創(chuàng)新自制教具

王敬華

〔摘? ? 要〕? 我們以冀人版新教材為研究對(duì)象，總結(jié)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的問題，對(duì)問題實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自制教具的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新研究，總結(jié)了一些自制教具的開發(fā)策略。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；自制教具；創(chuàng)新

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 07? ? 052-054

新課標(biāo)指出，探究和實(shí)踐是科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式，要加強(qiáng)對(duì)探究和實(shí)踐活動(dòng)的探究與指導(dǎo)，設(shè)計(jì)和實(shí)施能夠促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的思維型研究和實(shí)踐活動(dòng)。小學(xué)科學(xué)進(jìn)行探究式教學(xué)需要有充足的實(shí)驗(yàn)材料和教具，才能夠保障科學(xué)探究活動(dòng)的有效開展。但是，由于教材的不斷更新迭代，許多實(shí)驗(yàn)教具存在欠缺或與教材不適應(yīng)的問題，因此，進(jìn)行自制教具的研究就成為一項(xiàng)很有必要的活動(dòng)。通過自制教具能夠克服實(shí)驗(yàn)教具不足或與教材不適應(yīng)的問題，為進(jìn)行科學(xué)探究創(chuàng)造了必需的硬件條件，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。自制教具的使用對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力有著重要作用，也是優(yōu)化科學(xué)教學(xué)過程、提高小學(xué)科學(xué)教學(xué)效果的重要途徑。

本校科學(xué)教師利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)用具進(jìn)行冀人版新教材的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，均遇到一些問題。因此，我們對(duì)12本冀人版新教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，總結(jié)出比較突出的問題有這樣三大類：1.材料不易得，有些實(shí)驗(yàn)教具儀器室中沒有配備或者配備數(shù)量較少，不足以進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)；2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠明顯或者不夠嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致在實(shí)際教學(xué)中學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論有一定困難或疑惑；3.實(shí)驗(yàn)操作難度大，有些實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮趯W(xué)生進(jìn)行操作時(shí)，容易操作失誤或者發(fā)生危險(xiǎn)。依托教材，自制教具在何處進(jìn)行創(chuàng)新？我們可以在課本空白處（課本上只有簡單的一段文字描述或者一張圖片）進(jìn)行創(chuàng)新；在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯處進(jìn)行創(chuàng)新；在對(duì)學(xué)生來說操作難度大處進(jìn)行創(chuàng)新；在材料不易得的地方進(jìn)行創(chuàng)新。

一、在課本空白處進(jìn)行創(chuàng)新

在小學(xué)科學(xué)教材中，部分科學(xué)探究活動(dòng)只有一張簡易的圖片或者是一段簡短的文字介紹，需要教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提示自制教具進(jìn)行演示教學(xué)。比如：《卵生與胎生》一課中，讓學(xué)生自制孵化箱，嘗試孵化小雞，只有簡單的示意圖（圖1），要求學(xué)生在家中自制孵化箱，很少有學(xué)生進(jìn)行此項(xiàng)活動(dòng)，家中具備孵化條件的學(xué)生就更少了，所以就只能是老師講、學(xué)生記。而我們由老師帶領(lǐng)學(xué)生查閱資料，利用泡沫箱、加熱墊、水袋、溫控器等材料制作簡易的水床孵化箱，并體驗(yàn)孵化的過程，使學(xué)生對(duì)孵化條件有了更詳細(xì)和深入的了解（圖2）。否則，教師的課程教學(xué)僅僅借助語言描述，教學(xué)效果肯定會(huì)大打折扣。通過自制教具的制作與使用，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，使科學(xué)課堂教學(xué)更加生動(dòng)。

二、在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯處進(jìn)行創(chuàng)新

課本中有些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相對(duì)傳統(tǒng)，未能與時(shí)俱進(jìn)，還有一些相對(duì)簡易的教具，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯。比如：《光的傳播》與《光的反射》兩課中，課本中采用手電筒照過紙板縫隙的方法來獲取光束，光束在我們正常光照的室內(nèi)環(huán)境下十分不明顯（圖3），我們用激光光源來代替手電筒，能夠在白紙上看到清晰的光束，從而清楚觀察到光的傳播途徑（圖4），讓學(xué)生獲得光的傳播與反射路徑的直觀印象。

還有的實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作起來并沒有出現(xiàn)課本描述的效果。

比如，《熱在水中的傳遞》一課中有一個(gè)小實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“熱水輕、冷水重”，課本中將熱水與冷水放入塑料小盒中，放入溫水中，希望看到熱水盒浮于溫水的上部而冷水盒沉入水底，但是操作起來看到的冷水盒和熱水盒并沒有很明顯的區(qū)別（圖5）。

我們自制了一套實(shí)驗(yàn)教具，四個(gè)廣口瓶，兩個(gè)集氣瓶中加入熱水，滴入紅色色素，兩個(gè)集氣瓶中加入冷水，滴入藍(lán)色色素；A組將裝熱水集氣瓶在下，用玻璃片蓋住冷水集氣瓶瓶口，倒扣在熱水集氣瓶上；B組將裝冷水集氣瓶在下，用玻璃片蓋住熱水集氣瓶瓶口，倒扣在冷水集氣瓶上；然后同時(shí)去掉玻璃片，觀察一會(huì)兒；我們發(fā)現(xiàn)A組中藍(lán)色的冷水流入紅色的熱水中，兩個(gè)集氣瓶中顏色混合了；B組中紅色熱水仍然在上方，藍(lán)色冷水仍然在下方，沒有混合（圖6）。

