自制創新教具解決實驗教學中的疑難問題

◇黃國勝（浙江：瑞安市虹橋路小學）

小學科學教學以探究活動為核心，而探究活動又是學習科學的主要途徑，科學實驗活動則是探究活動中最常用的一種方式。就學科特點而言，小學的科學教學為培養學生的創新精神和實踐能力、提升學生的科學素養提供了廣闊的空間和多種訓練的機會。但隨著課改的不斷深入、新教材的更替，實驗器材沒有及時更新，從而造成課堂實驗教學難以開展、不能解決新教材中的疑難教學等問題日益突出。盡管一些科學專用器材工廠也推出了課堂教學用資源包，但是與一線教學要求仍然有一定的距離，不能很好地對接課堂教學，教學疑難問題仍然不能有效突破。筆者有著多年開發創新教具的經驗，在研讀教材之后，通過最常見的改一改、變一變、換一換、減一減等創新方法，對教學中部分疑難實驗的器材進行了改進和創新，取得了良好的實踐效果，有效地解決了實驗教學難題，從而促進學生有效學習，提高學習效率。

一、梳理教材實驗目錄，找準實驗教學疑難問題

新教材到手后，教師首先要做的就是熟悉教材，認清教材的編寫意圖，梳理實驗目錄，并對每一個探究活動進行下水實驗，找準實驗教學中的“疑難”問題。以教科版新教材三年級上冊“水”單元為例，學生課堂探究實驗目錄梳理如下：

序號1 2 3 4 5 6 7課題內容器材（含自制、自備器材及掛圖、課件）疑難解析水到哪里去了觀察蒸發現象透明杯子、塑料薄膜、橡皮筋不屬于教學疑難問題水沸騰觀察水沸騰現象三腳架、石棉網、燒杯、酒精燈、溫度計、水沸騰時三個觀察點難以同時觀察水結冰了觀察水結冰現象試管、清水、碎冰、溫度計、燒杯、食鹽、小勺、記號筆水結冰實驗過程難操作、變化結果難觀察冰融化了觀察冰的融化過程結冰的試管、燒杯、熱水、記號筆冰融化后體積變小難以觀察水能溶解多少份物質水能溶解多少份食鹽、小蘇打食鹽、小蘇打、燒杯2個、玻璃棒2根、水對所需實驗用品的精準要求存在困難加快溶解通過加熱、攪拌加快溶解食鹽、熱水、冷水、玻璃棒2根不屬于教學疑難問題混合和分離分離食鹽和細沙食鹽、細沙、玻璃棒、清水、酒精燈、三腳架、濾紙、漏斗、鐵架臺、燒杯、火柴不屬于教學疑難問題

通過梳理本單元的實驗教學目錄，我們不難發現，新教材在落地實施的過程中，課堂實驗教學實際上還存在很多問題，如實驗操作難度大、難以觀察實驗現象、實驗器材不合適等，這就需要我們教師開發、自制創新教具，面對近幾年來因新教材的推行而造成的暫時性教具、學具匱乏，共克時艱，創造性地自制教具，從而解決探究材料不足，以滿足實驗教學的需要。

根據以上梳理目錄，筆者確定了2，3，4，5，7課的實驗教學為疑難問題，通過改一改、變一變、換一換、減一減等創新方法，對教學中部分疑難實驗的器材進行了改進和創新。

二、研發創新實驗器材，降低實驗教學難度

研發創新實驗器材的目的，是為了降低實驗教學的實施難度，讓實驗操作變得簡單易懂又兼具科學性、可見性、趣味性。筆者通過多種創新方法，對教具進行了研發，并在實踐的過程中不斷迭代升級。

原實驗裝置存在的問題創新實驗裝置創新方法和特色實踐效果實驗疑難問題1.觀察水沸騰現象images/BZ_15_1326_1308_1507_1430.png給燒杯里的水加熱，觀察和記錄水在加熱過程中的變化要求觀察加熱過程中水的變化和溫度的變化，同時記錄水沸騰時的溫度，難度大，用時長，影響探究效果images/BZ_15_1702_1308_1881_1596.png換一換：燒杯換成二口燒瓶加一加：瓶口加泡沫和小號保鮮袋二口燒瓶加上溫度計和小號保鮮袋，可以同時觀察到水溫的變化、水變成水蒸氣的過程實驗疑難問題2.觀察水結冰現象images/BZ_15_1327_1728_1504_1856.png觀察記錄水在結冰過程中的各種變化水結成冰，體積會膨脹，但橡皮筋過于粗糙，不易觀察；手持溫度計時間長，操作難度大images/BZ_15_1701_1728_1882_1879.pngimages/BZ_15_1701_1882_1885_1971.png加一加：用兩個泡沫環雙圈固定溫度計換一換：把無刻度、纏繞橡皮筋的試管換成有刻度的、常見的塑料注射器雙圈固定的溫度計解放了學生的雙手，自帶刻度的注射器實驗結果能直觀呈現水結冰后體積變大的現象

