小学科学教学实验器材存在的问题及改进建议

陈 静

江苏省苏州高新区文昌实验小学校(215004)

小学科学课程作为义务教育阶段课程,其宗旨是培养学生的科学素养[1],科学素养的核心是激发学生的创造力。伟大的教育家陶行知先生说过“我们发现了儿童有创造力,认识了儿童有创造力,就须进一步把儿童的创造力解放出来”。解放创造力不仅要解放学生的头脑,还要解放学生的双手。科学实验就是既动脑又动手的实践性活动,学生在实验过程中不仅可以培养观察、比较、分析及实验操作的能力,还可以在发现问题和解决问题的过程中获得成就感,从而激发学习的兴趣[2-3]。此外,实验活动还能培养学生实事求是的科学态度,为日后科学知识的学习、生活中实际问题的解决打下良好的基础[4]。

实验器材是科学课堂常用的教学工具,用其可以把实验现象直观地展示在学生面前。学生也能通过实验活动加深对相关知识点的理解和掌握,这比教师用口头传授的方式要深刻[5]。但是,在科学实验教学中可能面临实验器材短缺、破损或者管理不善的问题,尤其是一些经济欠发达地区的学校问题更加突出,因此有必要进一步分析小学科学实验器材面临的具体问题和原因并提出合理的建议。

1 小学科学实验器材面临的问题及原因

1.1 实验器材的配备情况不理想

随着国家对义务教育的大力扶持和城乡义务教育一体化、现代化的创建,城乡教育的差距在逐渐缩小,农村小学在教育资源的配置上都得到了一定程度改善,如实验场所的建设及实验器材的补充都促进了科学课堂的有效开展[6]。但一些学校仍然面临科学实验器材配备不理想的情况,原因主要有以下4点:①实验器材需要大量的经费支持;②受限于现行采购制度,一些器材的申报、采购周期较长;③市面上现有的实验器材种类不够丰富;④大量的实验器材也需要合理的空间加以储存及管理。

1.2 实验器材易损耗,影响实验开展

在教学过程中,小学科学实验器材所面向的对象是全体在校学生,针对每一学期的科学实验课程,部分学校为了方便教学和简化实验用具挑选环节,会选择整套订购与课程相配套的科学实验工具箱,但会存在一些易耗损的器材或者单个损坏的零部件无法及时补订的情况,这样就会影响实验课程的有序开展[7]。如在某一节实验课的开展过程中,前面几个班级的学生在上课时,实验器材数目充足且性能良好,实验顺利进行,到后面班级的学生开展实验时,一般就会存在实验器材损坏的情况,从而影响实验课程的有效开展。

1.3 实验器材杂乱,利用率不高

实验器材的杂乱主要体现在以下几个方面:

(1)实验器材缺乏针对性。小学科学知识通常较为浅显,课堂主要以激发学生兴趣、调动学生学习知识与探索问题的积极性、培养学生基本的科学探究能力为目标,课堂的设计也因此注重突出实验的生活化和趣味性,而部分学校的科学实验器材直接采用中学物理和化学实验器材,缺乏趣味性,有些过于专业的实验器材不适合学生操作使用。

(2)科学实验器材管理效率不高。在课堂教学中,实验器材的有效准备和整理需要投入大量时间和精力,而现阶段大部分小学学校的实验室管理员都是由科学教师兼任。由于小学科学教师所教班级较多,课务量较大,并且有的科学教师还兼任班主任等其他教学管理工作,科学教师在实验器材的整理上难免会力不从心,疏于合理化管理,因此实验器材缺乏合理有效的选择和使用[8]。

(3)同一种类实验材料的重复性。部分教师忽略了对小学生科学知识的认知方式和科学自然观的培养,课前缺乏合理的实验设计和改进,只是根据课本上所安排的实验器材去准备,忽视了实验室现有器材的可替代性及实验课程开展的有效性[9]。

2 小学科学实验器材问题的改进建议

工欲善其事必先利其器。针对以上小学科学实验器材出现的问题,小学科学教师除了提高自身的科学素养和教学能力、精心设计教学环节、培养学生养成良好的实验操作习惯之外,还要能够“利其器”,即完善实验器材。通过总结教学经验,笔者发现完善实验器材可以从开源和节流两个方面进行,具体地,在开源方面可以进行自制或改进实验器材、借助互联网使实验生活化;节流方面可以通过加强实验室器材的科学化管理加以实现。

2.1 自制或者改进实验器材

自己动手制作实验器材以及对原有实验器材进行相应的改装为有效开展课堂实验教学提供了保证。学生在参与自制或改装实验器材的过程中,不再仅是个“观众”,而是亲自参与实验的设计和器材的制作,在获得创造性劳动成果所带来喜悦的同时,动手操作能力也得到了一定的提高。在这一过程中,既可以帮助学生加深对相关知识点的理解,还可以解决实验器材的来源问题,可谓一举多得[10-12]。

