科學課巧用DIY教具有效提升學生思維能力

徐心田

俄國教育學家烏申斯基說過：“兒童一般是依靠形象、色彩、聲音和觸覺來思考的?！痹谛W科學的日常教學活動中，教師經常會根據學生的需求自制教具來輔助教學。精心設計、巧妙搭配、適時呈現這些教具，有利于啟發學生產生思路或設計出解決問題的方案，讓學生在有限的時間內，完成思維由低到高的飛躍。本文分析了現階段DIY教具設計和使用存在的問題，并且針對問題提出了三種解決策略，可以有效促進學生思維能力的提升。

一、DIY教具設計和使用中存在的問題

（一）沒有激趣——缺乏創意

片段一：在《點亮小燈泡》的教學過程中，為了激發學生的探究興趣，教師出示了一個自制手電筒，讓學生思考制作手電筒需要哪些材料，從最簡單的電器入手，引導學生思考電器內部的結構。但是，本課的授課對象是四年級的學生，由于在生活中經常接觸電子產品，他們對各種各樣的電器并不陌生。手電筒缺乏創意，并不能讓學生產生濃厚的探究興趣。

（二）沒有解疑——過于抽象

片段二：在《光的行進》的教學過程中，為了幫助學生理解小孔成像的原理，教師利用紙杯和保鮮袋制作了一個小孔成像盒，選擇蠟燭作為發光物體，通過讓學生觀察蠟燭在保鮮袋上呈現的像，掌握小孔成像的現象及原理。這種小孔成像盒可以清晰地呈現蠟燭的倒像，但是無法清晰地呈現物距、像距與像的大小之間的關系，導致學生對現象的思考很難深入。

（三）沒有留白——產生定勢

片段三：在《搭支架》的教學過程中，為了簡化搭建過程，教師向學生直接出示了一個自制高塔，大量利用三角形支架并且選用最容易操作的吸管和大頭針作為支架和連接物，展示了三角形支架最穩固的原理，極大地提高了課堂效率。但是，一開始就把作品完整地呈現在學生面前，沒有給學生留思考的空間，讓學生的思維產生了定勢，最后搭建出來的高塔也缺乏個性。

二、DIY教具設計和使用的優化

（一）聚焦學習興趣，促進思維由表及里發展

興趣是科學探究的內驅力。充滿創意的教具可以激發學生的探究欲望，讓學生對事物的內在結構產生濃厚的興趣，促進思維由表及里發展。針對片段一中教具存在的問題，教師進行了改進。

首先，增加教具的趣味性。教師把手電筒換成了學生更感興趣的摩天輪，用五顏六色的瓶蓋和小木棍做框架，加上LED彩燈和馬達等原件組成的簡單電路，制作出了一個會發光會旋轉的摩天輪。

其次，基于教具讓問題引領思維。教師創造了一個以摩天輪為主題的問題情境。通過讓學生思考“如何讓摩天輪亮起來、如何在電路中加入開關、如何讓摩天輪轉起來”這三個主要問題，用問題驅動探究活動。

最后，通過提問引導學生評價。讓學生利用簡單電路的知識嘗試設計一個摩天輪，做到學以致用。接著，引導學生從方案可行性、材料使用合理性、作品完成度等多個角度進行評價。

像摩天輪這樣富有創意且貼近生活的教具不但可以激起學生的探究興趣，讓學生充滿探究熱情，同時也能讓學生從教具的表面思考其內部的結構，通過對教具的摸索發現問題，解決問題，探究新知。

（二）厘清疑點脈絡，促進思維由淺入深發展

科學探究是一個螺旋上升的思維過程，在深入探究的過程中會出現很多的疑點障礙，讓學生淺嘗輒止。直觀的教具可以讓抽象的概念簡單化，促進思維由淺入深地發展。針對片段二中教具存在的問題，教師進行了改進。

首先，讓教具呈現的現象更直觀。教師把小孔成像盒換成小孔成像探究裝置，用硬板紙制作了一個軌道，在軌道上標好刻度，兩邊分別放置發光物體和光屏，軌道中間放置鉆了小孔的紙板。

其次，基于教具讓思維可視化。改進后的小孔成像裝置，紙板孔的大小可以調整。發光物體采用英文字母“F”的LED燈，便于觀察光屏上像左右上下之間的位置變化。光屏上貼有方格紙，讓學生可以通過數格子記錄像的大小變化。

最后，整理數據引導學生分析。通過比較數據，讓學生歸納出像的大小、方向和物距、像距、孔的大小之間的關系。在探究過程中，增加學生對數據的敏銳度，培養學生分析數據的習慣。

像小孔成像裝置這樣的教具不但可以展示事物之間的規律，而且可以讓學生的思維可視化。教師可以通過這樣的教具了解學生的思維走向，幫助學生厘清疑點脈絡，讓學生的思維向更深處延展。

（三）挖掘留白空間，促進思維由同到異發展

科學教育的核心是培養學生的創新能力。教具設計的初衷是為了啟發學生，而不是將學生的思維困住。教師設計的教具要靈活多變，給思維留白，促進思維由同到異發展。針對片段三中教具存在的問題，教師進行了改進。

首先，提供開放性的教具。教師沒有直接出示搭建好的高塔，而是給學生提供多樣且結構化的材料讓學生自主設計。教師在原有的吸管和大頭針的材料基礎上增加小木棒、橡皮筋、膠帶等材料。

其次，基于教具讓學生獨立思考。學生在把圖紙上的設計變成真實的高塔時，會遇到一些技術性的問題，教師可以在學生嘗試失敗之后出示自制高塔，展示用料和制作過程的視頻，讓學生自主學習連接、加固的方法。

最后，靈活組合激發學生創造。綜合各項評價標準，按照學生自己的設計意圖完成高塔的搭建。搭建完成后按照美觀程度、用料多少、承重力、高度綜合打分，小組間選出綜合得分最高的高塔。

這樣開放性的教具為學生提供了多種選擇，促使學生多角度思考，可以激發學生的創新思維，迸發創造火花。教師要善于利用教具挖掘留白空間，培養學生從不同的角度思考，別出心裁地解決問題。

DIY教具是在傳統教具的基礎上加以改進，使其更具有趣味性、更直觀、更能給予學生創作的空間，是傳統教具的延伸。科學探究過程中正確設計和使用DIY教具，可以激發探究興趣、厘清疑點障礙、培養學生的創新能力。教師在設計和使用DIY教具時要以學生為中心，啟發學生全方位、多角度思考，讓學生能夠在有限的時間內完成思維的深度進階。