從而可以證明熱水輕，浮于上方，冷水重，沉于下方。

外顯化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以讓學(xué)生一目了然，從而加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，幫助學(xué)生突破科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，讓科學(xué)課堂收獲更優(yōu)質(zhì)的效果。

三、在操作難度大的地方進(jìn)行創(chuàng)新

小學(xué)科學(xué)自制教具應(yīng)以結(jié)構(gòu)簡單、操作安全且簡單易行為主。比如：三年級(jí)上冊《分離鹽和沙》一課中，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪菢?biāo)準(zhǔn)的過濾裝置（圖7），但是三年級(jí)學(xué)生操作調(diào)節(jié)鐵架臺(tái)并不熟練，無效的實(shí)驗(yàn)操作耗時(shí)過長，導(dǎo)致課堂效果不佳。我們對(duì)儀器室現(xiàn)有儀器進(jìn)行重新組合，用圓底燒瓶同時(shí)代替鐵架臺(tái)和燒杯，自制了一套實(shí)驗(yàn)教具（圖8），這套實(shí)驗(yàn)教具組裝十分簡便，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。

因此，我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教具的自制研究時(shí)，應(yīng)考慮到學(xué)生的年齡段、思維方式、動(dòng)手操作能力等因素，充分了解學(xué)情，符合學(xué)情的自制教具才能更好地為科學(xué)教學(xué)服務(wù)。

四、在材料不易得處進(jìn)行創(chuàng)新

（一）就地取材

目前，自制教具的研究在本校并未獲得專項(xiàng)資金支持，我們一般采用就地取材的方式。儀器室中有許多儀器零部件，我們的生活中有許多可重復(fù)利用的材料：空的礦泉水瓶、廢舊口琴、使用過的展板（KT板）、舊報(bào)紙、曲別針等等，這些全部都有可能用得到。平時(shí)我們會(huì)留心積攢這些物品，一旦遇到有不合適的教具時(shí)，就可以思考用這些平時(shí)積攢的材料進(jìn)行教具的改進(jìn)或者制作，除非必需的特殊材料才去購買。比如《地震》一課中，我們用平時(shí)收集的廢舊KT板做的箱體，用彈簧和竹簽來做振子等材料自制了一個(gè)模擬地震發(fā)生的裝置（圖9）；《四季的形成》一課中，僅用生活中常見的泡沫箱、牙簽和超輕黏土等材料就可以制作出一套模擬四季形成的教具，用藍(lán)色超輕黏土制作四個(gè)地球模型，用紅色超輕黏土制作一個(gè)太陽模型，在每個(gè)地球模型上標(biāo)注出赤道的位置，在南北半球上分別點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)，代表南北半球的兩座城市（如北京和墨爾本），將太陽模型插在泡沫板的中間，擺出北京是冬天，墨爾本是夏天的地球模型（太陽光直射南半球代表是夏天，斜射到北半球代表是冬天）；然后擺出北京是夏天、墨爾本是冬天的地球模型，還可以根據(jù)地軸永遠(yuǎn)指向北極星附近，分別擺出北京的春天和秋天兩個(gè)季節(jié)；《風(fēng)的形成》一課中用到的“線香”，我們在進(jìn)行其他教具制作時(shí)也多次用到，用它來給塑料瓶等燙孔，比如：制作防毒面罩（圖11）、模擬雨水降落的瓶子（圖12），燙出的孔邊緣圓滑，燙的時(shí)候也省力。

（二）去繁就簡

我們發(fā)現(xiàn)，很多教師對(duì)于教具的自制是有一定誤解的，他們認(rèn)為自制教具是很高大上的，自制教具一定是精美的或者很高科技的。其實(shí)，只要不是儀器室配備好的、成套的教具，哪怕小到利用一個(gè)礦泉水瓶、一根皮筋、一枚回形針等制作的教具都可以算作自制教具，只是我們自己不知道而已。自制教具既可以是對(duì)原有的教具進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，也可以是創(chuàng)新的教具；可以是傳統(tǒng)器材重新組合的教具，也可以是一物多用、舊物新用的教具……我們看到網(wǎng)上或者優(yōu)質(zhì)課比賽中用到的一些自制教具十分精巧復(fù)雜，比如：今年在河北省科學(xué)優(yōu)質(zhì)課觀摩時(shí)，《保護(hù)土壤資源》一課中實(shí)驗(yàn)“模擬水土流失”用到的自制教具十分精巧，授課教師說該教具是自己設(shè)計(jì)好交由別人制作的，這就失去了自制教具的應(yīng)有之義，因?yàn)樽灾平叹邚?qiáng)調(diào)“制作者”和“使用者”的一致。作為一線科學(xué)教師，我們的工作量都比較大，同時(shí)缺乏專業(yè)人士的指導(dǎo)，所以在進(jìn)行自制教具研究時(shí)，不但要能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果，更要方便制作。這樣，自制教具的開發(fā)才能不再是一個(gè)難題，而變成日常教學(xué)中的一部分。

自制教具是教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的補(bǔ)充，通過自制教具可以優(yōu)化教材，改善實(shí)驗(yàn)效果，降低實(shí)驗(yàn)難度，讓科學(xué)探究實(shí)實(shí)在在地開展起來，激發(fā)師生的創(chuàng)新意識(shí)。

【本文系河北省教育裝備“十四五”規(guī)劃課題“小學(xué)科學(xué)自制教具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究”的階段性研究成果，課題編號(hào)：JYZB2204085】

參考文獻(xiàn)

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