小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的制作與使用

一、善事利器——自制實(shí)驗(yàn)器材的重要性

“工欲善其事，必先利其器”這句話運(yùn)用到科學(xué)課堂之中也很合適?！吧剖隆笔侵篙^好地完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)，“利器”則是指合適的實(shí)驗(yàn)器材。

實(shí)驗(yàn)器材指因教學(xué)需要而運(yùn)用的模型、實(shí)物、儀器、圖表等器材。根據(jù)環(huán)境條件、教學(xué)設(shè)計(jì)、師生需求而動(dòng)手制作新的實(shí)驗(yàn)器材或改進(jìn)加工原有器材后所得的實(shí)驗(yàn)器材稱之為自制實(shí)驗(yàn)器材。

為什么要自制實(shí)驗(yàn)器材？首先，實(shí)驗(yàn)器材是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的必要條件，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)與保障，對實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論都將產(chǎn)生直接的影響。同時(shí)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要手段之一，實(shí)驗(yàn)器材的選取直接關(guān)系到科學(xué)學(xué)科的教學(xué)成效。

其次，自制實(shí)驗(yàn)器材是教學(xué)發(fā)展的必然需求。不同的環(huán)境條件、不同的學(xué)生、不同的教學(xué)設(shè)計(jì)，都會(huì)對實(shí)驗(yàn)器材提出不同的要求，所以實(shí)驗(yàn)器材總是隨著教學(xué)的進(jìn)步不斷發(fā)展的。在教學(xué)中現(xiàn)成的器材與設(shè)備往往難以完全滿足不斷變化的教學(xué)需求，使得自制實(shí)驗(yàn)器材成為小學(xué)科學(xué)教師的一項(xiàng)重要工作。

二、壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)器材的制作

“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”是著名物理教育家朱正元教授提出的主張。這里的“壇壇罐罐”與“拼拼湊湊”，意味著因陋就簡，因地制宜，讓實(shí)驗(yàn)器材的制作成為一種常態(tài)。

實(shí)驗(yàn)器材的制作要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟：

1．定方案。這是制作實(shí)驗(yàn)器材的基礎(chǔ)。制作方案可以是文本式的設(shè)計(jì)稿，也可以是教師和學(xué)生頭腦中的構(gòu)思。它是在深度解讀教材、了解學(xué)生的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況制定的。設(shè)計(jì)方案要做到科學(xué)、全面、合理、經(jīng)濟(jì)，確保制作過程順利展開。

2．粗加工。這一步驟是制作實(shí)驗(yàn)器材的主要操作環(huán)節(jié)，例如下表：

3．精加工。這一步驟主要包括兩個(gè)方面：一是為了達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行調(diào)試；二是為了使實(shí)驗(yàn)器材更加精美而進(jìn)行再加工。

【案例1】蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第二單元第4課《七色光》。

《七色光》中有一個(gè)“單色光復(fù)合為白光”的實(shí)驗(yàn)。教材中是這樣設(shè)計(jì)的：“在圓形硬紙片圓心處插一根鉛筆，制成簡易陀螺。在圓盤上涂紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色，快速旋轉(zhuǎn)圓盤，你觀察到什么現(xiàn)象？”但是在教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)這一實(shí)驗(yàn)器材存在明顯問題：由于陀螺旋轉(zhuǎn)速度較慢且不穩(wěn)定，很難觀察到這七種單色光復(fù)合成白光的現(xiàn)象。教師可以運(yùn)用“改造妙用”法自制實(shí)驗(yàn)器材解決這一問題。

實(shí)驗(yàn)器材所需材料：小馬達(dá)一只，電池盒一個(gè)，五號電池兩節(jié)，開關(guān)一個(gè)，電線若干。涂有紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的硬圓片一個(gè)。

制作步驟：

1．將圓片與小馬達(dá)相連。

2．將電池盒、開關(guān)、小馬達(dá)用電線連接起來。

3．在電池盒中裝上電池，用開關(guān)控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止。

這一自制實(shí)驗(yàn)器材有著明顯的優(yōu)勢。由于馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)快速而平穩(wěn)，用它帶動(dòng)圓片轉(zhuǎn)動(dòng)，學(xué)生可以十分清晰地看到“單色光復(fù)合成白光”這一實(shí)驗(yàn)的效果，從而達(dá)到進(jìn)一步認(rèn)識“光”的目的。

三、小人小馬小刀槍，真刀實(shí)槍做實(shí)驗(yàn)——自制實(shí)驗(yàn)器材的使用

小學(xué)生使用的實(shí)驗(yàn)器材與科學(xué)家使用的實(shí)驗(yàn)器材相比，只能說是“小人小馬小刀槍”了。但是，科學(xué)課正是要讓“小人”運(yùn)用“小馬小刀槍”實(shí)實(shí)在在地做科學(xué)實(shí)驗(yàn)。自制實(shí)驗(yàn)器材究竟是優(yōu)還是劣，要在教學(xué)實(shí)踐中加以檢驗(yàn)。

