小学科学教具创新的策略与方向

2021-12-03郑州师范学院化学化工学院450000贺玉婷樊秋瑜

中小学实验与装备 2021年1期

郑州师范学院化学化工学院(450000) 贺玉婷樊秋瑜

1 小学科学教具创新的意义

2017年版《全日制义务教育小学科学课程标准》中指出：“在小学科学课程的教学中，必须创造多种机会让学生进行科学探究。”科学教具在课堂中的运用促进了科学探究过程的实施。但在课程改革的大背景下，学生对探究性、研究性学习的需要已经不能被已有的科学教具所满足，这就需要教师去创新更能符合课堂教学的教具，转变旧的教学方法和教学思路，更加深入的学习科学理论知识，运用新的教学思想和创新性的教学思维丰富自己，从而更好的实践新课程标准提出的“科学知识”“科学探究”“科学态度”“科学技术社会与环境”的培养目标，培养学生的动手操作能力和创新思维能力。因此，科学教具的创新也在无形中提升了教师自身的教学能力和专业素养。

1.1 小学科学创新教具有利于教师开展实验教学

对于小学科学课程，科学实验是帮助学生学习理论知识最有效的方法。在教学过程中，我们会发现有些传统的教材中配备的教具并不适用于我们的课堂，有些教具不能明显的展现实验变化，具有实验现象不明显的问题。有些教具存在一定的局限性，并不完全与所学理论知识相对应，从而使教师教学受到阻碍。没有合适的教具，教师只能口头讲授知识或原理，很难激起学生的学习兴趣。例如，在做《检测导体与绝缘体》的实验中，教材配备的教具是一个简单的电路，但该电路没有办法对非纯净水、人体、大地进行检测，且对于一些内阻较大的物体也会被检测为绝缘体。在这种情况下，就需要教师去创新并制作新型可行的教具。教师可以利用音频振荡电路制作一个检测导体与绝缘体的装置，通过声光来显示物体的导电能力，让学生更加清楚的掌握导体与绝缘体的理论知识，使学生亲身经历知识的实践过程，从而有效的学习新知识。

1.2 小学科学创新教具有利于学生创新能力的培养

小学科学教学侧重于实验教学，强调理论与实践相结合的教学模式，教学工具便是开展实验教学的必要物质条件。在教学中恰当地引导学生参与教具与学具的创新制作，对培养学生的动手操作能力和创新实践能力很有帮助。例如，在讲授“太阳系模型”的相关知识时，在授课前，教师可以让学生以小组为单位开动脑筋设计并制作一个他们认为的太阳系家族。在课堂上，引导学生积极分享创新的设计理念，以及他们的制作过程和制作经验，并及时向学生讲解太阳系成员的位置排列、大小比例等知识。通过太阳系模型的创新制作，不仅能够帮助教师了解到学生对这一知识的潜意识，有效地向学生传输新知识，而且能激发学生的创造力，培养学生的创新性思维。

1.3 小学科学创新教具有利于教学效果的提升

对于小学生来说，身心尚未发育成熟，对未知事物充满好奇，容易被吸引注意力。小学科学教师可以依据教材内容，改良传统的无趣的科学教具，制作出实验现象神奇的创新型教具，以此来吸引学生的眼球，提高课堂氛围的活跃度，丰富课堂内容和表现形式。例如，在有关《磁铁》的教学过程中，教师可以用青蛙王子的故事作为教学背景，利用磁铁能隔物吸铁的性质，制作两个人物“王子”和“公主”，利用磁铁同极相斥的性质，制作会跳高的“青蛙”，以此来吸引学生的眼球。通过提问的方式，激起学生的求知欲，引导学生思考教具的原理，使教学质量及教学效率大幅度提升。

创新型的科学教具能够提高教学内容的直观性，激发学生学习科学的兴趣，促进其创新思维的产生，加深学生对所学知识的理解，帮助学生将理论与实际相结合。能够有效的调动课堂氛围，提高教学质量和教学效率，使教学内容及教学形式更加丰富。

2 小学科学教具创新的基本原则

小学科学教具的创新需要教师发挥自身的想象力和创造力，但同时也要遵循以下基本原则。

2.1 安全性原则

科学教具的创新与制作必须遵循“安全第一”的原则，提高传统教具的安全性及耐用性，将安全放在首位，才能更好的设计与创新，才能在原有的科学教具上取得更好的突破与实践。

2.2 科学性原则

科学教具的制作必须要有科学原理作支撑，与小学科学教材上的科学知识相结合，将理论知识通过科学教具直观的表达出来，帮助学生理解书本上的科学知识，掌握科学探究方法。如果创新型的科学教具出现了科学谬误，将会对学生产生误导。

2.3 实用性原则

小学科学教具的作用就是应用于教学，服务于教学，所以，创新型的科学教具不能脱离其教学性，要与学生的教育教学以及学生的知识探究相符合。制作一件创新教具，如果它不能用在小学科学课的课堂上，也就失去了存在价值和意义。所以，教师要对教学大纲、教材内容及教学目标有深刻的理解和把握，而且要具备较高的知识水平和丰富的教学经验。

2.4 简易性原则

从心理学的角度来看，人的大脑发育有一定的生物进程。小学生的大脑发育尚不完全，认知水平具有一定的局限性，所以小学科学教具的创新要基于小学生的思维认知水平，以简单易操作为主，不宜做的太复杂。但简易性原则并不意味着要排除一些较高端，新颖的技术。科学教具最好以简单易懂的方式呈现，并且能够在小学生的操作能力下。

