小學科學教具創新的策略與方向

鄭州師范學院化學化工學院(450000) 賀玉婷 樊秋瑜

1 小學科學教具創新的意義

2017年版《全日制義務教育小學科學課程標準》中指出：“在小學科學課程的教學中，必須創造多種機會讓學生進行科學探究。”科學教具在課堂中的運用促進了科學探究過程的實施。但在課程改革的大背景下，學生對探究性、研究性學習的需要已經不能被已有的科學教具所滿足，這就需要教師去創新更能符合課堂教學的教具，轉變舊的教學方法和教學思路，更加深入的學習科學理論知識，運用新的教學思想和創新性的教學思維豐富自己，從而更好的實踐新課程標準提出的“科學知識”“科學探究”“科學態度”“科學技術社會與環境”的培養目標，培養學生的動手操作能力和創新思維能力。因此，科學教具的創新也在無形中提升了教師自身的教學能力和專業素養。

1.1 小學科學創新教具有利于教師開展實驗教學

對于小學科學課程，科學實驗是幫助學生學習理論知識最有效的方法。在教學過程中，我們會發現有些傳統的教材中配備的教具并不適用于我們的課堂，有些教具不能明顯的展現實驗變化，具有實驗現象不明顯的問題。有些教具存在一定的局限性，并不完全與所學理論知識相對應，從而使教師教學受到阻礙。沒有合適的教具，教師只能口頭講授知識或原理，很難激起學生的學習興趣。例如，在做《檢測導體與絕緣體》的實驗中，教材配備的教具是一個簡單的電路，但該電路沒有辦法對非純凈水、人體、大地進行檢測，且對于一些內阻較大的物體也會被檢測為絕緣體。在這種情況下，就需要教師去創新并制作新型可行的教具。教師可以利用音頻振蕩電路制作一個檢測導體與絕緣體的裝置，通過聲光來顯示物體的導電能力，讓學生更加清楚的掌握導體與絕緣體的理論知識，使學生親身經歷知識的實踐過程，從而有效的學習新知識。

1.2 小學科學創新教具有利于學生創新能力的培養

小學科學教學側重于實驗教學，強調理論與實踐相結合的教學模式，教學工具便是開展實驗教學的必要物質條件。在教學中恰當地引導學生參與教具與學具的創新制作，對培養學生的動手操作能力和創新實踐能力很有幫助。例如，在講授“太陽系模型”的相關知識時，在授課前，教師可以讓學生以小組為單位開動腦筋設計并制作一個他們認為的太陽系家族。在課堂上，引導學生積極分享創新的設計理念，以及他們的制作過程和制作經驗，并及時向學生講解太陽系成員的位置排列、大小比例等知識。通過太陽系模型的創新制作，不僅能夠幫助教師了解到學生對這一知識的潛意識，有效地向學生傳輸新知識，而且能激發學生的創造力，培養學生的創新性思維。

1.3 小學科學創新教具有利于教學效果的提升

對于小學生來說，身心尚未發育成熟，對未知事物充滿好奇，容易被吸引注意力。小學科學教師可以依據教材內容，改良傳統的無趣的科學教具，制作出實驗現象神奇的創新型教具，以此來吸引學生的眼球，提高課堂氛圍的活躍度，豐富課堂內容和表現形式。例如，在有關《磁鐵》的教學過程中，教師可以用青蛙王子的故事作為教學背景，利用磁鐵能隔物吸鐵的性質，制作兩個人物“王子”和“公主”，利用磁鐵同極相斥的性質，制作會跳高的“青蛙”，以此來吸引學生的眼球。通過提問的方式，激起學生的求知欲，引導學生思考教具的原理，使教學質量及教學效率大幅度提升。

創新型的科學教具能夠提高教學內容的直觀性，激發學生學習科學的興趣，促進其創新思維的產生，加深學生對所學知識的理解，幫助學生將理論與實際相結合。能夠有效的調動課堂氛圍，提高教學質量和教學效率，使教學內容及教學形式更加豐富。

2 小學科學教具創新的基本原則

小學科學教具的創新需要教師發揮自身的想象力和創造力，但同時也要遵循以下基本原則。

2.1 安全性原則

科學教具的創新與制作必須遵循“安全第一”的原則，提高傳統教具的安全性及耐用性，將安全放在首位，才能更好的設計與創新，才能在原有的科學教具上取得更好的突破與實踐。

2.2 科學性原則

科學教具的制作必須要有科學原理作支撐，與小學科學教材上的科學知識相結合，將理論知識通過科學教具直觀的表達出來，幫助學生理解書本上的科學知識，掌握科學探究方法。如果創新型的科學教具出現了科學謬誤，將會對學生產生誤導。

2.3 實用性原則

小學科學教具的作用就是應用于教學，服務于教學，所以，創新型的科學教具不能脫離其教學性，要與學生的教育教學以及學生的知識探究相符合。制作一件創新教具，如果它不能用在小學科學課的課堂上，也就失去了存在價值和意義。所以，教師要對教學大綱、教材內容及教學目標有深刻的理解和把握，而且要具備較高的知識水平和豐富的教學經驗。

2.4 簡易性原則

從心理學的角度來看，人的大腦發育有一定的生物進程。小學生的大腦發育尚不完全，認知水平具有一定的局限性，所以小學科學教具的創新要基于小學生的思維認知水平，以簡單易操作為主，不宜做的太復雜。但簡易性原則并不意味著要排除一些較高端，新穎的技術。科學教具最好以簡單易懂的方式呈現，并且能夠在小學生的操作能力下。

2.5 經濟性原則

小學科學教師在對傳統教具改良或創新時，要因地制宜，結合實際情況，充分利用現有的資源，就地取材，巧用多種廢舊物品等生活中易得的材料進行實驗，樹立科學源于生活的理念。在創新的同時，也要考慮到它的經濟環保性能，使創新出來的教具更加平民化，能夠推廣使用。

