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三材料的结构（第1页）

三、材料的结构

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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。