科学课巧用DIY教具有效提升学生思维能力

徐心田

俄国教育学家乌申斯基说过：“儿童一般是依靠形象、色彩、声音和触觉来思考的。”在小学科学的日常教学活动中，教师经常会根据学生的需求自制教具来辅助教学。精心设计、巧妙搭配、适时呈现这些教具，有利于启发学生产生思路或设计出解决问题的方案，让学生在有限的时间内，完成思维由低到高的飞跃。本文分析了现阶段DIY教具设计和使用存在的问题，并且针对问题提出了三种解决策略，可以有效促进学生思维能力的提升。

一、DIY教具设计和使用中存在的问题

（一）没有激趣——缺乏创意

片段一：在《点亮小灯泡》的教学过程中，为了激发学生的探究兴趣，教师出示了一个自制手电筒，让学生思考制作手电筒需要哪些材料，从最简单的电器入手，引导学生思考电器内部的结构。但是，本课的授课对象是四年级的学生，由于在生活中经常接触电子产品，他们对各种各样的电器并不陌生。手电筒缺乏创意，并不能让学生产生浓厚的探究兴趣。

（二）没有解疑——过于抽象

片段二：在《光的行进》的教学过程中，为了帮助学生理解小孔成像的原理，教师利用纸杯和保鲜袋制作了一个小孔成像盒，选择蜡烛作为发光物体，通过让学生观察蜡烛在保鲜袋上呈现的像，掌握小孔成像的现象及原理。这种小孔成像盒可以清晰地呈现蜡烛的倒像，但是无法清晰地呈现物距、像距与像的大小之间的关系，导致学生对现象的思考很难深入。

（三）没有留白——产生定势

片段三：在《搭支架》的教学过程中，为了简化搭建過程，教师向学生直接出示了一个自制高塔，大量利用三角形支架并且选用最容易操作的吸管和大头针作为支架和连接物，展示了三角形支架最稳固的原理，极大地提高了课堂效率。但是，一开始就把作品完整地呈现在学生面前，没有给学生留思考的空间，让学生的思维产生了定势，最后搭建出来的高塔也缺乏个性。

二、DIY教具设计和使用的优化

（一）聚焦学习兴趣，促进思维由表及里发展

兴趣是科学探究的内驱力。充满创意的教具可以激发学生的探究欲望，让学生对事物的内在结构产生浓厚的兴趣，促进思维由表及里发展。针对片段一中教具存在的问题，教师进行了改进。

首先，增加教具的趣味性。教师把手电筒换成了学生更感兴趣的摩天轮，用五颜六色的瓶盖和小木棍做框架，加上LED彩灯和马达等原件组成的简单电路，制作出了一个会发光会旋转的摩天轮。

其次，基于教具让问题引领思维。教师创造了一个以摩天轮为主题的问题情境。通过让学生思考“如何让摩天轮亮起来、如何在电路中加入开关、如何让摩天轮转起来”这三个主要问题，用问题驱动探究活动。

最后，通过提问引导学生评价。让学生利用简单电路的知识尝试设计一个摩天轮，做到学以致用。接着，引导学生从方案可行性、材料使用合理性、作品完成度等多个角度进行评价。

像摩天轮这样富有创意且贴近生活的教具不但可以激起学生的探究兴趣，让学生充满探究热情，同时也能让学生从教具的表面思考其内部的结构，通过对教具的摸索发现问题，解决问题，探究新知。

（二）厘清疑点脉络，促进思维由浅入深发展

科学探究是一个螺旋上升的思维过程，在深入探究的过程中会出现很多的疑点障碍，让学生浅尝辄止。直观的教具可以让抽象的概念简单化，促进思维由浅入深地发展。针对片段二中教具存在的问题，教师进行了改进。

首先，让教具呈现的现象更直观。教师把小孔成像盒换成小孔成像探究装置，用硬板纸制作了一个轨道，在轨道上标好刻度，两边分别放置发光物体和光屏，轨道中间放置钻了小孔的纸板。

其次，基于教具让思维可视化。改进后的小孔成像装置，纸板孔的大小可以调整。发光物体采用英文字母“F”的LED灯，便于观察光屏上像左右上下之间的位置变化。光屏上贴有方格纸，让学生可以通过数格子记录像的大小变化。

最后，整理数据引导学生分析。通过比较数据，让学生归纳出像的大小、方向和物距、像距、孔的大小之间的关系。在探究过程中，增加学生对数据的敏锐度，培养学生分析数据的习惯。

像小孔成像装置这样的教具不但可以展示事物之间的规律，而且可以让学生的思维可视化。教师可以通过这样的教具了解学生的思维走向，帮助学生厘清疑点脉络，让学生的思维向更深处延展。

（三）挖掘留白空间，促进思维由同到异发展

科学教育的核心是培养学生的创新能力。教具设计的初衷是为了启发学生，而不是将学生的思维困住。教师设计的教具要灵活多变，给思维留白，促进思维由同到异发展。针对片段三中教具存在的问题，教师进行了改进。

首先，提供开放性的教具。教师没有直接出示搭建好的高塔，而是给学生提供多样且结构化的材料让学生自主设计。教师在原有的吸管和大头针的材料基础上增加小木棒、橡皮筋、胶带等材料。

其次，基于教具让学生独立思考。学生在把图纸上的设计变成真实的高塔时，会遇到一些技术性的问题，教师可以在学生尝试失败之后出示自制高塔，展示用料和制作过程的视频，让学生自主学习连接、加固的方法。

最后，灵活组合激发学生创造。综合各项评价标准，按照学生自己的设计意图完成高塔的搭建。搭建完成后按照美观程度、用料多少、承重力、高度综合打分，小组间选出综合得分最高的高塔。

这样开放性的教具为学生提供了多种选择，促使学生多角度思考，可以激发学生的创新思维，迸发创造火花。教师要善于利用教具挖掘留白空间，培养学生从不同的角度思考，别出心裁地解决问题。

DIY教具是在传统教具的基础上加以改进，使其更具有趣味性、更直观、更能给予学生创作的空间，是传统教具的延伸。科学探究过程中正确设计和使用DIY教具，可以激发探究兴趣、厘清疑点障碍、培养学生的创新能力。教师在设计和使用DIY教具时要以学生为中心，启发学生全方位、多角度思考，让学生能够在有限的时间内完成思维的深度进阶。