理想虽然很美好,但如何自制实验器材才是教学实践中的难点。教师要不断学习并尝试动手制作或者改进实验器材,然后才能应用到教学中,指导学生动手制作。具体到教学中笔者主要采用了以下3种方法自制实验器材:

(1)从前人的教学中获取已知的方法自制实验器材。如在教科版(2001版)科学四年级下册实验课“不一样的电路连接”的教学过程中,针对缺乏接线盒的情况,可以组织学生自己动手制作,利用橡皮、塑料泡沫板或者木块作为电路板,图钉作为接线柱,然后让学生自主设计连接方式并记录下连接图,最后交流分享各自的接线盒。这种方式不仅能使学生在快乐中学习知识,还能培养学生的动手操作能力和合作精神[13]。

(2)发挥自己的创造力,从教学中总结经验并改进实验器材。针对教科版(2017版)科学三年级上册的“空气能占据空间吗”这一课时的教学设计,笔者对课本中的实验器材进行了适当的改进,用横向切开一分为二的矿泉水瓶代替教材中的透明塑料杯来开展课本上的3个实验。这一过程既免去了对塑料杯进行打孔的步骤,又避免了塑料杯的损坏,因为打孔的塑料杯极易破损。在探究实验过程中,一方面可以通过拧松瓶盖的方式来探究空气流出的情况,另一方面,还可以通过让学生拧开瓶盖,对着瓶口吹气的方式来代替原有的用气筒对准小孔进行打气的环节,使得实验更易成功,增加趣味性的同时,也使学生亲身感受到空气与我们息息相关。

(3)从专利文件中获取自制实验器材的方法。专利文件提供了丰富的实验器材及教具,类型远超市面上常见的实验器材。专利文件详细的记录了实验器材的结构和组成,并提供了相应的附图,易于制作。由于对专利文件的实施仅限于自制且用于课堂教学,因此也不存在专利侵权的风险。从国家知识产权局官网提供的专利检索及分析系统中可检索到多达上百篇小学科学实验仪器相关专利,笔者将教学实践中易于使用的专利文件进行总结(见表1)。

表1 自制实验器材专利

通过制作上述专利中的装置,一方面扩充了实验器材的种类,使学生们体会到了如何通过原理或者现象来设计实验;另一方面,教师也可以在制作过程中普及我国专利制度的基础知识,为日后学生的创新创造铺路。

2.2 借助互联网使实验生活化

“生活即教育”,实验也可以生活化。随着互联网技术的快速发展,涌现出大量短视频App,如较热门的抖音、快手视频,其中有不少的教师或专家在上面分享各自的专业知识和教学片段。一方面,教师和学生可以通过观看这些短视频发散学科思维,获取相关科学实验知识,并以此为启发改进自己的实验器材,使其更生活化、简单化。另一方面,教师除了可以发布短视频,让学生进行课前自主学习[14],对于一些实验器材较为简单易得的实验,针对学生在课堂上因未带实验器材或是时间有限等原因无法顺利完成实验的情况,教师可以通过发布实验过程及注意事项类的短视频,让学生在课后进行观看学习,并在家长的监督下进行实验操作,以此来巩固课堂教学。

2.3 加强实验室器材的科学化管理

基于传统的实验器材管理模式,小学科学教师可以借鉴一些高校实验室器材管理的办法,对实验器材进行分类存储,并进行器材标号,每一种实验器材都具有独立的身份信息编码,如条形码或者二维码,然后对器材的详细信息进行电子文档汇总,如位置、数量等,最后上传至云文档,这项工作虽然前期需要花费大量时间和精力,但是有利于教师后期对实验器材的查找使用,并能对缺失的器材进行及时的补充。

在信息技术快速化发展的今天,有条件的学校还可以建立一个数字化科学实验室平台,如同电子图书馆,实验器材的借还可以通过刷师生的电子校园卡或是指纹来进行,平台可以实时监测和记载师生对于实验器材的借还情况,教师可根据器材的现存数量进行及时的补给。这一有效的管理器材方式,为科学教师在实验器材的选择和合理使用上提供了极大的便利,减轻整理实验器材工作负担的同时,也有效地提高了课堂实验教学的效率[8]。

总之,教师要改变观念和方法为实验课堂的开展创造时间和空间,结合学校实际的实验器材情况,依据学情和教学目标对实验器材进行合理的改进,以提高课堂实验教学的有效性,积极研究并学习相关网络信息化技术,使之更好地为小学科学教学活动提供便利,从而提升教学的有效性。