小学科学课自制教具的实践研究

湖北省武汉市青翠苑学校(430080) 郑 珺

新颁布的《小学科学课程标准》中指出：“小学科学课程是一门实践性课程。探究活动是学生学习科学的重要方式。强调从学生熟悉的日常生活出发，通过学生亲身经历动手动脑等实践活动，了解科学探究的具体方法和技能……促进学生主动探究，突出创设学习环境，为学生提供更多自主选择的学习空间和充分的探究式学习机会，强调做中学和学中思……”随着新课程的改革，传统的教学模式也在进行着深刻的变化，新的教育理念主要倡导以人为本，学生是学习的主体，教师是学生的引导者。针对新课程改革的发展需要，科学教师自身也要开展科学探究，以便更好地引导学生进行科学实验，并大力营造科学探究的环境。要让学生做到“亲身经历”“探究”和“做中学”，有效的教具自然成了不可缺少的核心和基础部分。

尽管科学课程中已经有了比较系统的教学器材，但是仅仅靠这些配套的教学教具，在很大程度上已经不能满足某些教学的要求。同时随着教师教学设计和教学对象的不断变化，我们会发现有些教学仪器已无法完全解决学生所遇到的问题，这就需要教师根据实际问题去制作相应的教具。这样的“做”便可为科学课堂增添生机，为学生创造更多“做”的条件和机会，达到学习探究的目的。

本着简便性、有效性、直观性、经济性和可推广性原则，笔者以为自制教具应尽量选择来源于日常生活中的材料。根据多年的教学经验，笔者认为可从以下几个方面着手制作教具。

1 剖析原理，就地取材

教具的改造并不是为了改而造，而是在教学实践中发现了问题，才促使我们想办法去解决问题。如果对出现的问题视而不见，则每届学生学习这部分内容时，都会进入这种无效的探究状态。如“浮力”一课，其中一个活动是指导学生用弹簧测力计通过一个带有吸盘的定滑轮，测量出泡沫塑料块在小部分、大部分和全部浸入水中时，所受到的浮力大小以及它们排开的水量。

1.1 敢于发现教材实验中出现的问题

教学中，当我们按照教材设计的实验材料和方法指导学生开展分组实验时，学生的实验却很难成功，往往是一节课结束了学生还没有通过实验获得有效的数据。比如，吸盘在烧杯底部很容易脱落，稍一用力就掉了;在狭小的空间里想用双手把绳子挂到滑轮的凹槽中，极为不易，就算是挂上去了，一不小心又会掉下来。如果为了方便操作，把烧杯换成大一些的水槽，泡沫塑料块浸入水中时，水面高度的变化就非常不明显，那么排开水的水量变化数据就不易获取。而且，实验中为了不让绳子碰到泡沫塑料块，弹簧测力计只有斜着往上拉，这也影响了数据的准确性。

1.2 对实验原理进行深入分析，利用现有的器材进行改造

基于以上实验状况，笔者对现有的弹簧测力计进行了改进与创新。既然弹簧在弹性限度内，伸长量与拉力成正比，那么弹簧既可以向下拉，也可以向上拉。将弹簧测力计的刻度板拆下来，把拉杆取下来，从上面反插进去，然后把拉杆儿与弹簧连接起来。为了减少外壳与拉杆的摩擦力，可在底部锉一个凹槽。 这里的弹簧没有变，它的弹力系数没有变，因此刻度板上的刻度线也不需要改变。需要改变的，仅仅只是上面的数值，最下面是0刻度线。此时，手持弹簧测力计的外壳向下压就可以测量压力了。 现在只需把拉杆插入泡沫塑料块中，再将泡沫塑料块压入水中即可读出测量数据了，如图1所示。

图1 改进后的实验装置

学生利用改进后的实验装置进行实验操作节省了大量时间,操作也更便捷,观察数据十分方便,最重要的是这个实验不存在失败的问题。

2 精心设计，化繁为简

在平时的教学中，多数教师会按照教材中的建议准备教具和器材，然而有部分教具看起来简单有效或是在教师手上操作效果还不错，可是真正到了课堂上让学生操作和实验时，就会出现一些无法预期的问题。如“神奇的小电动机”一课，教材要求把玩具小电动机拆开来，取出里面的转子，观察其转动过程，从而了解其转动原因并进行一系列探究活动。

2.1 在实践中发现教材中教具的缺陷

教材中建议将两端均剥去绝缘皮的两根粗铜线拧成支架的金属丝，用皮筋固定在一次性塑料杯外壁。铜线下端可接电池，上端模拟电刷，将转子放在支架上，通过换向器与电刷的接触给转子通电，再用磁铁靠近，使转子转动起来。按照这样的方式制作教具，在实际使用过程中常常会出现一些问题，如：杯子是圆的，用皮筋固定不够牢固，支架容易松动；当用夹子给铜线下端接上电源时，往往会让上端模拟电刷的两根铜钱分开，起不到支撑和给转子通电的作用，使得学生在实验过程中要不断重新调整支架。

