小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的創(chuàng)新教具設(shè)計與應(yīng)用

摘要：科學(xué)是小學(xué)教育教學(xué)課程體系中的一門基礎(chǔ)課程，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神、創(chuàng)新精神以及團(tuán)隊協(xié)作能力的重要課程。實(shí)驗教學(xué)是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，在實(shí)驗教育教學(xué)中，根據(jù)實(shí)際教學(xué)實(shí)踐探究活動，設(shè)計一系列創(chuàng)新教具，可以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗興趣，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展。本文介紹了小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)的重要性，強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新教具在提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)方面的潛力，同時還總結(jié)創(chuàng)新教具的設(shè)計與應(yīng)用對小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)的積極影響，并呼吁教育者和決策者在教學(xué)實(shí)踐中積極推廣和采用這些創(chuàng)新教具，嘗試為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)注入新的活力以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)實(shí)驗 教學(xué)創(chuàng)新教具 設(shè)計原則 教學(xué)策略

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)一直以來都扮演著培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要角色。通過親身實(shí)驗，學(xué)生不僅能夠積累科學(xué)知識，還可以培養(yǎng)實(shí)驗技能、科學(xué)思維和解決問題的能力。然而，在不斷變化和發(fā)展的教育環(huán)境下，如何更好地進(jìn)行小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)，以確保學(xué)生充分參與、積極思考和全面成長，是需要教育工作者一直探索和思考的問題。

一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的教具設(shè)計與應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗教學(xué)被認(rèn)為是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的重要途徑。然而，我們必須正視的是，實(shí)驗教學(xué)存在著一些問題。部分教師并沒有意識到使用教具在教學(xué)中的重要性，他們過于注重理論知識的灌輸，而忽視了實(shí)踐操作的重要性；同時，實(shí)驗器材老舊，沒有及時更新，導(dǎo)致無法滿足教學(xué)需要，已經(jīng)喪失了其應(yīng)有的實(shí)效性。這些問題使得小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)的質(zhì)量無法得到有效提升。因此，應(yīng)加大對小學(xué)科學(xué)教師的培訓(xùn)力度，提高他們創(chuàng)新實(shí)驗教具設(shè)計能力；與時俱進(jìn)地更新教學(xué)器材，根據(jù)實(shí)際需求增加實(shí)驗器材的數(shù)量和種類，以確保實(shí)驗教學(xué)的實(shí)效性。

實(shí)踐已經(jīng)證明，在教學(xué)中不斷創(chuàng)新教具設(shè)計，推動教學(xué)方式的變革，并將創(chuàng)新教具設(shè)計與應(yīng)用貫穿于小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的有效途徑。因此，應(yīng)該大力推廣創(chuàng)新教具的設(shè)計與應(yīng)用，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并提高教學(xué)效果。

二、創(chuàng)新教具的重要性及價值

創(chuàng)新教具在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的應(yīng)用具有重要的教育價值，它不僅能夠豐富教學(xué)手段，還能夠?qū)W(xué)生的多方面能力和興趣培養(yǎng)產(chǎn)生積極影響。

（一）重要性

1.增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和參與度

科學(xué)創(chuàng)新教具對于小學(xué)生來說具有很大的吸引力。小學(xué)生天性好奇，對于未知事物充滿了探索的欲望。創(chuàng)新教具設(shè)計，可以提供更加生動、形象的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，從而增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

2.幫助學(xué)生理解抽象概念

科學(xué)知識中常常涉及一些抽象、難以理解的概念。對于小學(xué)生來說，直接通過書本或口頭講解往往難以理解和記憶。而創(chuàng)新教具則能夠通過生動形象的展示，將抽象概念轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)物或場景，幫助學(xué)生更好地理解和記憶這些抽象概念。通過親身體驗、觸摸實(shí)物，學(xué)生能夠深入感受并掌握相關(guān)知識，提高學(xué)習(xí)效果。

3.促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

科學(xué)實(shí)驗創(chuàng)新教具設(shè)計不僅僅是為了傳授科學(xué)知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教具設(shè)計能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)他們的觀察能力、邏輯思維、動手實(shí)踐等各方面能力。通過積極思考、親自動手、實(shí)踐探索，學(xué)生在使用科學(xué)創(chuàng)新教具的過程中，能夠很好地培養(yǎng)解決問題的能力和團(tuán)隊合作精神，從而促進(jìn)各方面能力的全面發(fā)展。

