自制创新教具解决实验教学中的疑难问题

◇黄国胜（浙江：瑞安市虹桥路小学）

小学科学教学以探究活动为核心，而探究活动又是学习科学的主要途径，科学实验活动则是探究活动中最常用的一种方式。就学科特点而言，小学的科学教学为培养学生的创新精神和实践能力、提升学生的科学素养提供了广阔的空间和多种训练的机会。但随着课改的不断深入、新教材的更替，实验器材没有及时更新，从而造成课堂实验教学难以开展、不能解决新教材中的疑难教学等问题日益突出。尽管一些科学专用器材工厂也推出了课堂教学用资源包，但是与一线教学要求仍然有一定的距离，不能很好地对接课堂教学，教学疑难问题仍然不能有效突破。笔者有着多年开发创新教具的经验，在研读教材之后，通过最常见的改一改、变一变、换一换、减一减等创新方法，对教学中部分疑难实验的器材进行了改进和创新，取得了良好的实践效果，有效地解决了实验教学难题，从而促进学生有效学习，提高学习效率。

一、梳理教材实验目录，找准实验教学疑难问题

新教材到手后，教师首先要做的就是熟悉教材，认清教材的编写意图，梳理实验目录，并对每一个探究活动进行下水实验，找准实验教学中的“疑难”问题。以教科版新教材三年级上册“水”单元为例，学生课堂探究实验目录梳理如下：

序号1 2 3 4 5 6 7课题内容器材（含自制、自备器材及挂图、课件）疑难解析水到哪里去了观察蒸发现象透明杯子、塑料薄膜、橡皮筋不属于教学疑难问题水沸腾观察水沸腾现象三脚架、石棉网、烧杯、酒精灯、温度计、水沸腾时三个观察点难以同时观察水结冰了观察水结冰现象试管、清水、碎冰、温度计、烧杯、食盐、小勺、记号笔水结冰实验过程难操作、变化结果难观察冰融化了观察冰的融化过程结冰的试管、烧杯、热水、记号笔冰融化后体积变小难以观察水能溶解多少份物质水能溶解多少份食盐、小苏打食盐、小苏打、烧杯2个、玻璃棒2根、水对所需实验用品的精准要求存在困难加快溶解通过加热、搅拌加快溶解食盐、热水、冷水、玻璃棒2根不属于教学疑难问题混合和分离分离食盐和细沙食盐、细沙、玻璃棒、清水、酒精灯、三脚架、滤纸、漏斗、铁架台、烧杯、火柴不属于教学疑难问题

通过梳理本单元的实验教学目录，我们不难发现，新教材在落地实施的过程中，课堂实验教学实际上还存在很多问题，如实验操作难度大、难以观察实验现象、实验器材不合适等，这就需要我们教师开发、自制创新教具，面对近几年来因新教材的推行而造成的暂时性教具、学具匮乏，共克时艰，创造性地自制教具，从而解决探究材料不足，以满足实验教学的需要。

根据以上梳理目录，笔者确定了2，3，4，5，7课的实验教学为疑难问题，通过改一改、变一变、换一换、减一减等创新方法，对教学中部分疑难实验的器材进行了改进和创新。

二、研发创新实验器材，降低实验教学难度

研发创新实验器材的目的，是为了降低实验教学的实施难度，让实验操作变得简单易懂又兼具科学性、可见性、趣味性。笔者通过多种创新方法，对教具进行了研发，并在实践的过程中不断迭代升级。

原实验装置存在的问题创新实验装置创新方法和特色实践效果实验疑难问题1.观察水沸腾现象images/BZ_15_1326_1308_1507_1430.png给烧杯里的水加热，观察和记录水在加热过程中的变化要求观察加热过程中水的变化和温度的变化，同时记录水沸腾时的温度，难度大，用时长，影响探究效果images/BZ_15_1702_1308_1881_1596.png换一换：烧杯换成二口烧瓶加一加：瓶口加泡沫和小号保鲜袋二口烧瓶加上温度计和小号保鲜袋，可以同时观察到水温的变化、水变成水蒸气的过程实验疑难问题2.观察水结冰现象images/BZ_15_1327_1728_1504_1856.png观察记录水在结冰过程中的各种变化水结成冰，体积会膨胀，但橡皮筋过于粗糙，不易观察；手持温度计时间长，操作难度大images/BZ_15_1701_1728_1882_1879.pngimages/BZ_15_1701_1882_1885_1971.png加一加：用两个泡沫环双圈固定温度计换一换：把无刻度、缠绕橡皮筋的试管换成有刻度的、常见的塑料注射器双圈固定的温度计解放了学生的双手，自带刻度的注射器实验结果能直观呈现水结冰后体积变大的现象

