巧用教學具，助力科學教學

喬廷強

《義務教育小學科學課程標準》從科學知識、科學探究、科學態度及科學、技術、社會與環境四個維度對課程目標進行了闡述，旨在通過科學教學促進學生科學素養的發展。日常教學中，教師要在領會課標精神、研讀教材內容以及綜合考慮學生實際和教學條件等基礎上確定教學目標，并注重在目標的達成方式上下功夫。

科學課教學中，經常會用到教學具，其價值大致可體現為以下幾種情形：豐富學生感知，彌補學生知識經驗的不足;凸顯事物或現象的規律，突出教學內容之間的內在聯系，強調事物或現象的本質屬性;增加活動的思維含量，強化學生的思維訓練;拓展教學活動空間，突破教學條件限制，促進教學活動的有序進行;搭建活動平臺，鞏固運用教學成果等。

在執教青島版四年級下冊《四季更替》一課時，我嘗試自制教學具，作為改進教學的突破口。

教學具研制過程與方法

1.研讀教材，發現問題

《四季更替》一課旨在引導學生認識地球的公轉是四季形成的原因。從教材看，本課內容主要包括三個方面：四季更替帶來了哪些變化，四季更替是怎樣產生的，拓展認識《節氣歌》與四季。本課的主要探究活動圍繞“四季更替是怎樣產生的”設計展開，該活動包括四個環節，分別是猜測四季更替成因、學習公轉概念、模擬實驗探究活動、歸納得出結論。

通過調查學生的前概念發現，大多數學生都知道地球公轉形成了春夏秋冬的季節更替，但無法進一步說明具體原因，即便是已經學習過該內容的高年級學生同樣如此。因此，教師應幫助學生找到理解四季更替成因的關鍵，即地球公轉過程中太陽直射點有規律地移動，這是本課的教學重點，也是教學具研制的出發點。

教材介紹的實驗方法是，由一位學生用手電筒作為太陽光，照射另一位學生手中做“公轉”運動的“地球”（實驗室提供的器材只有供學生用的直徑15厘米的地球儀）。這種探究方式難以保證“地球”按標準軌道做公轉運動，學生也無法觀察到太陽直射點的位置及其變化，如果不對實驗材料和操作方法進行改進，就無法精準顯示出“地球公轉過程中太陽直射點有規律地移動”這一自然現象。

2.研發制作，建立模型

為達成既定教學目標，教師要結合教學實踐，針對教學中的問題制作出具有相應價值的教學具。本課研制的“四季更替分組實驗裝置”，可以增強學生對于地球公轉運動的感知，突出四季更替現象的成因，提高教學活動效率。

（1）分析問題，研制模型

綜合考慮學生的知識經驗、思維水平和教學內容等方面因素，要讓學生弄清楚四季更替的成因，就應當借助模擬實驗讓他們清晰地感知在地球公轉過程中，太陽直射點的位置在南北半球有規律地移動，為科學結論的獲得提供必要的表象。為此，我將教學活動的突破口確定為準確顯示出在地球公轉過程中太陽直射點有規律地移動。

我設計了“四季更替分組實驗裝置”（如圖1），包括三部分：一是用固定在底座上可以繞軸轉動的箭頭來模擬“陽光”，如此一來，那一束直射在地球表面的陽光（箭頭），其直射點所在（箭頭垂直指向）的地區為夏季;二是用地球儀模擬“地球”，為便于觀察，用紅色貼紙突出顯示赤道，以便學生觀察到“太陽直射點”在赤道附近的移動;三是增加便于學生操作“地球”公轉的方位板。與教材中兩位學生分別手持“地球”（地球儀）和“陽光”（手電筒）的操作活動相比，該裝置能夠提高操作活動的精準程度，而四個觀察點的設置也便于學生開展觀察活動。

（2）課堂應用，模型檢測

將上述教學具應用于教學時，優點是實驗現象明顯，即隨著地球公轉，太陽直射點的位置有規律地在南北半球移動;缺點是用箭頭模擬陽光，對于仍以具體形象思維為主的小學生來說，理性有余而形象不足，不利于表象的建立，也難以激發他們的探究興趣。