（二）價值

1.提升教育質(zhì)量

小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教具不僅能夠提供生動、形象的教學(xué)模式，還可以通過實(shí)踐探索和親身體驗來加深學(xué)生對科學(xué)知識的理解。這種教學(xué)方式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高他們的參與度和專注力，從而提升整體教育質(zhì)量。學(xué)生在使用創(chuàng)新教具時將更加主動地思考和探索，從而更好地消化和吸收知識。

2.培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教具設(shè)計不僅僅傳授科學(xué)知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過與科學(xué)創(chuàng)新教具的互動，學(xué)生能夠更好地了解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)思維和科學(xué)精神。學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，通過觀察、實(shí)驗、驗證等方式，能夠培養(yǎng)邏輯思維、分析問題和解決問題的能力，成為具有科學(xué)素養(yǎng)的終身學(xué)習(xí)者。

3.促進(jìn)科學(xué)創(chuàng)新

小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教具設(shè)計能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力，為其未來的科學(xué)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。學(xué)生在與科學(xué)創(chuàng)新教具互動的過程中，可以自由思考、提出問題、嘗試設(shè)計解決方案，并進(jìn)行實(shí)踐驗證。這種創(chuàng)新思維的培養(yǎng)將幫助學(xué)生培養(yǎng)獨(dú)立思考、勇于探索、勇于實(shí)驗的能力，激發(fā)他們的創(chuàng)造力和想象力。從小培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神，能夠為他們今后在科學(xué)領(lǐng)域中的探索和創(chuàng)新提供堅實(shí)的基礎(chǔ)。

三、創(chuàng)新教具設(shè)計與應(yīng)用案例

（一）以“雨水對土地的侵蝕”為例

在教授“雨水對土地的侵蝕”這堂課時，如果僅僅枯燥地講述理論知識，學(xué)生可能難以理解。對于五年級的學(xué)生來說，雖然他們的抽象思維有所提升，但他們主要還是以直觀思維為主導(dǎo)，這會給他們理解抽象知識帶來一定的挑戰(zhàn)。

經(jīng)過深入研究后，筆者對原有的教材實(shí)驗器材進(jìn)行了優(yōu)化。傳統(tǒng)的實(shí)驗方式是使用噴壺來模擬雨水，學(xué)生手持噴壺進(jìn)行噴灑，但這種方式容易分散學(xué)生的注意力，他們可能更專注于噴水的過程，而忽略了觀察地表形態(tài)的變化。此外，學(xué)生在噴灑過程中可能會弄濕桌面，導(dǎo)致桌面環(huán)境不衛(wèi)生。傳統(tǒng)的實(shí)驗方式也難以確保每個學(xué)生都能清晰地看到徑流的形成，而且對比實(shí)驗操作較為復(fù)雜。因此，我對實(shí)驗裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以使學(xué)生更容易操作，并確保他們都能清楚地觀察雨水沖刷泥土形成徑流的過程和現(xiàn)象。這種改進(jìn)有助于學(xué)生集中精力觀察地表形態(tài)的變化，記錄實(shí)驗現(xiàn)象，并確保實(shí)驗環(huán)境的整潔。同一個裝置還可以進(jìn)行三個對比實(shí)驗。

本課的主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生理解雨水對土地的侵蝕作用，同時模擬雨水的過程，使學(xué)生清晰地看到徑流是如何形成的。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，筆者固定了一個帶有小孔的筆桿，模擬下雨，然后在一個一次性飯盒中放入沙土，制造一個斜坡來模擬土地。筆者還在飯盒中打出了一個流水孔，以便水流入下面的一次性飯盒，方便學(xué)生對比雨前雨后的情況。在進(jìn)行三個對比實(shí)驗時，如何控制好雨量是學(xué)生研究的重要問題。首先，要確保實(shí)驗組和對照組的降雨量一致，為此，筆者加入了一個Y型管，將水分別引流到兩個模擬實(shí)驗盒中，從而保證降雨量的一致。

