基于自制学具的初中科学探究式教学探索

周新平

（浙江省江山城南中学，浙江江山 324104）

心理学研究表明：如果我们对环境是熟悉的，就会产生一种亲切感，同样的，学生做实验用的材料是生活中常见的物品，就会产生一种亲切感，这样可以提升兴趣，对理解知识就会带来很大的便利，就可以在自制学具过程中体会到快乐，对挖掘资源、培养思维能力、探究能力会有较大的帮助，做到“知行合一，学以致用”。

1 学生利用学具进行科学探究的必要性

现实中，仅靠学校实验器材，很难满足学生的需求，抑制了学生的个性与特长发展，自制学具就显得很有必要。此外，新一轮课程改革的总趋势是由知识立意转向能力立意，注重培养学生动手实验解决实际问题的能力，这在近几年的中考中也体现得比较充分，无论是应用、探究，还是运用规律来解决现实问题，自制学具已经成为科学学习中必不可少的一部分。所以指导学生进行自制学具就显得必要。

以下以《水的浮力》教学片段为例做简要说明。

1.1 传统教学方法

（1）教学程序：要求学生观察手按矿泉水瓶—归纳结果，学生观察。

总结得出：矿泉水瓶在水中受到浮力，且浮力的方向向上。

（2）简析：学生通过看教师的演示和短暂的现象，可以得到结论，那如何让学生认识浮力产生的原因，掌握和理解浮力的大小与排开液体多少的关系呢？

1.2 学生自制学具的探究式教学

（1）教学程序。

要求学生：制作学具—分析讨论—动手操作—归纳结果。

学生用矿泉水瓶制作如图1 所示的浮力感受器，用手按乒乓球，用铅笔画出矿泉水瓶中水上升的多少与乒乓球浸入水中多少的关系，同样可制作图2 中浮力产生原因的解释器，通过下面的一次性杯子中有无水(上面容器一直有水)，可以显示浮力的产生是由于物体受到液体上下压力存在差值（见图2）。

图1 浮力感受器

图2 浮力原因解释器

（2）评析。

矿泉水瓶和乒乓球的组合，看似简单，但可以突出现象，帮助学生理解浮力与排开液体多少的量上关系。这样处理，不仅达到教学效果，而且浮力产生的原因也迎刃而解。

该案例中，学生能够主动参与到实验中。实验容易完成，激发了兴趣，思维能力也得到了很好的锻炼，弥补了学校实验室器材的不足。

2 自制学具在学生学习科学过程中的作用

笔者在近两年浙教版新教材的教学实践中，通过对实践及调查学生的自制学具有效性进行研究，发现它有如下作用。

2.1 可以激发学生学习科学的兴趣

如对新进初中的学生布置制作学具，制作一份精美的书签、一个笔筒、放大仪器、温度计等（见图3、图4）通过各类小制作，让学生提前接触将要学习的科学知识，也为以后的课堂教学提供素材。激发他们学习科学的兴趣，实践证明这种方法非常有效。

图3 书签

图4 笔筒

2．2 制作学具，拉近了学生与社会生活的距离

新课程标准中指出：“科学源于生活应用于生活。”利用学生在生活中积累的经验。如利用日常器具（如矿泉水瓶、吸管、纸盒等）做实验，学生利用饮料瓶和香味食物等器材，制作一个蟑螂捕食器（见图5），真得让饮料瓶“活”起来。使生命活动调节的学习“活”起来，学具取材于学生的实际生活中。不仅可以提升学生的环保理念，还可以让学生真正理解科学确实来自生活等优点。

图5

2.3 制作学具，提高了学生的动手操作能力

学具的制作，使学生主动参与了实践过程，很显然会提高他们的实验与动手能力，在整个过程中还会促使他们主动了解器材的操作要领。例如，过滤器的设计和制作（教参建议：把重点放在实验操作的过程中，结合生活经验，学习沉淀、过滤的原理）。对照学校的实验装置（见图6），通过对比，使对比评价能力可以提升，会对规定器材的使用更加熟悉。

