材质不同，在重量上出现了很大的差别，使幼儿要采用不同的力度才能击中目标，无形中使幼儿对于物体滚动路线的认识增加了难度。第三次尝试，鉴于前两次出现的问题，我们想：如果能采用相同材料制成的典型形体来进行观察，幼儿一定可以较为清晰地建立起不同形体的物品和滚动路线之间的关系。于是我们请木工师傅采用相同的木头，借鉴较为典型的生活物品的形体，做成了各种粗细、高矮都不同的圆柱、圆台形的积木。在此基础上又增添了圆锥体。通过尝试，我们又发现了新的问题：对于不同形体的积木，在大小差异明显的情况下，幼儿无法很好地对不同形状物体滚动路线进行观察。第四次尝试时，针对这个问题，我们又请木工师傅做成了同底、同高的几何形体积木，分三个一组进行观察与探究。幼儿发现：同底、同高的积木，两头一样大的圆柱体滚动路线是直线；一头大、一头小的圆台体滚动路线是弯线；一头大、一头尖的圆锥体滚动路线为圆圈。圆柱、圆台、圆锥的滚动路线是越来越弯。

有了这一次又一次的尝试，我们终于找准了适合幼儿当前能力水平和兴趣需要的科学活动的关键经验与活动目标。

北京市北海幼儿园 梁燕京

幼儿园的科学活动有不同的形式，有依托值日生工作进行的天气预报活动的生活中的科学活动；有以区域为背景的科学活动，包括幼儿在科学发现区或称认知区、自然角、户外种植园中的活动；有集体（全班或小组）科学活动或称正规的科学活动等。就集体科学活动来说又可以有不同的组织形式：一种是包含在综合主题活动之中的，作为其中一部分的科学活动；另一种是以科学领域的关键经验为基本目标的探究式科学活动。“滚动”就属于集体科学活动中的后一种。

以科学领域的关键经验为基本目标的探究式科学活动既不同于生活中的科学活动和以区域为背景的科学活动，也不同于包含在综合主题活动之中的科学活动。它是高结构化的科学活动，可以说是在教师精心设计的框架下幼儿进行的探究活动。它具有围绕着某一重要的核心/关键科学概念展开探究、经历探究过程的基本阶段和环节、集趣味性与实效性、过程和结果为一体等主要特点。

现以“滚动”为例，重点探讨确定“关键经验”和“材料的适宜结构”的有关问题。

1.什么是关键经验

关键经验是对幼儿的长远发展具有重要作用的经验，是由主动学习的幼儿通过活动自己建构起来的经验。就科学领域而言，关键经验既可以表现为领域性或综合性的关键概念，也可以表现为一系列关键的学习过程、行为方式与技能、策略。

在“滚动”这一活动中，关键经验包括探究过程、科学概念、记录方式和语言表达等几个方面。

2.如何描述/表述关键经验

在确定和描述关键经验时，老师们感到最困难的是关键概念。在科学探究活动中，关键概念应该被准确而清晰地描述为儿童能够探究的具体概念。这是一项十分复杂和困难的工作，它具有很强的专业性和技术性，需要我们对学科特点和幼儿水平的深入了解和把握。

“滚动”这一活动属于物体的运动范畴。物体的运动受到外部和自身因素的影响，从外部因素来说，主要包括对物体施加力的大小、方向、作用点等，从物体自身因素来说，主要包括物体自身的质量和物体的形状。其中，作为物体自身因素的形状，影响着物体运动的方向和轨迹的形状，“滚动”探究的正是这个问题。在“滚动”这一活动中，关键概念被描述为“不同的物体具有不同的滚动路线”，这里，将物体运动的方向和轨迹的形状具体化为“滚动路线”，还可以更具体地描述为：圆柱、圆锥、圆台三种不同形状的物体有不同的滚动路线。

3.关键经验与材料的适宜结构

具有适宜结构的材料应该是关键概念的物化，是幼儿获得关键经验的中介和桥梁。梁老师在案例研究过程中的五次尝试和调整材料，事实上也是梁老师逐步确定适宜的关键经验（尤其是关键概念），并将其物化在具有适宜结构的材料之中的过程。这一过程是一个从笼统到具体、从模糊到准确的过程。

不同材料与滚动路线的关系

4.具有适宜结构的材料在活动中的作用

适宜结构的材料物化着关键经验，在活动中为幼儿提供具有适宜结构的材料，能够激发起幼儿学习的热情和积极性，能够使活动深入而富有成效，保证幼儿通过活动有一定的发展。有了适宜结构的材料，幼儿能够更加自主地进行探究和发现，实现真正的主动建构知识经验的过程。

总之，提供具有适宜结构的材料是有效开展科学教育活动的基本前提之一，也是保证活动成功的重要条件之一。