在探討怎樣使兩個模擬實(shí)驗盒中的降雨量不一樣時，學(xué)生提出可以通過改變筆桿上小孔的數(shù)量或者小孔大小的方式來改變降雨量，或是在膠管上安裝控制流速的裝置改變降雨量。通過全班的研討分析，最終選用了輸液器上的流速控制器，將其套在橡膠管上，學(xué)生通過上下?lián)軇踊啠_(dá)到了改變降雨量的目的。

在教學(xué)過程中教師憑借創(chuàng)新教具，將知識具體化，有助于學(xué)生加深印象并深入研究，讓小學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗有充足的興趣，能夠獨(dú)立主動地學(xué)習(xí)，也可以有效提高小學(xué)階段科學(xué)實(shí)驗的整體水平。

（二）以“空氣占據(jù)空間嗎”為例

空氣是看不見、摸不著的，對于三年級學(xué)生來說，對空氣占據(jù)空間這一科學(xué)道理難以理解，組織開展有序的探究活動顯得尤為重要。

課伊始，筆者為學(xué)生演示了“水下蠟燭”的小魔術(shù)，我準(zhǔn)備了一個透明的小魚缸，在魚缸里裝上一部分水，然后將一個用錫紙包住的蠟燭點(diǎn)燃，放在盛有水的魚缸里，再用去底的瓶子倒扣入水，罩住正在燃燒的蠟燭，緊接著向?qū)W生提出問題：“蠟燭為什么可以在水下燃燒？”激發(fā)學(xué)生對探究實(shí)驗的興趣。在學(xué)生的興趣充分被激發(fā)后，我又利用學(xué)生熟悉且喜歡的氣球、透明的瓶子、紅色的水等實(shí)驗器材進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗，通過觀察連通器中的水位高度變化來證明空氣占據(jù)空間。

首先，用氣球封住2號瓶口，往1號瓶中注水，實(shí)驗現(xiàn)象：1號瓶中水位高于連通管口，2號瓶中有一點(diǎn)點(diǎn)水，且瓶口氣球鼓起，初步感知空氣占據(jù)一定的空間。接下來繼續(xù)探究，用氣球封住1號瓶口，緊接著用手?jǐn)D壓2號瓶口氣球，注意觀察，再試一次。在這個過程中引導(dǎo)學(xué)生思考形成以上現(xiàn)象的原因是什么。學(xué)生很快能通過兩個瓶中水位以及氣球的變化判斷，1號瓶以及氣球內(nèi)空氣都占據(jù)一定空間。最后將兩個瓶口氣球取出，兩個瓶中水位相同，再次驗證空氣占據(jù)空間。對于接下來的環(huán)節(jié)，我提前為學(xué)生們準(zhǔn)備了豐富的實(shí)驗器材，鼓勵學(xué)生與小組成員充分討論交流，設(shè)計實(shí)驗方案，學(xué)生的積極性非常高。

通過交流，有的小組直接將氣球套在瓶口，用力擠壓瓶身得出空氣占據(jù)空間。也有的小組精心設(shè)計了對比實(shí)驗——吹氣球，經(jīng)過嘗試，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)，正常情況下吹氣球，氣球很快被吹得又大又圓，而在密封的瓶子里吹氣球，無論怎么努力都沒辦法把氣球吹大，從而判斷瓶子里的空氣占據(jù)空間。還有的小組用兩個瓶子組裝成的連通器再次進(jìn)行探究實(shí)驗，他們提出能不能用三個瓶子組裝而成的連通器進(jìn)行實(shí)驗，于是我動手帶同學(xué)們一起制作，并用三個瓶子組裝而成的連通器再次進(jìn)行實(shí)驗。其中有一組同學(xué)是這樣操作的，用瓶蓋封住3號瓶口，用氣球封住2號瓶口，接著往1號瓶中注水。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)2號、3號瓶水位低，2號瓶氣球鼓起。緊接著用瓶蓋封住1號瓶口，用氣球封住3號瓶口，再用力擠壓2號瓶氣球，使空氣都進(jìn)入瓶中，可以看到1號瓶水位幾乎不變，2號瓶水位下降，3號瓶水位上升且氣球鼓起。最后，我們將氣球和瓶蓋都取下，三個瓶中水位再次相同。在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生們通過大膽創(chuàng)新以及實(shí)驗操作，直觀形象地感受到看不見摸不著的空氣確實(shí)占據(jù)空間。

