追求簡約，讓教具真正服務于教學

朱燦

【摘 要】“易獲取、低成本”的材料是科學探究的首選。教師要在研讀教材的基礎上，重新審視探究實驗，利用身邊的常見材料，開發(fā)出“精于心、簡于形”的教具，讓趣味的教具、改進的教具、創(chuàng)新的教具服務于教學。

【關鍵詞】常見材料；簡約教具；探究

2017年頒布的《義務教育小學科學課程標準》指出，“易獲取、低成本”的材料是科學探究的首選。科學家麥克斯韋認為，從某種意義上來說，儀器的教育功能與其復雜程度呈反比。但近年來，在各地公開課和自制教具比賽上涌現(xiàn)出的新教具出現(xiàn)了越來越明顯的高成本、大制作傾向。科技在發(fā)展，與時俱進地使用新材料、新工藝、新技術(shù)本無可厚非，但要讓這些“高大上”的新教具廣泛應用于日常教學，姑且不討論其是否適用、實用，經(jīng)費不足也是一個難以回避的難題。發(fā)展和創(chuàng)新并不意味著可以丟棄“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”的傳統(tǒng)。對小學生來說，材料越常見、結(jié)構(gòu)越簡單的教具往往越有吸引力。教師要獨具慧眼，善于利用身邊的常見材料，或模仿他人、或二次改進、或自主創(chuàng)新，嘗試開發(fā)出“精于心、簡于形”的教具，服務于教學。

一、趣味教具激發(fā)探究熱情——以熱水瓶的學問為例

小學生對周圍世界具有強烈的好奇心和求知欲，這種好奇心和求知欲是推動他們進行科學學習的內(nèi)在動力[1]。教師要善于利用生活中司空見慣的事物和現(xiàn)象，創(chuàng)設生活化、趣味化、魔術(shù)化的問題情境，讓學生處于“心求通而未得，口欲言而弗能”的憤悱狀態(tài)，激發(fā)學生的探究熱情，引導他們在愉快的學習氛圍中探索其中蘊含的科學奧秘。

在學習《探索尺子音高的變化》前，學生已經(jīng)在前一課的學習中了解了聲音有強有弱、有高有低，但對聲音高低變化的認知還處于混沌狀態(tài)。此時，筆者出示一個空熱水瓶，同時請一個學生蒙住眼睛，用聽聲音的方式判斷熱水瓶何時被灌滿了水。活動結(jié)束后，請該學生說明判斷理由。學生指出，水即將被灌滿時，熱水瓶會發(fā)出不一樣的聲音。其他學生也各抒己見，開展激烈討論，學生對音高變化的探索便在不知不覺中開始了。

在學習《空氣的熱脹冷縮》一課時，教材上有一個“比較空氣和液體熱脹冷縮的效應，誰更顯著”的問題。教師往往用噴泉實驗來啟發(fā)學生的思維，但因為空氣是看不見的，再加上受慣性思維的束縛，學生總認為是水自身受熱膨脹使得燒瓶內(nèi)的水噴射而出。為此，筆者向?qū)W生出示兩個空熱水瓶，分別往瓶內(nèi)灌入沸水，然后蓋上瓶塞。過了一會兒，只見其中一個瓶塞彈了起來。筆者請學生推測瓶塞彈起來的熱水瓶是因為水裝得太滿了還是水沒裝滿。學生異口同聲認為是水裝得太滿了。筆者請一個學生上來查看熱水瓶的水位，結(jié)果該熱水瓶只裝了一半的水。此時，學生如墮煙海，思維陷入了谷底。筆者追問學生：沒裝滿水的熱水瓶里除了水，還裝著什么？學生瞬間恍然大悟，原來是熱水加熱了熱水瓶內(nèi)的空氣，空氣受熱膨脹頂起了瓶塞。

二、教具改進助推科學探究——以金屬熱傳遞實驗為例

萬變不離其宗。吃透教材提供的科學原理，重新解讀實驗現(xiàn)象和概念建構(gòu)之間的關系是教具改進的不二法寶。教師要以探究為核心，深入思考實驗探究活動傳達的科學信息對學生思維發(fā)展的影響和作用，找準教具改進的切入點，做出有針對性的改進，更好地服務于探究。

在學習《熱是怎樣傳遞的》一課中，教材安排了“熱如何在金屬條、金屬片中傳遞”的實驗。但這兩個實驗在操作上存在一定的難度，很多教師在改進實驗時，都用到了一種新型材料——溫變油墨。具體做法是，把溫變油墨均勻地涂在金屬條和金屬片上，熱量傳遞到哪里，油墨的顏色隨之改變。[2]從表面上看，改進后的實驗，熱傳遞動態(tài)變化過程的現(xiàn)象確實變得直觀明了。在學生的歡呼雀躍下，很多教師以為找到了終南捷徑，如獲至寶。但筆者認為這個改進值得商榷，因為他們忽略了一個前提，即五年級的學生對溫變油墨的認知是零，而有關溫變油墨的所有信息均來自教師的告知。這就相當于問題解決的同時又產(chǎn)生了一個新的問題，而這個新問題對學生來說同樣觸不可及。[3]

