研發(fā)教具，助力學(xué)生探究科學(xué)

孫玉紅

“小學(xué)科學(xué)課程”是一門以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨、突出活動(dòng)性和實(shí)踐性、倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)的課程。探究式學(xué)習(xí)是指在教師的指導(dǎo)、組織和支持下，讓學(xué)生積極參與、動(dòng)手動(dòng)腦、進(jìn)行科學(xué)探究的過程。那么可以看出，教師能否為學(xué)生提供充足的時(shí)間、空間以及探究材料，對能否成功完成該課程起著決定性作用。

結(jié)合教學(xué)需求和教學(xué)思維，利用學(xué)生身邊熟悉的、容易獲得的材料，對教具進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。在開發(fā)過程中，引導(dǎo)學(xué)生一起動(dòng)手做教具，如此一來，不僅滿足了學(xué)生探究科學(xué)的需要，更讓每個(gè)孩子像工程師一樣，參與設(shè)計(jì)及和制作，體會到動(dòng)手操作的成功和樂趣，養(yǎng)成通過“動(dòng)手做”解決問題的習(xí)慣和能力。帶來的這些附加值，讓科學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)得到了更好實(shí)現(xiàn)，效果事半功倍。

針對上述該課程所需教具的制作過程，我有以下創(chuàng)新。

一、設(shè)計(jì)創(chuàng)新，提高教具的科學(xué)性

運(yùn)用以往的實(shí)驗(yàn)器材，再加以改進(jìn)，就更加容易被學(xué)生掌握，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果得到更好體現(xiàn)。學(xué)生在參與自制教具的活動(dòng)中鍛煉了意志，培養(yǎng)了研究性自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新精神，提高了實(shí)驗(yàn)的制作技術(shù)和動(dòng)手能力，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的預(yù)期目標(biāo)。

青島版六年級下冊第三單元《地球的面紗》中第二課《風(fēng)從哪里來》，讓學(xué)生探究風(fēng)是在冷熱空氣對流的條件下形成的。教學(xué)《風(fēng)的形成》時(shí)，學(xué)生最難理解的就是風(fēng)到底是從哪里來的。教具中有風(fēng)的形成實(shí)驗(yàn)箱，可是在實(shí)際教學(xué)中這個(gè)實(shí)驗(yàn)效果并不是很明顯，特別是香煙的飄動(dòng)方向很難觀察到，所以同學(xué)們就對這個(gè)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行了改進(jìn)后，就更清晰明了地觀察到了風(fēng)的形成。

將玻璃罩大口部四厘米處打一個(gè)約一厘米的圓洞，把毛衣針彎成之字形，插在小圓盒上，再扣到玻璃罩小口上，用打火機(jī)點(diǎn)燃蠟燭，把紙杯做成風(fēng)車倒扣在毛衣針上，燃燒后的蠟燭使瓶內(nèi)的空氣變成熱空氣，熱空氣比冷空氣輕，會順著瓶口上升，冷空氣會從底部的小孔流進(jìn)去補(bǔ)充，這樣形成了風(fēng)。風(fēng)的流動(dòng)使得風(fēng)車慢慢轉(zhuǎn)起來了。這個(gè)教具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)點(diǎn)是：學(xué)生可以看到溫度高的地方空氣壓力小，溫度低的地方壓力大。壓力大的冷空氣會向壓力小的熱空氣方向流動(dòng)，從而形成風(fēng)。因?yàn)椴Ａд质菆A形透明的，四周都可以觀察，更加直觀。實(shí)驗(yàn)操作簡單，學(xué)生可以獨(dú)立完成。

材料易得，結(jié)構(gòu)簡單，易于學(xué)生參與制作，效果明顯，且可重復(fù)實(shí)驗(yàn)，能夠激發(fā)學(xué)生自制教具和實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

二、材料創(chuàng)新，提高教具直觀性

為了便于觀察植物的根部生長變化的情況，用透明材質(zhì)做培養(yǎng)器皿，再根據(jù)植物氣生根的原理利用霧化的方法進(jìn)行植物培育，突破了傳統(tǒng)的土壤栽培方法，使學(xué)生能直觀觀察植物的全部生長過程，揭開了土壤下植物根怎么生長的神秘面紗，從根本上解決了本課的重難點(diǎn)。