觀察水結冰現象實驗，實驗過程中存在很大的難度：三年級的學生實驗操作能力較差、難以直觀觀察到水結冰后體積的變化等。對于第一個問題，筆者采用的是某科技公司開發的溫度計支架，但在實際使用過程中發現支架并不能解決這一問題。泡沫包裝箱給了筆者靈感，剪成環之后用雙圈固定溫度計，效果非常理想。第二個問題，筆者先后采用了用記號筆替代橡皮圈、在試管水位處綁紅色細繩等方法，效果都不理想，反而增加了學生操作的難度。通過反復測試，最終采用了實驗室常備的塑料注射器，在注射器中加入一定量的水，記下刻度值后放入冰箱，下節課即可看到水結冰后體積的變化，現象非常明顯

盡管經過多次迭代，但在課堂分組實驗時，怎樣才能觀察到水什么時候結冰？這個過程怎樣可見？還需要筆者進一步研究進行破解。

實驗疑難問題3.觀察冰的融化過程images/BZ_16_255_755_433_871.pngimages/BZ_16_629_755_813_870.png換一換：采用塑料注射器觀察記錄冰融化成水的過程中有哪些變化碎冰塊本身就存在一定的間隙，融化后變成水并不能證明體積變小了；纏繞橡皮筋過于粗糙盡管看起來非常簡單，但是卻用最簡單的方法解決了實驗中的疑難問題，并且與前一節課緊密聯系實驗疑難問題4.水能溶解多少份食鹽、小蘇打images/BZ_16_254_1111_436_1267.pngimages/BZ_16_629_1111_811_1260.png變一變：變模糊的“定量勺”為精準的“電子勺”設計一個實驗說明不同的物質在水中的溶解能力可能不一樣這個實驗屬于對比實驗，對于學生來說，操作難度最大的是如何保證“每一份”食鹽和小蘇打是“同樣多”的images/BZ_16_629_1263_811_1402.png盡管采用了“定量勺”，但很難讓三年級的學生每次取量“同樣多”，電子勺讓學生對實驗的“精準”有了更深的認識

三、應用創新實驗器材，突破實驗教學重點難點

根據新課程改革的發展需要，筆者在教育教學中大膽創新，通過研發教具并應用于實踐，有效地突破了實驗教學中的重點難點，不僅解決了實驗教學匯總的實際問題，還促進了學生的有效學習，提高了學習效率。

解決實際問題。由于教具開發相對于新教材的推進使用稍顯滯后，課堂教學中仍然存在“老牛拉新車”的現象，采用舊教材配備的教具進行課堂實驗教學。由于教具陳舊、操作步驟復雜，占用了課堂大量的探究時間，嚴重影響了教學效果。教師研發的教具很好地解決了這一難題，突破了教材中的重點和難點，激發了學生科學探究的熱情，加深了學生對科學本質的理解。如實驗疑難教學3“觀察冰的融化過程”，僅僅采用了可以封口的塑料注射器，就能巧妙地解決“結冰”“融化”體積的變化過程，使實驗更加科學化、簡便化、趣味化。

促進有效學習。為了培養學生思維、想象、觀察和推理能力，增強學生利用自然現象來分析和解決實際問題的能力，激發他們學習科學的興趣，教師要想方設法研發制作大量構思新穎、設計巧妙、簡便實用、有效的教具，讓學生通過親身體驗，真實探究，發現規律，去理解掌握科學知識。如實驗疑難教學1“觀察水的沸騰現象”，二口瓶和小號保鮮膜的結合使用，讓學生能清楚、全面地觀察到水在沸騰時水溫度的變化、狀態的變化，從而發現水沸騰時溫度是保持不變的，狀態是會發生變化的。

提高學習效率。有結構的實驗材料是課堂教學實施的重要保障。實驗疑難教學4“水能溶解多少份食鹽、小蘇打”，采用了精準化的電子設備，大大降低了對學生操作的要求，更加重要的是，三年級學生是第一次在真正意義上接觸“對比實驗”，用電子勺量取食鹽和小蘇打，能強化學生對“公平”的理解，減少因為使用普通量勺而造成的“不公平”現象。學生的操作更加方便，獲取的數據也更加具有說服力，能有效地幫助學生建立“不同的物質在水中的溶解能力是不同的”科學概念。

總之，在新教材已落地、新器材配套暫時滯后的特殊時期，科學教師研發、自制創新教具，能在一定程度上解決器材老舊、操作煩瑣、不利于學生開展探究活動等問題，從而有效解決小學科學實驗教學中的疑難問題，促進學生有效學習，提高學習效率。