巧用自制教具 增强科学探究实效

于劼

摘  要 科学作为小学阶段的重要学习课程，其学科价值不应局限于对学生进行科普教育，更重要的是让小学生经历科学家一样的探究过程，得到科学思维的训练和科学精神的培养，从而帮助学生提升科学素养。小学科学教学重在探究，探究过程的重要环节就是科学实验。为了让学生更主动地参与探究的全过程，教师可以通过自制教具对已有的教学资源进行有效补充，丰富学生的课程体验，激发学生的学习兴趣;再结合情境创设、自主探究、小组合作等方式，让科学课更具活力。

关键词 自制教具;小学科学;STEM;科学实验;科学素养;教学改革

中图分类号：G484    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）03-0125-03

0 引言

小学科学课程标准指出，“小学科学课程是一门综合性课程”，“课程针对学生身边的现象从物质科学、生命科学、地球和宇宙科学、技术与工程四个领域综合呈现科学知识和科学方法”。小学科学课程定位体现了STEM的理念。STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的简称，是当今世界各发达国家倡导的新科学教育理念。STEM理念重视实践，强调不同学科的融合。特别是技术与工程这个新领域，需要科学教师和小学生都具备一定的动手实践能力、技术与工程思维、项目管理能力。

随着教学改革的不断推进，科学教师队伍的建设越来越专业化，教师对教学内容的理解、教学模式的创新等都有了新的思考和认识。许多科学教师在教学实践中发现，原有的教学资源特别是教具有时候难以满足教学的需要，传统的教具存在种类单一、研究滞后等缺点，无法充分满足课堂需求，教具的改革与创新工作亟待进行。教具作为科学课的辅助工具，在课堂教学中发挥着吸引学生注意力、指导学生科学认识、提高教学效率的积极作用。自制教具和已有教具相比，具有种类多样、与时俱进，更贴近探究主题、突出探究重点的优势。

自制教具，顾名思义，是指教师根据教育教学需要，创造性地制作教具，用于课堂教学。自制教具更便于学生参与探究，甚至教具也变成学具，也往往成为STEM教育很好的项目。科学家麦克斯韦说过：“实验的教育价值往往与实验仪器的复杂性成反比，学生的自制仪器虽然经常出毛病，但他会比用仔细调节的仪器学到更多的东西。”小学科学课程标准指出：“科学课程要求教师带领学生开展各种活动，需要为学生准备大量活动教材和实物材料，自制教具、学具。”由此可以看出，科学课程标准提倡利用自制教具进行探究活动。事实上，在使用自制教具的课堂上，师生互动明显增多，课堂活力焕发，科学探究更具实效。

1 巧用自制教具，突破教学难点

小学科学课程标准指出：“小学科学课与其他课的重要区别之一是很多情况下学生要通过动手做来学习科学，比如做实验、制作模型、观察、测量、种植与饲养……这些活动不仅是学生喜欢的学习方式，也是学生理解科学概念的重要经验支撑。”在科学教学中，许多需要探究的内容由于场地、实物等限制，教师无法引导学生亲自去体验、理解，成为教学的难点。自制教具便成为突破教学难点的有效工具，教师可以引导学生根据教学内容，通过做实验、观察模型、制作模型来学科学、理解科学概念。

其实教学中很多需要解暗箱的活动，都需要教师巧借自制教具来完成。比如“有趣的不倒翁”一课，教师让学生探究为什么不倒翁不容易倒，学生仅仅靠观察不倒翁的外形是不够的，教师应提供多个自制的不倒翁，让学生观察、探究，甚至让学生自己动手去制作不倒翁。这时很多学生会想到：不倒翁不容易倒，是不是跟不倒翁的结构有关系？需要拆开不倒翁去探究。当他们打开不倒翁，仔细观察和比较、分析后会产生新的问题，继而通过深入探究，总结出不倒翁不倒的秘密：原来底部重、上部较轻的物体不容易倒。再如，教学地球内部的构造，学生很难凭空想象地球的内部结构是怎样的，教师可以提供自己制作的地球构造模型，让学生动手剖开观察，帮助其直观地认识地壳、地幔、地核。

