追求簡(jiǎn)約，讓教具真正服務(wù)于教學(xué)

朱燦

【摘 要】“易獲取、低成本”的材料是科學(xué)探究的首選。教師要在研讀教材的基礎(chǔ)上，重新審視探究實(shí)驗(yàn)，利用身邊的常見(jiàn)材料，開(kāi)發(fā)出“精于心、簡(jiǎn)于形”的教具，讓趣味的教具、改進(jìn)的教具、創(chuàng)新的教具服務(wù)于教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】常見(jiàn)材料；簡(jiǎn)約教具；探究

2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，“易獲取、低成本”的材料是科學(xué)探究的首選?？茖W(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，從某種意義上來(lái)說(shuō)，儀器的教育功能與其復(fù)雜程度呈反比。但近年來(lái)，在各地公開(kāi)課和自制教具比賽上涌現(xiàn)出的新教具出現(xiàn)了越來(lái)越明顯的高成本、大制作傾向?？萍荚诎l(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)地使用新材料、新工藝、新技術(shù)本無(wú)可厚非，但要讓這些“高大上”的新教具廣泛應(yīng)用于日常教學(xué)，姑且不討論其是否適用、實(shí)用，經(jīng)費(fèi)不足也是一個(gè)難以回避的難題。發(fā)展和創(chuàng)新并不意味著可以丟棄“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”的傳統(tǒng)。對(duì)小學(xué)生來(lái)說(shuō)，材料越常見(jiàn)、結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單的教具往往越有吸引力。教師要獨(dú)具慧眼，善于利用身邊的常見(jiàn)材料，或模仿他人、或二次改進(jìn)、或自主創(chuàng)新，嘗試開(kāi)發(fā)出“精于心、簡(jiǎn)于形”的教具，服務(wù)于教學(xué)。

一、趣味教具激發(fā)探究熱情——以熱水瓶的學(xué)問(wèn)為例

小學(xué)生對(duì)周圍世界具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，這種好奇心和求知欲是推動(dòng)他們進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力[1]。教師要善于利用生活中司空見(jiàn)慣的事物和現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)生活化、趣味化、魔術(shù)化的問(wèn)題情境，讓學(xué)生處于“心求通而未得，口欲言而弗能”的憤悱狀態(tài)，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，引導(dǎo)他們?cè)谟淇斓膶W(xué)習(xí)氛圍中探索其中蘊(yùn)含的科學(xué)奧秘。

在學(xué)習(xí)《探索尺子音高的變化》前，學(xué)生已經(jīng)在前一課的學(xué)習(xí)中了解了聲音有強(qiáng)有弱、有高有低，但對(duì)聲音高低變化的認(rèn)知還處于混沌狀態(tài)。此時(shí)，筆者出示一個(gè)空熱水瓶，同時(shí)請(qǐng)一個(gè)學(xué)生蒙住眼睛，用聽(tīng)聲音的方式判斷熱水瓶何時(shí)被灌滿了水。活動(dòng)結(jié)束后，請(qǐng)?jiān)搶W(xué)生說(shuō)明判斷理由。學(xué)生指出，水即將被灌滿時(shí)，熱水瓶會(huì)發(fā)出不一樣的聲音。其他學(xué)生也各抒己見(jiàn)，開(kāi)展激烈討論，學(xué)生對(duì)音高變化的探索便在不知不覺(jué)中開(kāi)始了。