評價(jià)一件實(shí)驗(yàn)器材優(yōu)劣的要素很多，我們應(yīng)該選擇其中主要的、起決定作用的幾個(gè)因素作為評價(jià)依據(jù)，大致上要遵循以下幾個(gè)原則：

1．科學(xué)性。必須符合科學(xué)原理，這是實(shí)驗(yàn)器材使用過程中最為關(guān)鍵的原則。不論你的實(shí)驗(yàn)器材做得多么精美，如果它違背了科學(xué)原理，那么就不是一件合格的器材。

2．創(chuàng)新性。能夠運(yùn)用新材料、采用新工藝、制作出不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材且更適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新型器材。

3．滿足教學(xué)需求。具體包括：實(shí)驗(yàn)器材與學(xué)生所學(xué)內(nèi)容直接相關(guān)，滿足學(xué)生探究科學(xué)概念的需求；實(shí)驗(yàn)器材的使用有助于突破教學(xué)重難點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生思維，滿足高效教學(xué)的需求；實(shí)驗(yàn)器材清晰明了，實(shí)驗(yàn)效果明確，滿足學(xué)生直觀感受的需求；實(shí)驗(yàn)器材易于操作，滿足學(xué)生在做中學(xué)的需求等等。

【案例2】蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級上冊第四單元第3課《地球的內(nèi)部》教學(xué)片斷。

一、研究“小球”

1.今天，老師帶來了一只球，同學(xué)們知道這只球的內(nèi)部是什么樣的嗎？不能打開它，你有什么辦法知道？

2.請同學(xué)們用你們所說到的辦法，去研究這些球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

3.討論交流：用的什么辦法，搜集到什么信息？根據(jù)這些信息判斷這只球的內(nèi)部是什么樣子的？

4.你能不能肯定這只球的內(nèi)部就是所說的那樣？老師再給大家提供一種工具——打孔器?？梢栽谇蛏厦娲蚩?，將取出的物質(zhì)擺放在白紙上，仔細(xì)觀察，判斷這些球的內(nèi)部形狀。

5.學(xué)生實(shí)驗(yàn)、匯報(bào)。

6.小結(jié)：我們通過搖、敲、聽、打孔等辦法，研究這只球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。雖然我們不能直接看到球的內(nèi)部，卻得到了球內(nèi)部的一些信息，將這些信息經(jīng)過匯總，得出了初步的判斷。

二、引入研究地球內(nèi)部的方法

1.我們這里有一個(gè)更大的球，它的半徑是6378千米，時(shí)速100千米的汽車從它的表面沿直線行進(jìn)，也得走60多個(gè)小時(shí)。猜猜看，這個(gè)球是什么？你認(rèn)為地球內(nèi)部是什么樣子的？

2.科學(xué)家怎么知道地球內(nèi)部情況的呢？他們用什么辦法進(jìn)行的？科學(xué)家們會(huì)把研究剛才那只小球的方法用在研究地球的內(nèi)部上嗎?……

教學(xué)中使用的自制實(shí)驗(yàn)器材：球

制作實(shí)驗(yàn)器材所需器材：不銹鋼球一個(gè)、沙子、水、釘子、石膏、紅色顏料。

制作步驟：

1．在不銹鋼球中放入沙子、水、釘子，封住洞口。

2．在不銹鋼球外包裹兩層石膏，內(nèi)層為紅色石膏，外層為白色石膏。

本課的教學(xué)，不僅要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到地球的內(nèi)部有不同的圈層，更要引導(dǎo)學(xué)生了解地球內(nèi)部的構(gòu)造是科學(xué)家依據(jù)一些信息推測出來的。教學(xué)中學(xué)生通過各種辦法認(rèn)識、推測自制教具“球”的內(nèi)部是怎樣的，并將各種方法運(yùn)用到對地球的內(nèi)部的研究中，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)家探究的過程，培養(yǎng)了他們科學(xué)探究的能力。這一案例中的自制實(shí)驗(yàn)器材服務(wù)于教學(xué)、服務(wù)于學(xué)生的發(fā)展，在突破教學(xué)難點(diǎn)、培養(yǎng)學(xué)生探究能力方面起到了積極的作用。

動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)器材源于教學(xué)的需要，又服務(wù)于教學(xué)，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，更是教師與學(xué)生智慧的結(jié)晶。所以，我們應(yīng)該自覺地、積極地研制新型實(shí)驗(yàn)器材，主動(dòng)地使用、推廣自制實(shí)驗(yàn)器材。

（成金燕，南京市小西湖小學(xué)，210006）