在这些活动中，教师可以引导学生共同参与教具的制作中。这样一来，学生的想象力和动手能力就有了施展的平台，教师对教材内容讲解也无须再照本宣科，学生探究的欲望开始出现，师生互动交流也不再局限于既定课堂环节的束缚，教学效率和教学质量都有所提高，自然而然地突破了教学难点。

2 巧用自制教具，培养实践能力

美国著名教育家杜威提出的“从做中学”教学核心原则，以及我国著名教育家陶行知先生提倡的“知行合一”教育理念，都在强调动手实践对学生习得的重要作用。小学科学课程标准提出：“认识身边的人工世界（了解常见的工具、知道简单工具的功能和使用方法），利用身边可制作加工的材料和简单工具动手完成简单的任务。”科学探究中，有許多需要学生动手制作的内容，在学生创新意识和动手能力的培养过程中，自制教具能发挥重要作用。教师在自制教具时鼓励学生通过就地取材、变废为宝的方式，巧用生活中的旧物，利用科学知识通过动手实践的方式解决生活中的实际问题，让学生感受到科学来源于生活，生活中处处有科学，科学不断改善人们的生活。

例如，教学“水流的力量”一课时，教师可以自制一架精致的水轮机，在水流的作用下水轮机转动起来，通过视频让学生了解水力发电的原理，引导学生认识到人们可以利用大自然里的水发电、做事。在此基础上，指导学生自制水轮机。再如，教学“摆的秘密”一课，教师可以在课前亲自制作一个“听话”的摆，让学生在实际质疑挑战中折服。教师提出，他们也可以做一个听话的摆，学生会非常感兴趣，自觉参与到摆的秘密探究中。

当然，教师在制作教具的过程中一定要教给学生一些实用的方法，如工具的使用、安全注意事项等，让他们在经历失败和成功的过程中不断提高动手实践的能力，培养不怕失败、精益求精的科学精神和严谨的科学态度。

3 巧用自制教具，丰富教学手段

自制教具一定要有利于课堂教学，有利于科学探究。一件高质量的自制教具需要的是教师的创新力和丰富的教学经验。教师只有在对教学内容有了深刻理解的基础上，才能在自制教具方面有独到的理解和实践。一件具有专利水平的教具是教师教学智慧的凝结，会丰富教师的教学手段。有经验的教师随手都能得到自制教具的素材。

例如，在“影子”教学中，教师向学生讲述影子的成因，随即带领学生利用手边的纸张，通过裁剪、手撕的方式完成对事物外形的制作，然后利用一次性筷子、小木棍等作为“骨骼”固定这些自制的代表一定形象的纸张，组织学生进行皮影戏游戏。整堂课趣味横生，学生表现积极，对影子的成因也有了深刻理解。

教师还可以组织学生以小组的形式完成大型自制教具任务，以此来培养学生团队合作的能力。例如，在模拟太阳与八大行星的关系时，教师采取小组合作的形式引导学生自制教具，学生兴趣很高，小组成员积极讨论，就制作材料、分工合作进行深入探讨。在实践制作过程中，学生献计献策、齐心合力、精巧制作;在展示交流过程中，学生有的展示了沙盘模型，有的用玻璃球、乒乓球、篮球制作了立体模型，纷纷介绍自己的发现，主观能动性得到极大的提升。

自制教具丰富了教师的教学手段，教师不再只是口头讲解、多媒体展示、演示实验，还可以让学生就地取材、合作探究，科学课水到渠成地成为学生最喜欢的学科。

4 巧用自制教具，激发学习兴趣

小学科学课程标准提出要“创设愉快的教学氛围，保护学生的好奇心和求知欲，激发学生学习科学的兴趣，引导学生主动探究，积累生活经验，增强课程的意义性和趣味性”。“兴趣是最好的老师。”兴趣的原点是学生的好奇心。在科学探究中，兴趣更是学生深入学习的风向标。教师以兴趣为切入点，利用自制教具充分调动学生的积极性，为学生热爱科学乃至终身学习科学打下坚实的基础。

