小學科學教學實驗器材存在的問題及改進建議

陳 靜

江蘇省蘇州高新區文昌實驗小學校(215004)

小學科學課程作為義務教育階段課程,其宗旨是培養學生的科學素養[1],科學素養的核心是激發學生的創造力。偉大的教育家陶行知先生說過“我們發現了兒童有創造力,認識了兒童有創造力,就須進一步把兒童的創造力解放出來”。解放創造力不僅要解放學生的頭腦,還要解放學生的雙手。科學實驗就是既動腦又動手的實踐性活動,學生在實驗過程中不僅可以培養觀察、比較、分析及實驗操作的能力,還可以在發現問題和解決問題的過程中獲得成就感,從而激發學習的興趣[2-3]。此外,實驗活動還能培養學生實事求是的科學態度,為日后科學知識的學習、生活中實際問題的解決打下良好的基礎[4]。

實驗器材是科學課堂常用的教學工具,用其可以把實驗現象直觀地展示在學生面前。學生也能通過實驗活動加深對相關知識點的理解和掌握,這比教師用口頭傳授的方式要深刻[5]。但是,在科學實驗教學中可能面臨實驗器材短缺、破損或者管理不善的問題,尤其是一些經濟欠發達地區的學校問題更加突出,因此有必要進一步分析小學科學實驗器材面臨的具體問題和原因并提出合理的建議。

1 小學科學實驗器材面臨的問題及原因

1.1 實驗器材的配備情況不理想

隨著國家對義務教育的大力扶持和城鄉義務教育一體化、現代化的創建,城鄉教育的差距在逐漸縮小,農村小學在教育資源的配置上都得到了一定程度改善,如實驗場所的建設及實驗器材的補充都促進了科學課堂的有效開展[6]。但一些學校仍然面臨科學實驗器材配備不理想的情況,原因主要有以下4點:①實驗器材需要大量的經費支持;②受限于現行采購制度,一些器材的申報、采購周期較長;③市面上現有的實驗器材種類不夠豐富;④大量的實驗器材也需要合理的空間加以儲存及管理。

1.2 實驗器材易損耗,影響實驗開展

在教學過程中,小學科學實驗器材所面向的對象是全體在校學生,針對每一學期的科學實驗課程,部分學校為了方便教學和簡化實驗用具挑選環節,會選擇整套訂購與課程相配套的科學實驗工具箱,但會存在一些易耗損的器材或者單個損壞的零部件無法及時補訂的情況,這樣就會影響實驗課程的有序開展[7]。如在某一節實驗課的開展過程中,前面幾個班級的學生在上課時,實驗器材數目充足且性能良好,實驗順利進行,到后面班級的學生開展實驗時,一般就會存在實驗器材損壞的情況,從而影響實驗課程的有效開展。

1.3 實驗器材雜亂,利用率不高

實驗器材的雜亂主要體現在以下幾個方面:

(1)實驗器材缺乏針對性。小學科學知識通常較為淺顯,課堂主要以激發學生興趣、調動學生學習知識與探索問題的積極性、培養學生基本的科學探究能力為目標,課堂的設計也因此注重突出實驗的生活化和趣味性,而部分學校的科學實驗器材直接采用中學物理和化學實驗器材,缺乏趣味性,有些過于專業的實驗器材不適合學生操作使用。

(2)科學實驗器材管理效率不高。在課堂教學中,實驗器材的有效準備和整理需要投入大量時間和精力,而現階段大部分小學學校的實驗室管理員都是由科學教師兼任。由于小學科學教師所教班級較多,課務量較大,并且有的科學教師還兼任班主任等其他教學管理工作,科學教師在實驗器材的整理上難免會力不從心,疏于合理化管理,因此實驗器材缺乏合理有效的選擇和使用[8]。

(3)同一種類實驗材料的重復性。部分教師忽略了對小學生科學知識的認知方式和科學自然觀的培養,課前缺乏合理的實驗設計和改進,只是根據課本上所安排的實驗器材去準備,忽視了實驗室現有器材的可替代性及實驗課程開展的有效性[9]。

2 小學科學實驗器材問題的改進建議

工欲善其事必先利其器。針對以上小學科學實驗器材出現的問題,小學科學教師除了提高自身的科學素養和教學能力、精心設計教學環節、培養學生養成良好的實驗操作習慣之外,還要能夠“利其器”,即完善實驗器材。通過總結教學經驗,筆者發現完善實驗器材可以從開源和節流兩個方面進行,具體地,在開源方面可以進行自制或改進實驗器材、借助互聯網使實驗生活化;節流方面可以通過加強實驗室器材的科學化管理加以實現。

2.1 自制或者改進實驗器材

自己動手制作實驗器材以及對原有實驗器材進行相應的改裝為有效開展課堂實驗教學提供了保證。學生在參與自制或改裝實驗器材的過程中,不再僅是個“觀眾”,而是親自參與實驗的設計和器材的制作,在獲得創造性勞動成果所帶來喜悅的同時,動手操作能力也得到了一定的提高。在這一過程中,既可以幫助學生加深對相關知識點的理解,還可以解決實驗器材的來源問題,可謂一舉多得[10-12]。