在學(xué)習(xí)《空氣的熱脹冷縮》一課時(shí)，教材上有一個(gè)“比較空氣和液體熱脹冷縮的效應(yīng)，誰(shuí)更顯著”的問(wèn)題。教師往往用噴泉實(shí)驗(yàn)來(lái)啟發(fā)學(xué)生的思維，但因?yàn)榭諝馐强床灰?jiàn)的，再加上受慣性思維的束縛，學(xué)生總認(rèn)為是水自身受熱膨脹使得燒瓶?jī)?nèi)的水噴射而出。為此，筆者向?qū)W生出示兩個(gè)空熱水瓶，分別往瓶?jī)?nèi)灌入沸水，然后蓋上瓶塞。過(guò)了一會(huì)兒，只見(jiàn)其中一個(gè)瓶塞彈了起來(lái)。筆者請(qǐng)學(xué)生推測(cè)瓶塞彈起來(lái)的熱水瓶是因?yàn)樗b得太滿了還是水沒(méi)裝滿。學(xué)生異口同聲認(rèn)為是水裝得太滿了。筆者請(qǐng)一個(gè)學(xué)生上來(lái)查看熱水瓶的水位，結(jié)果該熱水瓶只裝了一半的水。此時(shí)，學(xué)生如墮煙海，思維陷入了谷底。筆者追問(wèn)學(xué)生：沒(méi)裝滿水的熱水瓶里除了水，還裝著什么？學(xué)生瞬間恍然大悟，原來(lái)是熱水加熱了熱水瓶?jī)?nèi)的空氣，空氣受熱膨脹頂起了瓶塞。

二、教具改進(jìn)助推科學(xué)探究——以金屬熱傳遞實(shí)驗(yàn)為例

萬(wàn)變不離其宗。吃透教材提供的科學(xué)原理，重新解讀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和概念建構(gòu)之間的關(guān)系是教具改進(jìn)的不二法寶。教師要以探究為核心，深入思考實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)傳達(dá)的科學(xué)信息對(duì)學(xué)生思維發(fā)展的影響和作用，找準(zhǔn)教具改進(jìn)的切入點(diǎn)，做出有針對(duì)性的改進(jìn)，更好地服務(wù)于探究。

在學(xué)習(xí)《熱是怎樣傳遞的》一課中，教材安排了“熱如何在金屬條、金屬片中傳遞”的實(shí)驗(yàn)。但這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在操作上存在一定的難度，很多教師在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，都用到了一種新型材料——溫變油墨。具體做法是，把溫變油墨均勻地涂在金屬條和金屬片上，熱量傳遞到哪里，油墨的顏色隨之改變。[2]從表面上看，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，熱傳遞動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的現(xiàn)象確實(shí)變得直觀明了。在學(xué)生的歡呼雀躍下，很多教師以為找到了終南捷徑，如獲至寶。但筆者認(rèn)為這個(gè)改進(jìn)值得商榷，因?yàn)樗麄兒雎粤艘粋€(gè)前提，即五年級(jí)的學(xué)生對(duì)溫變油墨的認(rèn)知是零，而有關(guān)溫變油墨的所有信息均來(lái)自教師的告知。這就相當(dāng)于問(wèn)題解決的同時(shí)又產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題，而這個(gè)新問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)同樣觸不可及。[3]

反思教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，金屬條熱傳遞實(shí)驗(yàn)之所以難操作、易失敗，主要在于實(shí)驗(yàn)材料的選擇上。首先，蠟燭油黏性不大，凝固起來(lái)又很快，而鐵絲和火柴之間的接觸面又太小，這都導(dǎo)致了火柴很難順利地粘在鐵絲上。找到了癥結(jié)所在，教師即可對(duì)癥下藥。筆者用鋼鋸條代替鐵絲，用飲料瓶蓋代替火柴，用豬油代替蠟燭油。因?yàn)殇撲彈l和塑料瓶蓋之間的接觸面比較大，而豬油的黏性又比蠟燭油好，問(wèn)題就迎刃而解了。同時(shí)，金屬片熱傳遞實(shí)驗(yàn)也可以如法炮制。筆者把熔化的豬油均勻地刷在奶粉罐的蓋子上，天冷時(shí)讓其自然凝固，天熱時(shí)放入冰箱中冷藏。使用時(shí)，將蓋子固定在鐵架臺(tái)上，用酒精燈加熱，即可觀察到豬油以熱源為中心向周圍快速熔化。用奶粉罐的蓋子代替金屬片，在于利用其凸起的邊沿，可防止豬油受熱后流到外面。另外，要想讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更顯著，還可在豬油里加入脂溶性色素。綜上所述，因?yàn)閷W(xué)生有豬油受熱會(huì)熔化的生活經(jīng)驗(yàn)，據(jù)此可輕松地判斷熱量的傳遞過(guò)程。