另外，方位板還存在兩個缺陷：一是學生操作時難以保證地球儀的底座中心與觀察點重合;二是“地球”的公轉軌道是線狀的，而地球儀的底座是個圓盤，操作難度增大，必然影響到實驗結果的精準。

（3）改進完善，完成模型

為此，我進行了如下改進（如圖2）：一是用手電筒替代箭頭來模擬陽光，以增強“光照”效果;二是將地球公轉軌道設置成環狀，其環狀的軌道與地球儀底座相吻合;三是將觀察點設置為和地球儀底座大小相近的圓圈，又在四個觀察點（圓圈）邊沿清晰地標明“北”，并用紅色突出強調。如此一來，不僅降低了實驗操作的難度，便于學生自主探究，還增強了實驗效果。

運用教學具的基本策略

教學具有效運用的關鍵在于引發學生的思維活動，其前提是教師深入了解教材、課標和學生情況。在此基礎上，教師還應當做好下面幾項工作：

1.操作活動前的鋪墊

盡管實驗探究活動的目的在于幫助學生建構科學概念，但教師在指導學生使用“四季更替分組實驗裝置”之前，應當讓他們明確地球公轉的概念，特別是地軸傾斜這一學習難點以及太陽直射點的位置是四季更替的決定因素，這是探究活動的知識基礎。

2.操作過程中的指導

一是要做到演示清晰，解說簡明，讓學生明確方法、步驟及需要注意的問題。教學中，教師要做到“四清”，即目的清、器材清、步驟清和現象清。“目的清”就是通過探究在地球公轉過程中太陽直射點的位置變化，為弄清四季更替的成因獲得必要的事實;“器材清”即向學生講明，這一實驗所需要的裝置有“模擬陽光”“模擬地球”和“方位板”;“步驟清”指結合前面的學習，教師可以邊操作邊講解，讓學生清楚基本的操作方法;“現象清”就是幫助學生完整、準確、清晰地獲得實驗的現象和數據。

二是要讓學生明確教學具的操作要領，以保證操作活動的有序與規范，做到重點突出。通過教師指導，學生操作時應確保在公轉過程中“地球”的地軸始終指向“北方”，除了特別強調外，我還拍攝了微視頻來演示操作要領，幫助學生理解。另外，在學習“地球公轉”相關概念時，也對“地軸傾斜，其北端始終指向北極星附近”做了強調，增強了學生探究活動的效果。

3.操作結束后的分析

“推理清”和“結論清”是實驗操作結束之后的重要環節。“推理清”，就是引導學生對實驗現象和實驗數據進行必要的分析研究，包括實驗誤差的科學歸因，模擬實驗的還原思考、類比推理等，“推理清”是“結論清”的前提和基礎。“結論清”就是讓學生明確探究活動的結論。

“四季更替”實驗的現象為，當“地球”處于1號觀察點時，陽光直射北半球;當地球處于2、3、4號觀察點時，陽光分別直射赤道、南半球、赤道。這樣，“地球”處于1、2、3、4號觀察點時，北半球對應的季節分別為夏、秋、冬、春。通過該實驗，學生很容易認識到，正是地球公轉使得太陽直射點在南北半球間有規律地移動，從而形成了四季更替。

自制教學具的教學價值

教學具的研發在促進學生科學學習、提升學生科學素養過程中具有非常重要的作用。

首先，教學具讓學生獲得感性經驗，為他們的學習提供了必要的思維材料。由于小學生生活經歷極為有限，又缺乏必要的知識經驗，使得本課學習難度增大，借助“四季更替分組實驗裝置”較好地解決了這一問題。

其次，教學具的研制和運用能夠凸顯事物本質，有利于學生邏輯思維的發展。對于小學生來說，必要的實驗操作活動有利于他們認識科學探究的本質，幫助他們建立一個準確而清晰的科學概念。本課實驗裝置準確展示出地球公轉運動與四季更替之間的內在聯系，即在地球公轉過程中，太陽直射點的位置在南北半球之間有規律地移動，引起了四季更替，有效突破了教學難點。

最后，教學具的研制和應用拓展了教學活動空間，為學生提供了動手操作的機會和豐富的活動載體，在激發學生學習興趣的同時，讓他們獲得真實的操作體驗，有利于發展他們的科學素養。