如在學(xué)《植物的一生》這個(gè)單元時(shí)，需要對一棵完整的植物進(jìn)行觀察，但觀察植物根部，是一個(gè)難題。一般植物都會種植在土壤里，種植的花盆都是不透明，如何觀察根部的生長變化及了解向水性等問題？

同學(xué)們開始上網(wǎng)查找資料，訪問專家并設(shè)計(jì)制作無土栽培植物種植教具。經(jīng)過兩周的實(shí)驗(yàn)，制做出了“霧化種植器”，這個(gè)教具不僅可以在實(shí)驗(yàn)中用，也可以在實(shí)際生活中運(yùn)用。

“霧化種植器”的誕生是從班里的植物角得到的啟示。班里的植物角種了很多綠色植物，其中有盆金錢草特別嬌氣，如果哪天忘記澆水，立馬就會垂頭喪氣；及時(shí)澆水后又馬上煥發(fā)精神。同學(xué)們上網(wǎng)查了資料，知道了這種植物在水里很快就會長出水生根。于是同學(xué)們一起做了這個(gè)教具——?dú)忪F種植器。

同學(xué)們把留蘭香作為實(shí)驗(yàn)對象，這種植物好養(yǎng)，易生根。由于這次只是做簡易實(shí)驗(yàn)，我們選擇了超聲波霧化器——在水位合適時(shí)會產(chǎn)生大量霧氣。

然后，選用一個(gè)透明盒子作為實(shí)驗(yàn)主要道具，又選用KT板作為箱蓋，刻出合適的圓洞將植物放進(jìn)去。在每個(gè)洞放上一段留蘭香的枝條，盒子里放合適的水，加入適量的水培肥料，通電后水里產(chǎn)生大量水霧，滋潤著植物的根莖。

同學(xué)們又找到了“電冰箱保護(hù)器”，它可以工作5分鐘休息20分鐘，有規(guī)律的間歇性自己噴水。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，第三天就有根毛生出，成活率達(dá)到100%。

通過“霧化種植器”這一教具，教學(xué)難點(diǎn)被輕而易舉地克服，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)也極大地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，師生們深深感受到，創(chuàng)新能力比知識本身更重要。

三、方法創(chuàng)新，提高教具趣味性

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，巧妙地運(yùn)用一些與教材內(nèi)容關(guān)系密切的科學(xué)魔術(shù)，可以給人以強(qiáng)烈的感官沖擊，留下深刻的印象。

1.巧引魔術(shù)，激發(fā)興趣

在科學(xué)課前，為了給學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的神秘氛圍，可以通過表演與本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的科學(xué)魔術(shù)，制造懸念，引發(fā)學(xué)生興趣。 魔術(shù)的神奇和不可思議，很容易讓人產(chǎn)生驚嘆：“怎么可能？”“為什么會這樣呢？”學(xué)生的發(fā)問意味著他們在積極思考魔術(shù)的原理，意味著他們主動(dòng)探究的開始，所以，可以嘗試將科學(xué)魔術(shù)引入到科學(xué)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來。

例如在上《水的三態(tài)變化》這節(jié)課時(shí)，可以課前制作一根“魔術(shù)棒”： 取不透明的空心管， 一頭密封， 一頭開口。從開口的一端灌滿維C粉， 再用薄紙把開口處封好。接著在課堂上將一只燒杯里裝大半杯高錳酸鉀藥劑調(diào)成的像葡萄酒一樣的透明紫色液體。這時(shí)取出魔棒，并且說：“ 我這根魔術(shù)棒有神奇， 能把紫色葡萄酒變成白色葡萄酒?！贝藭r(shí)，把魔術(shù)棒伸進(jìn)燒杯， 不停地?cái)嚢瑁?紫色漸漸變淡，最后竟真的變成了透明的白色葡萄酒。利用類似的新穎小魔術(shù)，會把學(xué)生的思維和學(xué)習(xí)熱情充分地調(diào)動(dòng)起來，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。

2.研究魔術(shù)，探究奧秘

對于科學(xué)教學(xué)來說，揭示魔術(shù)，主要是讓學(xué)生使用科學(xué)的原理分析這些魔術(shù)。對于學(xué)生來說，想要弄清楚魔術(shù)的秘密，卻不知道它到底包含哪些原理，強(qiáng)烈的好奇心促使他們保持較強(qiáng)烈的求知欲望。

