小学科学自制教具的研发与运用

李婷

教具是传播科学知识的载体，是学生完成科学实验不可或缺的器材。随着小学科学新教材的运用和教学目标的改变，现有的教学仪器和教具已经缺乏一定的实用性，在这种现实条件下，小学科学自制教具的研发和运用已成为当务之急。

一、小学科学自制教具的价值

1.自制教具是实验教学仪器的补充

由于2017年教科版新教材的使用，使一些传统的科学教具不再拥有原先的利用价值。然而，新教具的研发工作因为资金短缺和技术难度而无法正常开展，导致科学实验器材陷入与教材不配套的窘境。而自制教具的研发与运用势必可以突破这种困境，实现教具的最大价值。

2.自制教具能节约教育经费支出

自制教具的原料大多来源于生活中的废弃物品，如废旧闲置的瓶瓶罐罐、小电器等，或者是一些工厂的剩余物料，如木材、塑料的边角料等。这些材料在原有的“岗位”上已经失去使用价值，但丢之可惜。师生若能灵活地运用各种制作原理，综合利用这些废旧的材料就能制作出新的教具。在培养学生环保意识的同时也节约了教具制作的成本。

3.自制教具能提高学生的创新能力

教具的研发需要经历图纸设计、材料选择、动手制作和反复调试等过程。在创作的过程中，手、眼、脑等多种感官相互协调、相互配合工作，使学生的有意注意得到了锻炼。同时，一件好的作品更是学生“炫耀”的资本，教师、家长和同伴的咨询和赞赏能激发学生的求知欲，他们在动手实践的过程中，也培养了创新思维。

4.自制教具能提升教师的综合素质

教具的制作是一项运用物理、数学、科学和艺术的系统工程。它的诞生要在反复研究和实验的基础上不断调适和改进。通过新教具的创作不仅丰富了教师的知识库，而且也提升了教师的教学技能和专业素养。因此，教具的研发与运用，是促进小学科学教学发展的有效途径。

二、小学科学自制教具的研发

《课程标准》提倡“用教材”，教师要善于从实际生活中发掘科学教学资源。然而对于小学科学的教具研发尚局限于中高年级且以物质科学教育为主，其他方面涉及较少。那么，该如何在小学科学日常教学中做好自制教具的研发工作呢？

1.改进现有的教具

科学探究是科学学习的主要方式，教师要尽可能多地为学生提供实验素材，让学生亲身体验探究的过程。虽然学校也购买了很多的教学用具，但随着教材的改版，许多原有教学用具已不能满足实际教学中的需求，因此，教师必须秉持严谨的科学态度不断改进现有教具。

例如，“摆的研究”实验中存在以下问题：（1）在研究摆锤重量与摆的快慢关系实验中，常忽视摆长的变化。（2）每次实验中摆绳的角度会不同。为了解决这些问题，教师改进了实验装置。针对问题（1）教师在摆绳下部系上一个药用的小瓶子，通过向瓶中加入不同质量的钢珠进行测试，这样绳子的长度不会因为加入不同物质而改变;针对问题（2），教师在铁架台上安装量角器，学生进行实验时按照相同的角度完成就可以提高实验数据的准确性。

2.创新新教具

当改进后的教具仍然无法满足教学需求时，教师就要尝试“从无到有”的改变，根据学生的需要，师生联手共同创新制作教具，在研究、改造、讨论、运用的过程中，引导学生探究合作学习。

例如，“怎样获得更多的光和热”实验原型中干扰因素过多，教师就可用白炽灯替代太阳，把实验从室外搬入室内，排除了天气及室外其他因素的影响，也可用彩沙和试管替代纸袋。彩沙的比热容低传热速度快，密闭试管中可以有效隔绝外界环境中的干扰因素，提高实验数据的准确性。用数字式温度计替代传统温度计，化繁为简，可缩短教师挑选温度计的时间，同时缩短学生的实验时间，由于数字式电子温度计误差小、显示清晰、读取方便，独有的科技感深受学生喜爱，能够有效激发学生的学习兴趣。在5分钟的测量过程中，学生每隔1分钟用手机对温度进行拍照可以同步获得实验数据，对提高学生的实验准确率有很大的帮助。

三、小学科学自制教具的应用分析

自制教具的运用丰富了科学教学的形式，但若盲目使用则会分散学生的注意力。因此，自制教具在小学科学课堂上的运用必定要在特定的情境下才能达到最佳效果。

1.自制教具的制作原则

自制教具的设计与制作要满足以下原则：（1）具有科学性原则，利用自制教具实验时要能正确反映自然规律，结构不能出现科学性错误，选取材料时也要确保安全性和环保性。（2）具有创新性原则，在内容选择方面可以在实验内容、实验方法、教学方法方面的创新;在结构方面要注意选材要容易、结构要简单，便于教师讲解，同时要考虑教具的大小，既要容易展示，又要便于收藏。

2.自制教具的运用领域

小学科学主要包含一些基础的自然知识，也是初、高中科学的基础。这些课程内容可以为小学生的全面发展夯实基础。

第一，在物质科学领域的运用。小学科学中的物质，强调具体的物体的形态，包括实物与场两种形式。物质的运动和变化是主要的研究内容，如《物质发生了什么变化》中“白糖加热”强调学生必须戴上手套进行实验。但是实际操作中会发现，操作中由于学生戴手套导致手部不灵活，加热中的液体仍然会溅到学生手上。教师就可以对实验进行改进，利用三脚架和铁丝制作一个汤匙架，解放双手，提高实验的安全性。

第二，在生命科学领域的运用。地球上生活着各种各样的生物，它们竞争、互助、捕食的过程与生存的环境相互影响、相互作用，组成了一个有机的整体。以《动物的一生》中的蚕为例，通过饲养、观察、记录、交流，让学生理解动物的生命活动和生命周期现象，构建动物周期模型，但是蚕的一生要经历56天，这个过程中蚕的体型变化较大，学生不易区分与记忆，此时就可用太空泥将蚕的一生捏出来，在创作的过程中让学生感受动物生命过程的丰富多彩。

第三，在地球与宇宙科学领域的运用。传统的教学主要以教师口述、图片、视频等形式为主，科学实验课变成“只看不做”的课。录制好的实验视频由教师完成，操作规范、讲解到位，但是太具体的画面反而限制了学生的想象力，不利于发展学生的空间思维能力。如，《昼夜交替现象》中用手电筒、乒乓球进行模拟实验，但是通常把太阳光看作平行光，而手电筒的光线是发散的，所以手电筒的光线不符合太阳光线的特点，无法演示地球公转和太阳的自传。由于发光的小灯泡更贴近太阳的形象，此时教師就可用LED灯模拟太阳，用乒乓球模拟地球，并在乒乓球上安装无线小型摄像头，通过数据传输形成的图像满足学生在地球表面上观察昼夜的交替现象。

第四，在技术与工程领域的运用。师生为了满足自身的需求，利用科学知识和技术对已有的教具和学具进行设计、改装、制作产品，系列的活动为学生提供融合所学知识的机会，在创作的过程体会到科学改变世界。如，在《桥》一课中，教师可以引导学生画设计图，并用意大利面和胶枪制作各种各样的桥。

总之，自制教具的研发与运用不仅可以将教材中难以操作或现象不明显的实验更好地呈现给学生，而且能弥补学校教学器材的短缺及部分仪器功能的不足。同时，自制教具的研发与创作，可以作为学校社团的教学内容完成对科学课程教学的反哺与延伸。另外，在教具的研发与运用中，师生合作、互助、共享，也形成了有创新研究能力的师生团队。