2.5 经济性原则

小学科学教师在对传统教具改良或创新时，要因地制宜，结合实际情况，充分利用现有的资源，就地取材，巧用多种废旧物品等生活中易得的材料进行实验，树立科学源于生活的理念。在创新的同时，也要考虑到它的经济环保性能，使创新出来的教具更加平民化，能够推广使用。

3 小学科学教具创新的方向

3.1 从制作材料方面创新

同样一种教具，采用不同的制作材料进行制作，所达到的教学效果也会大相径庭。要想设计一件创新的教具，前提便是选取合适的制作材料。一方面，小学科学教师要善于发现生活中的实验材料，利用生活中的物品或废弃物等，使课堂与生活接轨，能够很好的树立学生“科学源于生活”的意识，培养学生“废物利用”的环保节约精神和创新思维。另一方面，合适的制作材料会给整个教具加分，例如超轻黏土、橡皮泥的采用，会比画出来的二维模型更加生动、具体、直观，也更具有艺术的气息。同时，学生的一些拼装玩具、乐高、积木等，这些可塑性较高的制作材料也可以被有效的利用起来制作创新教具。

3.2 从制作方法方面创新

随着科学技术水平的不断提高，教具的制作方法也在逐渐变得丰富，教师可以利用先进技术设计并制作教学所需要的教具。比如3D建模和打印技术的推广使用，教师可以利用3D建模软件设计并制作教具，不仅可以摆脱传统的教具制作方法的限制，而且还为教师制作教具提供了很大的创作空间。当然，这要求科学教师具有扎实的知识和技术基础，以及创新的设计思想，只有这样才能在制作方法上创造出设计巧、工艺精、效果好的创新教具。同时，面对实验探究类课程的教具，教师要熟知实验原理、实验目的及实验步骤，从原理出发，通过不同的制作方法、展示方法，得到不同的教具。

3.3 从表现形式方面创新

在数字时代的大背景下，小学科学课堂中使用的现代教育技术越来越多，课堂学习环境也正在被以通信技术和互联网技术为主的信息技术悄然改变着。从过去的投影机，到现在的交互式电子白板，从过去传统讲授型的课堂教学，到现在自主探究的虚拟学习社区的在线学习，处处都体现出技术优化教与学的过程与结果，以及技术支持有效学习的特征和面貌。在这种时代大背景下，小学科学教师更要走在时代发展的前沿，灵活运用这些信息技术教具可以使科学课堂焕然一新。比如在观察类的理论或实验教学中，采用视频或图片编辑、整合记录每次的观察结果来代替传统的画表记录特征所取得的教学效果要拔高一个层次，并且能够重点突出教学内容，使学生的观察更有效。

现代虚拟AR/VR技术也发展迅速，这些新兴的现代教育技术也可以作为教具，为教师的教学提供方便。比如有些VR软件可以成为模型类的教具，让学生更立体、形象、真实的感受物体的形状和结构。在“观察小动物”时，教师便可以采用这种技术，来替代制作模型教具，使学生的观察更具体准确。再比如“探究食物的消化过程”时，也可以采用虚拟现实技术，让学生更加清楚的知道食物经历的“旅程”，同时，也使得教学效果更显著。

4 小学科学教具创新的策略

教师在对小学科学教具进行创新时，可以采用灵感突现法、类比法、头脑风暴法等多种方法进行思考和创新，可以跟据STEAM教育的理念，以科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Arts)、数学(Mathematics)为创新工具，灵活运用这些方法和工具对教具进行创新设计和精心制作。

小学科学教具创新的具体参考步骤如下。

4.1 研究教材，分析教具

创新教具的根本依据是教材及教学目标，只有吃透教材，明确教学目标，深谙教学内容，才能使创新出来的教具更成功，更具有价值，否则，创新出来的教具就失去了教学的意义。教师要全面理解教材中的基本概念，熟知教材基本概念中所蕴含的科学原理，从而为改良或创新教具打下坚实的理论基础。另外，除了这些理论基础，倘若有传统教具做支撑，教师也要将传统教具理解通透，分析出传统教具的利弊后，才能更好的在此基础上进行创新。研究教材及传统教具可以使教师深度思考，为创新思维寻找一些突破口，同时，也为教具的进一步研究做好铺垫。

4.2 发现问题，解决问题

通过教学实践，发掘哪些教学内容需要做教具会使教学效果更好，或传统教具在教学实践中有哪些漏洞与不足，可以帮助教师确定创新教具的背景及创新的意义，打开研究的大门。发现问题是解决问题的开端，也是创新教具的关键所在。在发现问题之后，教师要运用理论知识，对发现的问题进行针对性的思考，始终围绕教学目标和科学概念展开，寻求解决办法及创新点。

4.3 创意设计，制作完善

在实践中发现问题并有了创新思路后，就要开始对教具有一个整体的设计。成功教具的创新点有很大一部分是来源于设计的“巧”，既将教学内容体现的直观全面，又具有结构简单，制作材料巧妙，操作方便的优点。所以，创意的设计很重要，教师既可以将设计图精确的绘制出来，也可以在头脑中构思出整体的结构。通过选取合适的材料，将设计制作出来，在此基础上进行完善和修改，使得教具的效果明显，安全可靠。