观察水结冰现象实验，实验过程中存在很大的难度：三年级的学生实验操作能力较差、难以直观观察到水结冰后体积的变化等。对于第一个问题，笔者采用的是某科技公司开发的温度计支架，但在实际使用过程中发现支架并不能解决这一问题。泡沫包装箱给了笔者灵感，剪成环之后用双圈固定温度计，效果非常理想。第二个问题，笔者先后采用了用记号笔替代橡皮圈、在试管水位处绑红色细绳等方法，效果都不理想，反而增加了学生操作的难度。通过反复测试，最终采用了实验室常备的塑料注射器，在注射器中加入一定量的水，记下刻度值后放入冰箱，下节课即可看到水结冰后体积的变化，现象非常明显

尽管经过多次迭代，但在课堂分组实验时，怎样才能观察到水什么时候结冰？这个过程怎样可见？还需要笔者进一步研究进行破解。

实验疑难问题3.观察冰的融化过程images/BZ_16_255_755_433_871.pngimages/BZ_16_629_755_813_870.png换一换：采用塑料注射器观察记录冰融化成水的过程中有哪些变化碎冰块本身就存在一定的间隙，融化后变成水并不能证明体积变小了；缠绕橡皮筋过于粗糙尽管看起来非常简单，但是却用最简单的方法解决了实验中的疑难问题，并且与前一节课紧密联系实验疑难问题4.水能溶解多少份食盐、小苏打images/BZ_16_254_1111_436_1267.pngimages/BZ_16_629_1111_811_1260.png变一变：变模糊的“定量勺”为精准的“电子勺”设计一个实验说明不同的物质在水中的溶解能力可能不一样这个实验属于对比实验，对于学生来说，操作难度最大的是如何保证“每一份”食盐和小苏打是“同样多”的images/BZ_16_629_1263_811_1402.png尽管采用了“定量勺”，但很难让三年级的学生每次取量“同样多”，电子勺让学生对实验的“精准”有了更深的认识

三、应用创新实验器材，突破实验教学重点难点

根据新课程改革的发展需要，笔者在教育教学中大胆创新，通过研发教具并应用于实践，有效地突破了实验教学中的重点难点，不仅解决了实验教学汇总的实际问题，还促进了学生的有效学习，提高了学习效率。

解决实际问题。由于教具开发相对于新教材的推进使用稍显滞后，课堂教学中仍然存在“老牛拉新车”的现象，采用旧教材配备的教具进行课堂实验教学。由于教具陈旧、操作步骤复杂，占用了课堂大量的探究时间，严重影响了教学效果。教师研发的教具很好地解决了这一难题，突破了教材中的重点和难点，激发了学生科学探究的热情，加深了学生对科学本质的理解。如实验疑难教学3“观察冰的融化过程”，仅仅采用了可以封口的塑料注射器，就能巧妙地解决“结冰”“融化”体积的变化过程，使实验更加科学化、简便化、趣味化。

促进有效学习。为了培养学生思维、想象、观察和推理能力，增强学生利用自然现象来分析和解决实际问题的能力，激发他们学习科学的兴趣，教师要想方设法研发制作大量构思新颖、设计巧妙、简便实用、有效的教具，让学生通过亲身体验，真实探究，发现规律，去理解掌握科学知识。如实验疑难教学1“观察水的沸腾现象”，二口瓶和小号保鲜膜的结合使用，让学生能清楚、全面地观察到水在沸腾时水温度的变化、状态的变化，从而发现水沸腾时温度是保持不变的，状态是会发生变化的。

提高学习效率。有结构的实验材料是课堂教学实施的重要保障。实验疑难教学4“水能溶解多少份食盐、小苏打”，采用了精准化的电子设备，大大降低了对学生操作的要求，更加重要的是，三年级学生是第一次在真正意义上接触“对比实验”，用电子勺量取食盐和小苏打，能强化学生对“公平”的理解，减少因为使用普通量勺而造成的“不公平”现象。学生的操作更加方便，获取的数据也更加具有说服力，能有效地帮助学生建立“不同的物质在水中的溶解能力是不同的”科学概念。

总之，在新教材已落地、新器材配套暂时滞后的特殊时期，科学教师研发、自制创新教具，能在一定程度上解决器材老旧、操作烦琐、不利于学生开展探究活动等问题，从而有效解决小学科学实验教学中的疑难问题，促进学生有效学习，提高学习效率。