比如，在學(xué)習(xí)《蠟燭的變化》這課，課前制作好一個(gè)用醋泡過的雞蛋，把蛋皮揉成一團(tuán)放在扇子上，用扇子上下扇動(dòng)，一個(gè)雞蛋出現(xiàn)在扇子上。這個(gè)《紙條變雞蛋》的魔術(shù)原理是：將雞蛋放入四分之三醋杯中。幾個(gè)小時(shí)以后，蛋殼全變成白色的了，泡沫更多了。蛋殼消失了，只剩下內(nèi)皮包裹著雞蛋，柔軟而有彈性。再用注射器把里面蛋清、蛋黃抽出來，圓圓的雞蛋就只剩下一層外皮——蛋膜了。這是因?yàn)榈胺胚M(jìn)醋中，有氣泡產(chǎn)生，說明新物質(zhì)生成，雞蛋皮變軟，轉(zhuǎn)化成別的物質(zhì)，只剩下包裹著蛋清、蛋黃的內(nèi)皮了。這層蛋膜很軟，能夠折疊不破，只要扇子扇動(dòng)，空氣流動(dòng)稍快，它就能自行充氣而逐漸膨脹起來，最后恢復(fù)成雞蛋的形狀。

這個(gè)小魔術(shù)，既激發(fā)了學(xué)生的興趣，又學(xué)到了科學(xué)知識，可謂一舉兩得。

3.設(shè)計(jì)魔術(shù)，激發(fā)潛能

在課外活動(dòng)中運(yùn)用科學(xué)知識設(shè)計(jì)出更多的魔術(shù)，可以作為課外延伸開發(fā)學(xué)生智力，激發(fā)潛在能力。

動(dòng)手實(shí)驗(yàn)不但是科學(xué)賴以建立和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)科學(xué)必不可少的環(huán)節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的一個(gè)重要組成部分。魔術(shù)作為一項(xiàng)既動(dòng)手又動(dòng)腦的活動(dòng)，作為學(xué)生的課外延伸內(nèi)容，不僅能開發(fā)學(xué)生智力，還能激發(fā)潛在能力。

課后，學(xué)生自己動(dòng)手表演“魔術(shù)”給家長看，讓科學(xué)與生活有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生更加樂學(xué)、想學(xué)。如青島版小學(xué)科學(xué)的《玩鏡子》一課，可以讓學(xué)生回家時(shí)表演《能使錢神秘消失的魔箱》的魔術(shù)。

一個(gè)大大的捐款箱，中間懸掛著一個(gè)小球，表演者把錢投進(jìn)了箱子，明明有看著把錢投了進(jìn)去，可瞬間不見了，像是掉進(jìn)了無底洞，可檢查箱子的四周是安好無損的，到底錢哪里去了呢？原來魔術(shù)箱是利用鏡反射原理來制作的。在一個(gè)長方形的箱子里，把鏡子斜放在箱子里，使箱子被平分成兩個(gè)三角形。鏡子的背面朝上，把半個(gè)泡沫做的小球粘在向下的鏡面上，因?yàn)殓R子有反射光的作用，只是一半的箱子，但視覺上看到的是整個(gè)箱子的空間和一個(gè)完全的小球。在箱子的頂部開個(gè)長條的可放入一張紙幣的口子。錢放進(jìn)去，看起來放在箱子里，其實(shí)是放在了玻璃的背面，無論放多少張票，都是看不到的。

孩子的魔術(shù)表演，不僅能夠娛樂生活，融洽親子關(guān)系，也能增強(qiáng)家長對科學(xué)的新認(rèn)識，從而重視孩子對科學(xué)的學(xué)習(xí)，形成家校合一的科教氛圍。

教師能夠結(jié)合教材指導(dǎo)并發(fā)動(dòng)學(xué)生自己動(dòng)手制作教具，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一條有效途徑。如果學(xué)生能夠通過老師的引導(dǎo)，并結(jié)合自己對所學(xué)知識的理解創(chuàng)造出相應(yīng)的教具，不但可以解決學(xué)校教具有限的困難，還可以使學(xué)生進(jìn)一步理解知識，掌握知識，擴(kuò)展知識，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手制作能力和操作能力，使學(xué)生全方位體驗(yàn)到創(chuàng)造的快來，以增進(jìn)學(xué)生愛實(shí)驗(yàn)、愛科學(xué)的志趣。

【作者單位：青島芙蓉山小學(xué) 山東】