2.2 形变神不变，在原有设计上进行改进

教材中模拟装置的想法十分好，可是在学生操作中有些不便。如何让这个模拟装置更加稳固又便于学生操作呢？可以在原教具制作的基础上进行样式方面的改进。取一截普通照明常用的铜质双芯护套线，将其顶端和下端的白色外皮切去相应的长度，使里面的铜线暴露出来。再将上端铜线去除绝缘皮，做成Y字型，下端铜线向两边分开，顶部拧成圈套在电池盒的接线柱上。将回形针拧成带圈的支架，穿在缆线中间，如图2所示。这样的电刷支架形态简洁、稳固，安装方便，无需导线，只需把支架安装在电池盒两边的接线柱上即可，操作十分便捷，大大提高了实验探究的效率。为了让学生在实验中更易发现规律，在环形磁铁的两极上还可贴上N、S标记，这样学生很容易发现只有两个磁铁异极相对时才能让转子转动起来。

图2 改进后的模拟电动机

3 锦上添花，直观高效

有些教具的设计方案很好，但在使用过程中进行某一个操作步骤时不尽如人意，使得学生操作起来不太方便。这时，我们无需大动干戈去进行颠覆性的改造，只需以问题之所在为突破点，进行小小的改动即可达到很好的效果。如“为什么一年有四季”一课中，教材要求在古人研究影子与季节规律的基础上，通过地球在春分、夏至、秋分、冬至4个不同方位时同一地点的影子进行对比判断季节，然后用同样的方法观察南半球的光照情况，进行对比思考。

3.1 教具制作和使用中出现的问题

在地球仪上粘上一根铁丝做标杆，学生需要不断量取铁丝影子的长度，然后将测得的数据进行对比,这里存在两个问题。其一，学生使用的大多是直径为15 cm的小地球仪，粘在上面的铁丝既不能太长，也不能太短。如果太长了，当模拟地球转到某个方位时，影子就会落到地球仪球面以外；如果太短了，影子的变化又不明显。其二，学生一般都是用直尺来测量影子的长度，而地球仪的表面是一个球面，用直尺在球面上量取长度不方便，而且由于数据变化较小，加上操作和读数的误差也会导致数据不准确，以至于无法从数据中发现规律。

3.2 小改进带来大变化

基于以上问题，笔者以立标杆的点为中心，贴上一片印有同心等距圆环的纸片(在计算机中设计好，打印出来后剪成圆形)，然后从回形针上截取合适长度的金属丝做为标杆，用热熔胶将之粘在圆心处，如图3所示。这个标杆的长度要反复多试几次，在地球仪变换位置的过程中，既能使影子长度看得出变化，又不能让影子顶部落在球面以外。这样一来，在观察影子的过程中，学生无需用尺去量，只需要观察影子的长度占据了几个环就能很快地发现其变化规律了。

图3 制作好的标刊

4 转换时空，模拟再现

科学课的学习内容中有些需要外部条件的配合才能完成，如天气、光线、温度等条件。一但这些条件无法满足实验的需求时，多数教师的处理方式往往是等条件允许时再实验，有时等很长时间也没有达到实验所需条件，耽误了教学进度。我们可以分析其中的原理，自制教具来模拟相关实验。

如“阳光下的影子”一课，需要学生到户外观察，每隔10 min记录阳光下物体影子的方向和长度，从而了解物体的影子随着太阳方向的改变而改变。影子总是和太阳的方向相反，物体影子长短的变化是随着太阳在天空中的位置变化而变化的，太阳位置最高时影子最短，太阳位置最低时，影子最长。

遇到阴雨天时，就没有办法观察了。为了解决这个问题，可以做一个模拟太阳光照并观察物体影子的教具。将一个硬纸板剪成圆形，标上东南西北方位，在中间立一个小标杆。然后用铁丝做成一个半圆形，按太阳升起和落下的东西方向安装在圆纸板上，铁丝上用纸带缠绕把半圆9等分。然后用手电筒自西向东，分别贴在这9个点上照向纸板上的标杆，学生便可以方便清晰的记录下一天中物体的影子变化情况了。利用这个教具，将室外要靠天气才能观察的实验搬到了室内，不受条件限制，可随时进行实验操作观察现象，方便高效。

自制教具是教学实验仪器的补充，不但可以解决课堂上的实验问题，让实验更高效、更方便，还可以拉近科学与生活的距离。它的制作成本很低，材料大都来源于生活，使得教学与生活实际相联系。它可以调动学生学习的积极性，培养学生对废弃物进行再次利用的意识和习惯，让学生深刻的体会到遇到问题时，要勇于开动脑筋、动手实践，创造条件去进行科学探究，感受到科学无处不在。同时，自制教具能激发教师的创新精神，提高创新能力和职业技能。

科学教师应该主动去“做”，做出更加实用的教具，激活科学课堂。