3 小學科學教具創新的方向

3.1 從制作材料方面創新

同樣一種教具，采用不同的制作材料進行制作，所達到的教學效果也會大相徑庭。要想設計一件創新的教具，前提便是選取合適的制作材料。一方面，小學科學教師要善于發現生活中的實驗材料，利用生活中的物品或廢棄物等，使課堂與生活接軌，能夠很好的樹立學生“科學源于生活”的意識，培養學生“廢物利用”的環保節約精神和創新思維。另一方面，合適的制作材料會給整個教具加分，例如超輕黏土、橡皮泥的采用，會比畫出來的二維模型更加生動、具體、直觀，也更具有藝術的氣息。同時，學生的一些拼裝玩具、樂高、積木等，這些可塑性較高的制作材料也可以被有效的利用起來制作創新教具。

3.2 從制作方法方面創新

隨著科學技術水平的不斷提高，教具的制作方法也在逐漸變得豐富，教師可以利用先進技術設計并制作教學所需要的教具。比如3D建模和打印技術的推廣使用，教師可以利用3D建模軟件設計并制作教具，不僅可以擺脫傳統的教具制作方法的限制，而且還為教師制作教具提供了很大的創作空間。當然，這要求科學教師具有扎實的知識和技術基礎，以及創新的設計思想，只有這樣才能在制作方法上創造出設計巧、工藝精、效果好的創新教具。同時，面對實驗探究類課程的教具，教師要熟知實驗原理、實驗目的及實驗步驟，從原理出發，通過不同的制作方法、展示方法，得到不同的教具。

3.3 從表現形式方面創新

在數字時代的大背景下，小學科學課堂中使用的現代教育技術越來越多，課堂學習環境也正在被以通信技術和互聯網技術為主的信息技術悄然改變著。從過去的投影機，到現在的交互式電子白板，從過去傳統講授型的課堂教學，到現在自主探究的虛擬學習社區的在線學習，處處都體現出技術優化教與學的過程與結果，以及技術支持有效學習的特征和面貌。在這種時代大背景下，小學科學教師更要走在時代發展的前沿，靈活運用這些信息技術教具可以使科學課堂煥然一新。比如在觀察類的理論或實驗教學中，采用視頻或圖片編輯、整合記錄每次的觀察結果來代替傳統的畫表記錄特征所取得的教學效果要拔高一個層次，并且能夠重點突出教學內容，使學生的觀察更有效。

現代虛擬AR/VR技術也發展迅速，這些新興的現代教育技術也可以作為教具，為教師的教學提供方便。比如有些VR軟件可以成為模型類的教具，讓學生更立體、形象、真實的感受物體的形狀和結構。在“觀察小動物”時，教師便可以采用這種技術，來替代制作模型教具，使學生的觀察更具體準確。再比如“探究食物的消化過程”時，也可以采用虛擬現實技術，讓學生更加清楚的知道食物經歷的“旅程”，同時，也使得教學效果更顯著。

4 小學科學教具創新的策略

教師在對小學科學教具進行創新時，可以采用靈感突現法、類比法、頭腦風暴法等多種方法進行思考和創新，可以跟據STEAM教育的理念，以科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、藝術(Arts)、數學(Mathematics)為創新工具，靈活運用這些方法和工具對教具進行創新設計和精心制作。

小學科學教具創新的具體參考步驟如下。

4.1 研究教材，分析教具

創新教具的根本依據是教材及教學目標，只有吃透教材，明確教學目標，深諳教學內容，才能使創新出來的教具更成功，更具有價值，否則，創新出來的教具就失去了教學的意義。教師要全面理解教材中的基本概念，熟知教材基本概念中所蘊含的科學原理，從而為改良或創新教具打下堅實的理論基礎。另外，除了這些理論基礎，倘若有傳統教具做支撐，教師也要將傳統教具理解通透，分析出傳統教具的利弊后，才能更好的在此基礎上進行創新。研究教材及傳統教具可以使教師深度思考，為創新思維尋找一些突破口，同時，也為教具的進一步研究做好鋪墊。

4.2 發現問題，解決問題

通過教學實踐，發掘哪些教學內容需要做教具會使教學效果更好，或傳統教具在教學實踐中有哪些漏洞與不足，可以幫助教師確定創新教具的背景及創新的意義，打開研究的大門。發現問題是解決問題的開端，也是創新教具的關鍵所在。在發現問題之后，教師要運用理論知識，對發現的問題進行針對性的思考，始終圍繞教學目標和科學概念展開，尋求解決辦法及創新點。

4.3 創意設計，制作完善

在實踐中發現問題并有了創新思路后，就要開始對教具有一個整體的設計。成功教具的創新點有很大一部分是來源于設計的“巧”，既將教學內容體現的直觀全面，又具有結構簡單，制作材料巧妙，操作方便的優點。所以，創意的設計很重要，教師既可以將設計圖精確的繪制出來，也可以在頭腦中構思出整體的結構。通過選取合適的材料，將設計制作出來，在此基礎上進行完善和修改，使得教具的效果明顯，安全可靠。

4.4 實踐應用，完善改良

一般能被廣泛推廣的創新教具，一定是在教學實踐中多次進行打磨及調試，在不斷改進的過程中逐漸完善的。因此，將教具制作好后，教師更要反復試驗，使其效果最優化。然后，在教學過程中征求學生的意見和看法，及時進行教具的調整與完善，直至達到設計的預期目標。

最后，在教具趨于完備時，要對它進行藝術加工，使其外觀美化，吸人眼球，同時要為它制作一個小名片，對它的名稱、功能及使用方法進行簡要說明。