四、創(chuàng)新教具設(shè)計與應(yīng)用的教學(xué)策略

（一）結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)設(shè)計教具

在教學(xué)過程中，要結(jié)合具體學(xué)科的特點(diǎn)和知識內(nèi)容來設(shè)計教具，使之更貼近學(xué)生的實(shí)際需求和認(rèn)知水平。在學(xué)習(xí)“相貌各異的我們”時，利用拼圖的規(guī)則設(shè)計教具，讓學(xué)生更好地理解和描述每個人的不同特征。這種針對學(xué)科特點(diǎn)和教材內(nèi)容的教具設(shè)計方法，能夠使教學(xué)更加生動有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動參與性，進(jìn)而提升他們的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

（二）制作簡單易操作的教具

設(shè)計教具時要考慮制作的難易程度和方便程度，盡可能制作簡單易操作的教具，以便讓學(xué)生更容易理解和使用。學(xué)習(xí)“雨水對土地的侵蝕”時，使用鉆了洞的飲料瓶作為降雨器，讓學(xué)生進(jìn)行模擬雨水侵蝕實(shí)驗，簡單易行。這樣，枯燥乏味的理論知識也變得富有趣味，不僅使知識具體化，加深了學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，而且能激發(fā)學(xué)生探究新事物的興趣，真正實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生在快樂玩中輕松地學(xué)。

（三）利用可視化工具輔助教學(xué)

在教學(xué)中，利用可視化工具可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)習(xí)“晝夜是怎樣形成”時，使用地球儀、手電筒和蠟燭等物品來展示光線的傳播路徑，讓學(xué)生近距離觀察光線的反射現(xiàn)象，學(xué)生們可以通過觀察和實(shí)踐，更加深入地理解晝夜交替的原理以及光線傳播的規(guī)律。同時，這樣的教學(xué)方法也能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，讓他們更加主動地參與到課堂教學(xué)中來。

（四）讓學(xué)生參與教具的制作

在教學(xué)過程中，讓學(xué)生參與到教具的制作過程中，能夠提高他們對知識的理解和掌握能力，同時也能夠提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。學(xué)習(xí)“晝夜是怎樣形成”時，學(xué)生自己動手制作地球儀或者光線傳播模型，可以更加深入地理解科學(xué)規(guī)律。學(xué)生們在課堂上充滿學(xué)習(xí)熱情，求知欲很強(qiáng)。這樣，課堂教學(xué)效率和質(zhì)量就非常令人滿意。

五、總結(jié)與展望

通過對小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)的現(xiàn)狀、創(chuàng)新教具的重要性及價值、創(chuàng)新教具設(shè)計與應(yīng)用案例的研究，以及教學(xué)策略的討論，筆者對如何更好地推動小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)的創(chuàng)新和提升有了更深刻的認(rèn)識。其中創(chuàng)新教具的應(yīng)用為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)帶來了新的機(jī)遇。創(chuàng)新教具不僅能夠提升學(xué)生的實(shí)驗?zāi)芰涂茖W(xué)思維，還能夠激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣和探索欲望，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識與問題解決能力。未來，可以進(jìn)一步深化研究創(chuàng)新教具的設(shè)計與應(yīng)用，探索更多適用于小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)的創(chuàng)新工具。同時，也需要更多的教育實(shí)踐和研究，以評估創(chuàng)新教具對學(xué)生學(xué)習(xí)成效的影響，并不斷改進(jìn)教具和教學(xué)策略。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳永靖.自制教具在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的運(yùn)用［J］.新課程教學(xué)（電子版），2021（11）：66-67.

［2］張慧君.探究自制教具在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的運(yùn)用［J］.文學(xué)少年，2021（25）：108.

［3］溫艷嬌.自制教具在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的運(yùn)用策略［J］.讀與寫：中旬，2021（4）：280.

［4］周潔.自制教具在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的運(yùn)用分析［J］.文理導(dǎo)航，2020（6）.

［4］賀偉.淺談自制教具在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的作用［J］.環(huán)球慈善，2020（10）：206.

責(zé)任編輯：唐丹丹