三、教具創(chuàng)新突破探究難點(diǎn)——以日食模擬實(shí)驗(yàn)為例

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要。教師要不唯教材論，敢于質(zhì)疑教材。通過(guò)“下水實(shí)驗(yàn)”，教師要反思實(shí)驗(yàn)易失敗或效果不理想的原因，找出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的癥結(jié)所在，探索實(shí)驗(yàn)裝置的改造和創(chuàng)新，有效突破教學(xué)難點(diǎn)。[4]

在學(xué)習(xí)《日食和月食》一課中，模擬實(shí)驗(yàn)是學(xué)生解構(gòu)日食形成原因的關(guān)鍵所在。教材建議用手電筒、乒乓球、玻璃球分別模擬太陽(yáng)、地球和月球，以三者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)解釋日食的形成原因（見(jiàn)圖1）。但筆者認(rèn)為教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在很大的缺陷，且不說(shuō)玻璃球因其透明性不適合模擬月球，用手電筒的光來(lái)模擬太陽(yáng)也不夠形象，更大的問(wèn)題在于這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在地球之外的太空來(lái)判斷日食的發(fā)生，還引入了本影、半影等對(duì)學(xué)生而言聞所未聞的新名詞。這超出了學(xué)生的思維發(fā)展水平，同時(shí)也不符合學(xué)生是在地球上觀察日食的事實(shí)。

有鑒于此，筆者對(duì)這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化重組。筆者先播放日食發(fā)生過(guò)程的視頻，請(qǐng)學(xué)生從中找出遮住太陽(yáng)的這個(gè)天體的具體特征。經(jīng)過(guò)討論交流，學(xué)生認(rèn)為這個(gè)天體是和太陽(yáng)一樣大的、圓的、黑的、不透明的、自西向東運(yùn)動(dòng)的。同時(shí)，也有學(xué)生認(rèn)為這個(gè)天體可能離地球很近，所以在地球上看起來(lái)很大。筆者追問(wèn)學(xué)生：符合這些特征的最有可能是哪個(gè)天體？學(xué)生認(rèn)為是月球。筆者出示一個(gè)一半涂黑的乒乓球，請(qǐng)學(xué)生判斷這能否模擬月球。學(xué)生認(rèn)為可以，而且指出涂黑的那一面要背對(duì)太陽(yáng)。筆者隨即把一個(gè)點(diǎn)亮的球形燈放在講臺(tái)上，學(xué)生馬上指出球形燈可以模擬太陽(yáng)。筆者追問(wèn)學(xué)生：那用什么來(lái)模擬地球呢？一陣沉寂之后，終于有學(xué)生指出人的眼睛可以模擬地球上的觀察者。在分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生很容易地就觀察到了日食發(fā)生的全過(guò)程。在全班匯報(bào)交流階段，筆者用一個(gè)接入電腦的攝像頭代替了人的眼睛，日食的發(fā)生過(guò)程就被更加直觀地投射到了大屏幕上。一套好教具成就一堂好課，改進(jìn)后的日食模擬實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)圖2）操作更簡(jiǎn)單、觀察更方便、現(xiàn)象更顯著，能幫助學(xué)生更好地解構(gòu)日食的產(chǎn)生原因。

佛跳墻和西湖醋魚(yú)是兩道名菜，前者采用多種名貴食材精心炮制而成，后者只是用普通的西湖草魚(yú)簡(jiǎn)單烹制而成，但兩者均達(dá)到了一個(gè)相同的境界——鮮。可見(jiàn)，珍饈美饌不一定非要用名貴食材。教師要像高明的廚師一樣，善于因地制宜、就地取材，用常見(jiàn)的、不起眼的甚至被丟棄的材料，信手拈來(lái)、推陳出新、變廢為寶，化腐朽為神奇，開(kāi)發(fā)出接地氣而又實(shí)用的教具，促進(jìn)探究，充實(shí)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2017：4.

[2]姚平.科學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn) 提高探究成效[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2015（6）：17.

[3]姜志強(qiáng).對(duì)高科技和數(shù)字化教具的冷思考[J].教學(xué)月刊·小學(xué)版（綜合），2016（5）：13.

[4]金亞軍.小學(xué)科學(xué)自制教具的研發(fā)[J].中國(guó)教師，2014（9）：29.

（浙江省江山市石門小學(xué) 324100）