例如，在“有趣的磁铁”一课中，教师自制会转圈的小鸭子、听话的铁屑，帮助学生了解磁铁能隔物吸铁的性质，然后让他们了解原理后自己制作会跳舞的卡通人物，他们欢呼雀跃，纷纷制作自己喜欢的卡通动物、人物。再如，在教学“滑轮”一课时，教师自制的滑轮组“力大无穷”，让学生很震撼。教师适时地引导学生自制滑轮组，学生历经艰辛完成组装后，经过实验，非常惊讶地发现滑轮组真可以省力。学生整堂课学习热情高涨，教学任务顺利完成。

自制教具有时候在课堂上仅仅是个引领、示范，当学生在教师自制教具的引领下参与学具制作时，那种内在的动力立即就被激发出来，学习兴趣就会油然而生。

5 巧用自制教具，提高人文素养

科学课程对于学生人文素养的提高也有重要的作用，科学与艺术、科学与人文是相通的。科学教师要善于在梳理教材的时候多一些思考，发挥自制教具的作用，在学生人文素养提升上做出有益的探索，引导他们多了解优秀传统文化、中外科学大事，培养他们的爱国主义、环保意识等。科学教师要自觉从科学教学走向科学教育，真正实现德育课程的一体化。

科学课堂中人文教育的内容往往就在细节处。如在“多变的纸”一课中，教师向学生介绍纸张的生产流程，引导学生了解节约纸张的重要性。课前，教师让学生自备彩笔和圆形塑料片，在课上通过自制万花筒的方式让学生进一步了解纸张性质。学生准备了亮片纸，利用废旧纸张的背面进行色彩构成训练;随即将纸张撕剪成片，再将硬纸板卷成纸筒黏合透明塑料片，制成简易的万花筒。学生在动手制作中都自觉取用废旧纸张，课后对用过的笔记本、草稿本都有了爱护节约之意，对纸张的重要性有了新的认知。在这个过程中，学生的环保意识得到了增强。

再如，随着社会的进步，我国在许多高科技领域走在了世界前列。科学教师要及时让学生了解新的科技动态，对我国科技发展充满信心和自豪，让学生在爱国的氛围中提升对科学的兴趣，助力学生核心价值观的形成。教师要注重通过自制教具的形式丰富学生的课堂体验，感受我国科学技术人员的辛苦。在“太阳家族”一課中，教师可以用多媒体播放我国神舟系列载人飞船的壮举，激发学生的爱国热情。在此基础上，教师带领学生利用课前准备的材料进行太阳系的搭建，利用轻黏土等材料塑造星球，利用铁丝控制球体间隔距离，实现球体的悬浮状态。学生以小组参与自制教具的过程，在搭建太阳系的同时纷纷提出诸如“空间站在哪里”“航天飞船如何实现对接”“我国探索火星的计划叫什么”等问题，感受到中国航天人的伟大。

另外，科学阅读也是科学学习的重要手段。在自制教具过程中，教师可以向学生介绍一些科学史的内容，让学生在制作过程中丰富自己的人文知识。例如：制作沙漏，可以让学生了解一些中国古代计时的工具和方法等;在制作月球环形山模型的时候，可以介绍环形山的名字，特别是重点介绍以中国古代科学家命名的几座环形山，顺便推荐学生阅读相关的资料。

6 结语

小学科学课程标准指出，“科学的核心是发现”，“技术的核心是发明”，“工程的核心是建造”，“技术与工程实践活动可以使学生体会到做的成功和乐趣，并养成通过动手做解决问题的习惯”。教师带领学生自制教具正是“从做中学”，在做中解决问题、提高学生动手实践能力的方式。所以，自制教具作为教学辅助工具，具有独特的教学效果。当然，自制教具一定不要过多干预教学，一定要为科学探究增加实效。科学教师要制作好、利用好自制教具，发挥自制教具的作用，激发学生乐于动手、乐于思考，有效培养学生的科学素养。■

参考文献

[1]教育部关于印发《义务教育小学科学课程标准》的通知[A/OL].（2017-02-06）[2020-07-14].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201702/t20170215_296305.html.

[2]王献敏.自制教具在小学科学实验教学中的运用分析[J].课程教育研究，2018（42）：171-172.

[3]张桂霞.自制教具在小学科学实验教学中的运用[J].中国现代教育装备，2013（20）：42-43.