理想雖然很美好,但如何自制實驗器材才是教學實踐中的難點。教師要不斷學習并嘗試動手制作或者改進實驗器材,然后才能應用到教學中,指導學生動手制作。具體到教學中筆者主要采用了以下3種方法自制實驗器材:

(1)從前人的教學中獲取已知的方法自制實驗器材。如在教科版(2001版)科學四年級下冊實驗課“不一樣的電路連接”的教學過程中,針對缺乏接線盒的情況,可以組織學生自己動手制作,利用橡皮、塑料泡沫板或者木塊作為電路板,圖釘作為接線柱,然后讓學生自主設計連接方式并記錄下連接圖,最后交流分享各自的接線盒。這種方式不僅能使學生在快樂中學習知識,還能培養學生的動手操作能力和合作精神[13]。

(2)發揮自己的創造力,從教學中總結經驗并改進實驗器材。針對教科版(2017版)科學三年級上冊的“空氣能占據空間嗎”這一課時的教學設計,筆者對課本中的實驗器材進行了適當的改進,用橫向切開一分為二的礦泉水瓶代替教材中的透明塑料杯來開展課本上的3個實驗。這一過程既免去了對塑料杯進行打孔的步驟,又避免了塑料杯的損壞,因為打孔的塑料杯極易破損。在探究實驗過程中,一方面可以通過擰松瓶蓋的方式來探究空氣流出的情況,另一方面,還可以通過讓學生擰開瓶蓋,對著瓶口吹氣的方式來代替原有的用氣筒對準小孔進行打氣的環節,使得實驗更易成功,增加趣味性的同時,也使學生親身感受到空氣與我們息息相關。

(3)從專利文件中獲取自制實驗器材的方法。專利文件提供了豐富的實驗器材及教具,類型遠超市面上常見的實驗器材。專利文件詳細的記錄了實驗器材的結構和組成,并提供了相應的附圖,易于制作。由于對專利文件的實施僅限于自制且用于課堂教學,因此也不存在專利侵權的風險。從國家知識產權局官網提供的專利檢索及分析系統中可檢索到多達上百篇小學科學實驗儀器相關專利,筆者將教學實踐中易于使用的專利文件進行總結(見表1)。

表1 自制實驗器材專利

通過制作上述專利中的裝置,一方面擴充了實驗器材的種類,使學生們體會到了如何通過原理或者現象來設計實驗;另一方面,教師也可以在制作過程中普及我國專利制度的基礎知識,為日后學生的創新創造鋪路。

2.2 借助互聯網使實驗生活化

“生活即教育”,實驗也可以生活化。隨著互聯網技術的快速發展,涌現出大量短視頻App,如較熱門的抖音、快手視頻,其中有不少的教師或專家在上面分享各自的專業知識和教學片段。一方面,教師和學生可以通過觀看這些短視頻發散學科思維,獲取相關科學實驗知識,并以此為啟發改進自己的實驗器材,使其更生活化、簡單化。另一方面,教師除了可以發布短視頻,讓學生進行課前自主學習[14],對于一些實驗器材較為簡單易得的實驗,針對學生在課堂上因未帶實驗器材或是時間有限等原因無法順利完成實驗的情況,教師可以通過發布實驗過程及注意事項類的短視頻,讓學生在課后進行觀看學習,并在家長的監督下進行實驗操作,以此來鞏固課堂教學。

2.3 加強實驗室器材的科學化管理

基于傳統的實驗器材管理模式,小學科學教師可以借鑒一些高校實驗室器材管理的辦法,對實驗器材進行分類存儲,并進行器材標號,每一種實驗器材都具有獨立的身份信息編碼,如條形碼或者二維碼,然后對器材的詳細信息進行電子文檔匯總,如位置、數量等,最后上傳至云文檔,這項工作雖然前期需要花費大量時間和精力,但是有利于教師后期對實驗器材的查找使用,并能對缺失的器材進行及時的補充。

在信息技術快速化發展的今天,有條件的學校還可以建立一個數字化科學實驗室平臺,如同電子圖書館,實驗器材的借還可以通過刷師生的電子校園卡或是指紋來進行,平臺可以實時監測和記載師生對于實驗器材的借還情況,教師可根據器材的現存數量進行及時的補給。這一有效的管理器材方式,為科學教師在實驗器材的選擇和合理使用上提供了極大的便利,減輕整理實驗器材工作負擔的同時,也有效地提高了課堂實驗教學的效率[8]。

總之,教師要改變觀念和方法為實驗課堂的開展創造時間和空間,結合學校實際的實驗器材情況,依據學情和教學目標對實驗器材進行合理的改進,以提高課堂實驗教學的有效性,積極研究并學習相關網絡信息化技術,使之更好地為小學科學教學活動提供便利,從而提升教學的有效性。