图6 简易过滤器

2.4 制作学具，可以更好地提升思维能力

《义务教育教科书科学教学参考书》指出，“教学时，要遵循学生的认知规律，重视学生获取知识的思维过程”。这里强调了思维能力的培养。笔者在《电动机》一课教学中，直流电动机的组装从磁铁到线圈，从线圈到换向器，再转化整个电路的连接，让学生动手操作设计，对于降低难度有很好地帮助，整个过程的完成很好地锻炼了学生的思维能力（见图7）。

图7 组装电动机

2.5 制作学具，提升了学生对科学知识的理解

著名教育家G·波利亚，有句名言：“发现问题比解决问题更重要。”也就是说，自己探索发现理解更深刻，自制学具便是解决从抽象到具体的很好的办法。如电路的连接是一个重要的基础知识，也是一个难点，特别是女学生更感到难以理解。笔者就在课前布置自制手电筒，或者说怎样让小灯泡亮起来，然后利用他们连接好的电路，分析电流怎样流动来认识连接方法，从简单到复杂，从而加深对知识的理解（见图8）。

图8 自制手电

3 基于自制学具的初中科学探究式教学实施

自制学具如何能更好地发挥它的作用除了时间和精力，还需要把握以下3 个细节。

3.1 重视教师在制作学具过程中的指导作用

自制学具并非是不要教师的指导。当学生在设计上、方法上、安全上感到困难时还是要进行指导。如“自制小喷泉”实验。怎样使它喷得更远、更安全？失败了，原因是什么？怎样加深对原理的理解?加以指导就会减少盲目性，增加有效性，对（流体流速越大压强越小）理解会更为深刻（见图9）。

图9 自制小喷泉

3.2 把握好学生制作学具的时机

如何让学生感受到自制学具是一种需要，是提高有效性的关键。

简析：如课本中的蒸馏实验。在讲解实验前，让学生自己去做，实验器材多，操作起来不方便，让他们感受到需要简化，提醒他们参观农村里的酿酒过程，激发他们的兴趣，让他们有自制的欲望，以发挥他们的创造力和想象力。

3.3 学具的制作要别具匠心

考虑学生的年龄特点，有利于学生对事物的观察和对知识的理解体验。

（1）制作学具，透过现象揭示其本质。

在以往实验教学中，实验器材都是教师直接提供的。让学生自己制作学具，不仅可以丰富学生对事物外观的观察，而且有利于培养学生的实践能力。如学习长度测量时，笔者就让学生自制一把 “20 cm长，最小刻度为0.2 cm”的刻度尺。制作过程如下:步骤①在硬纸上画一个长20 cm，宽1 cm 的长方形，如图10 所示。

图10 步骤1

步骤②从长方形的左边量起，每隔2 cm，画一条竖线，如图11 所示。

图11 步骤2

步骤③将每一格进行10 等分，每等份长度等于0.2 cm，写上长度，如图12 所示。

图12 步骤3

当学生自制过刻度尺以后，对刻度尺的量程和最小刻度就有了较为深刻的感性认识，知道记录读数时，为什么是记录到最小刻度的下一位？也为“量筒、温度计、托盘天平、测力计、电流表”等仪器的使用，做好了知识储备。

（2）提供多样选择，增加实践的空间。

在自制学具相对熟练了以后，可以改变方式，让学生选择仪器或装置，组成较为复杂的实验装置，完成某种探究活动，真正做到学以致用，活学活用。例如，给学生如图13 所示的气体发生装置和收集装置，请学生回答以下问题，并完成有关的科学实验活动。

图13 气体发生装置和收集装置

①实验室利用C、E 组合，可以制取______气体；写出所制取气体的反应方程式______；装置C与装置B 相比，有何优点______？。

②G 装置具有广泛的用途：

A 集气：收集某种气体，若需要利用装置G 由a端进入，则可推测该气体具有什么性质？。

B 如要收集较为纯净的氧气，可以先将装置G灌满水，再将气体由______（填“a”或“b”）端进入？

C 储气：若要将储存在G 中的氧气排出，水应从___（填“a”或“b”）端进入？

D 气体或液体到底从a 端进还是从b 端进，与瓶中的的气体或液体的______（填“密度”或“温度”）有关。

爱因斯坦说过：“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前，读者体会不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况。”所以教师要首先“动起来”，引领学生“知行合一，学以致用”让学生从制作中体验到探究的乐趣，在探究中提升创新能力，从而提高学生科学素养。