《科学课程标准》指出：小学科学课程倡导以探究式学习为主的多样化学习方式，促进学生的主动探究。学生收集事实源于实践活动，而实践活动则依赖“有结构的材料”。“材料引起学习和活动。”科学课教学离不开观察与实验，观察与实验又离不开师生共同准备的有结构的材料。为学生的探究活动提供有结构的材料，让学生与材料亲密的接触，是科学活动中重要的环节，是提高课堂效率的一个重要途径。通过优化科学探究活动中的材料，全面提升学生科学素养的问题。
　　所谓“有结构的材料”就是教师经过精心设计的典型教学材料的组合。兰本达教授在《探究——研讨教学法》里指出“材料的种类、组合及交给学生的次序就是材料的结构。所谓结构严密指的是各个材料之间、材料与教学内容和教学目标之间具有紧密的联系。具有这样功能的材料称为具有严密结构的材料，简称为“有结构的材料”。这种材料的组合，既要揭示教学内容有关的一系列现象，体现教材的科学性，又要符合学生年龄特征和认知规律，贴近学生的日常生活，还应具有趣味性，使学生喜欢并有能力通过对材料的探索来发现问题，解决问题，获取新知。正是这些“有结构的材料”才把有结构的知识、有结构的活动有机地联系起来。同时，通过评价关注学生知识的理解和技能的掌握，关注学生情感态度与价值观的形成和发展，逐步形成爱观察、会提问、好探究的心理倾向；形成善于质疑、勤于思考、乐于表达思想，交流成果，获取新知的心理品质。学生不仅学会了如何去求知和发展自己的个性特长，提高自身的科学素养，还使学生形成较持久的科学探究的兴趣和较强的实践、探索的欲望，是培养学生创新思维和实践能力最直接、最有效的途径。因此，小学科学教学中“有结构材料”的优化研究更突显其现实意义。
　　一、精挑细选，指向科學概念的建构
　　刘默耕老师曾说：“就教学来说，教师的职能不再是‘教儿童念书’，也不再是一味地通过语言文字的中介来传授，而是要为儿童精心设计所要认识的实际事物的‘有结构的材料’，即能体现一定科学概念的材料，指导儿童去探索。而所谓‘指导’不是‘指挥’，不是牵着儿童的鼻子一二一齐步走，而应该是多方面的启迪诱导，鼓励支持和给予必要的帮助，使儿童主动的、能动的、专心致志而又兴趣盎然地去独立探索。”
　　《科学课程标准》也指出：科学课程要面向全体学生。因此探究活动应该有足够的材料，足够材料的意义不在于每个学生都有每种材料，但学生应该都有在探究中起关键作用的材料。同时，提供的材料要能引起学生的兴趣。事实上，大多材料都能引起学生的兴趣，关键在于应该通过这些材料，带给不同水平的学生不同层次的体验和经历。材料的组成要有一定的结构，要指向科学概念的建构。所以好的材料是学生展开探究的前提之一。例如，在《物体在水中是浮还是沉》一课中，教师分步提供材料。第一步，提供一些肯定能下沉（铁块、橡皮擦等）、肯定能上浮（泡沫块、小木块）和难以辨别的（苹果、回形针等）学生开始猜测，这些材料中大的会沉、小的会浮，或者重的会沉、轻的浮。实验后，学生发现结果不是像他们所认为的那样，物体的浮沉与它的大小、轻重无关。第二步，学生产生矛盾时，教师适时提供给学生一组大小一样，轻重不一样的材料（大小相同的塑料球）。学生实验后发现，这组大小相同的塑料球放入水中后，轻的浮、重的沉。于是得出物体的浮沉与轻重有关。第三步，当学生开始怀疑“物体的沉浮和大小是不是也有关系？”教师根据学生的需要再提供每个组轻重一样、大小不一样的材料。学生实验后发现，这组轻重一样的材料中，大的浮，小的沉。当我们把上面的几组材料发给学生时，就会发现许多新的模式，学生会对他们的发现有多种表达，做出许多有创见的回答，提出新的问题。这些材料使学生们融入课堂探究，这些材料揭示了一连串相关的问题。
　　从上面实例可以看出，我们选择科学材料时，既要以相关科学概念为基础，又要考虑它们对学生可能产生的心理作用。材料准备的数量并非多多益善，材料的种类和数量是教师需要考虑的重要因素。只准备一种材料不利于学生抽象概括出这一类事物的概念，必须提供丰富的样品才能形成科学概念。
　　二、提供丰富材料，满足探究需求
　　材料的丰富性，预示着一种多样性、发散性和开放性。提供充足的材料要求至少在总量上能满足让每个学生都有操作实践的机会。具体做法如下：（1）合理利用小学科学学具袋内的材料，它与教材配套，十分适合分组实验。（2）充分利用学生的资源和力量。在每上一个单元前，就开出一张材料清单，让学生提前去收集实验材料。（3）前两种方法无法准备的材料由教师收集。通过三种途径准备的材料全部汇集起来，设立“材料仓库”，随着学习的深入，“仓库”内的材料越来越丰富，对学生的探究学习也有更大的帮助。
　　三、精心准备，提高探究效率
　　教师为学生提供的材料应蕴含多种相互作用，能引起学生探究的经历，给学生留有思考的余地。学生通过操作材料的实践活动，发现相互关联的事实，这些事实又会促成学生思考的习惯，帮助学生从相互关联的事实中发现意义，认识事物及现象。
　　综上所述，实验材料准备的种类、数量、搭配，出示的时机、次序、步骤，材料的位置、发放、控制，都是我们在准备材料、备课的时候需要考虑的。课堂上我们不仅要保证每个学生有足够揭示概念意义的关键材料，而且要考虑哪些是公用的，哪些是单独用的，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应立刻被相应年龄的学生所接受。足以引发他们的探究经历，并使他们更深的卷入其中。只有提供了有利于学生探求的典型且有结构的材料，才能提升学生的探索历程、体验感悟，使他们比较容易的去自主实验、观察、发现问题、解决问题、获取新知，真正成为学习的主体。