反思教材的實驗設計，金屬條熱傳遞實驗之所以難操作、易失敗，主要在于實驗材料的選擇上。首先，蠟燭油黏性不大，凝固起來又很快，而鐵絲和火柴之間的接觸面又太小，這都導致了火柴很難順利地粘在鐵絲上。找到了癥結(jié)所在，教師即可對癥下藥。筆者用鋼鋸條代替鐵絲，用飲料瓶蓋代替火柴，用豬油代替蠟燭油。因為鋼鋸條和塑料瓶蓋之間的接觸面比較大，而豬油的黏性又比蠟燭油好，問題就迎刃而解了。同時，金屬片熱傳遞實驗也可以如法炮制。筆者把熔化的豬油均勻地刷在奶粉罐的蓋子上，天冷時讓其自然凝固，天熱時放入冰箱中冷藏。使用時，將蓋子固定在鐵架臺上，用酒精燈加熱，即可觀察到豬油以熱源為中心向周圍快速熔化。用奶粉罐的蓋子代替金屬片，在于利用其凸起的邊沿，可防止豬油受熱后流到外面。另外，要想讓實驗現(xiàn)象更顯著，還可在豬油里加入脂溶性色素。綜上所述，因為學生有豬油受熱會熔化的生活經(jīng)驗，據(jù)此可輕松地判斷熱量的傳遞過程。

三、教具創(chuàng)新突破探究難點——以日食模擬實驗為例

發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要。教師要不唯教材論，敢于質(zhì)疑教材。通過“下水實驗”，教師要反思實驗易失敗或效果不理想的原因，找出實驗設計的癥結(jié)所在，探索實驗裝置的改造和創(chuàng)新，有效突破教學難點。[4]

在學習《日食和月食》一課中，模擬實驗是學生解構(gòu)日食形成原因的關鍵所在。教材建議用手電筒、乒乓球、玻璃球分別模擬太陽、地球和月球，以三者之間的相對運動解釋日食的形成原因（見圖1）。但筆者認為教材的實驗設計存在很大的缺陷，且不說玻璃球因其透明性不適合模擬月球，用手電筒的光來模擬太陽也不夠形象，更大的問題在于這個模擬實驗要求學生在地球之外的太空來判斷日食的發(fā)生，還引入了本影、半影等對學生而言聞所未聞的新名詞。這超出了學生的思維發(fā)展水平，同時也不符合學生是在地球上觀察日食的事實。

有鑒于此，筆者對這個模擬實驗進行了優(yōu)化重組。筆者先播放日食發(fā)生過程的視頻，請學生從中找出遮住太陽的這個天體的具體特征。經(jīng)過討論交流，學生認為這個天體是和太陽一樣大的、圓的、黑的、不透明的、自西向東運動的。同時，也有學生認為這個天體可能離地球很近，所以在地球上看起來很大。筆者追問學生：符合這些特征的最有可能是哪個天體？學生認為是月球。筆者出示一個一半涂黑的乒乓球，請學生判斷這能否模擬月球。學生認為可以，而且指出涂黑的那一面要背對太陽。筆者隨即把一個點亮的球形燈放在講臺上，學生馬上指出球形燈可以模擬太陽。筆者追問學生：那用什么來模擬地球呢？一陣沉寂之后，終于有學生指出人的眼睛可以模擬地球上的觀察者。在分組實驗時，學生很容易地就觀察到了日食發(fā)生的全過程。在全班匯報交流階段，筆者用一個接入電腦的攝像頭代替了人的眼睛，日食的發(fā)生過程就被更加直觀地投射到了大屏幕上。一套好教具成就一堂好課，改進后的日食模擬實驗（見圖2）操作更簡單、觀察更方便、現(xiàn)象更顯著，能幫助學生更好地解構(gòu)日食的產(chǎn)生原因。

佛跳墻和西湖醋魚是兩道名菜，前者采用多種名貴食材精心炮制而成，后者只是用普通的西湖草魚簡單烹制而成，但兩者均達到了一個相同的境界——鮮。可見，珍饈美饌不一定非要用名貴食材。教師要像高明的廚師一樣，善于因地制宜、就地取材，用常見的、不起眼的甚至被丟棄的材料，信手拈來、推陳出新、變廢為寶，化腐朽為神奇，開發(fā)出接地氣而又實用的教具，促進探究，充實教學。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017：4.

[2]姚平.科學改進實驗 提高探究成效[J].教學儀器與實驗，2015（6）：17.

[3]姜志強.對高科技和數(shù)字化教具的冷思考[J].教學月刊·小學版（綜合），2016（5）：13.

[4]金亞軍.小學科學自制教具的研發(fā)[J].中國教師，2014（9）：29.

（浙江省江山市石門小學 324100）