浅谈小学科学教具的自制

湖北省大悟县阳平镇中心学校(432800) 付自成

小学科学课程是一门以培养学生科学素质为宗旨的义务教育阶段的核心课程，科学探究是学生学习掌握基础科学知识和技能、培养科学兴趣和思维习惯、弘扬科学精神的主要途径。科学实验是学生科学探究的主要方法，而科学实验离不开实验器材。从现在的教材内容和实验器材配备标准来看，即使学校配齐配足实验器材，也只能完成实验教学的部分内容。要将科学探究落到实处，自制教具就成为一项非常迫切和重要的任务。笔者在长期的科学教学过程中，自制过许多教具。下面，以“水的三态”演示仪为例，浅谈自制教具的心得。

1 发现问题，寻求解决方案

自制教具是实现科学课堂有效探究的必要补充。教师只有在教学实验中，吃透教材，熟悉实验器材，认识现有教具的不足，才能发现问题，并依据教材所要阐述的科学原理进行合理想象，才能在苦思冥想中寻求到自制教具的合理方案。如在教学“水的三态”时笔者发现，现有教具不能将水的三态同时呈现在学生面前，极大地影响了学生对水的三态的直观认识。为此，笔者提出这样一个问题：“能不能设计一种教具，将水的三态同时呈现在学生面前？”要制作这样的教具，最大的难点是“制冰”，什么样的器材能够“快速制冰”，带着这样的问题，我思索许久，在观察了“车载小冰箱”后，才得出一个较为合理的解决方案。即利用车载冰箱中的半导体制冷机制出“固态的水”——冰，利用电热丝加热得到“气态的水”——水蒸汽，将二者整合到一个箱体上，就可以达到同时呈现“水的三态”的目的了。

2 整体设计，方便实验观察

有了创作思路后，就必须对所要自制的教具进行整体设计。整体设计教具时要注意3个方面的问题：①结构简单，方便操作；②效果明显，方便观察；③安全可靠，美观耐用。在设计“水的三态演示仪”时，笔者曾为将制冰机放在仪器的左侧还是右侧困惑，结合教师的演示操作和学生的观察两方面考虑，最终将制冰机放置在(教师站位的)右侧。这样利于教师的实验操作，有效地避开“电烧水”部分可能给教师带来的烫伤。这样的放置同时也能够给学生一个从左至右为“固——液——气”变化的观察顺序。

效果明显是自制教具必须注意的问题，“水的三态”演示仪是一个矛盾的结合体，该仪器一边加热一边制冷，如箱体结构设计不好，该仪器在演示实验时，必然会导致加热制冷的作用相互抵消，大大影响实验效果。为此笔者设计了箱体内部加装隔板的结构，利用隔板阻止箱体内部的热交换。在箱体外部将液态的水放置在中间，利用中间的水阻挡外部的热交换。

安全性是自制教具的重中之重，我在设计仪器时，对该仪器的箱体选用了防火阻燃材料，对仪器内部的强电、弱电线路进行了合理规划，确保仪器的安全可靠。

3 精挑元件，讲究配备合理

在进行合理有效的整体设计之后，必须精挑细选，合理配备仪器的元器件，以保证仪器工作时效果明显、安全可靠。“水的三态”演示仪弱电部分元件电压配备一致，确保仪器运行安全可靠。仪器的电加热部分配备的是1个220 V 300 W小电炉，该电炉可在2 min内将20 mL的水烧开。仪器的制冷机可在2 min内将1 mL的水制成冰。这样，可保证学生能在短时间内看到水的三态同时呈现。

4 特制零件，突破制作难点

自制教具中最难的部分就是关键零件的来源，这些零件是市场无法寻找到的，必须自行设计，自己制作。制作“水的三态”演示仪时，制冰用的“小锅”无处可寻，为此，笔者用车床车制了一个可盛放2 mL水的铝合金小锅。用导热胶将它牢牢地固定在制冷芯片上，很好地突破了“制冰”的难点。在后来的实验操作中，笔者又用牙签制作了一个取冰棒，这样能保证全班学生及时看到“固态的水”——冰。

5 组装调试，改进教具不足

自制教具的组装调试是一个必不可少的环节，在自制教具的预设功能下，教师要有的放矢地进行反复试验，收集和记录数据，或借用仪器检测，在应用中比对实验数据和实验要求的达成度，在展示和交流中征求学生的意见和看法。及时进行教具的调整与改进，直到达到设计要求为止。水的三态演示仪组装好后，笔者进行了反复试验，及时改进了加热部分烧糊箱体的不足，总结出加热20 mL水、制冷1 mL水、用时2 min的实验量化控制方法，较好地达成了预期目的。

6 美化外观，展现功能特点

教具改进完善后，要对它的外观进行美化，还要对它的名称、功能按钮、安全警示进行标注，如果仪器箱体上有空位，最好将使用方法也标示出来。笔者结合水的特点，对“水的三态”演示仪进行了上色涂装，标注了名称和功能按钮等，并对它的使用方法作了简要说明。至此，一个较为完美的自制教具就完成了。

7 小结

总之，只要潜心研究教材，吃透教材，发现教学中的问题，就一定能闪现出自制教具的灵感。在不断自制、不断改进中，创造出结构简单、方便操作、效果明显、安全可靠、美观耐用的教具。