科學(xué)課巧用DIY教具有效提升學(xué)生思維能力

徐心田

俄國教育學(xué)家烏申斯基說過：“兒童一般是依靠形象、色彩、聲音和觸覺來思考的?！痹谛W(xué)科學(xué)的日常教學(xué)活動(dòng)中，教師經(jīng)常會(huì)根據(jù)學(xué)生的需求自制教具來輔助教學(xué)。精心設(shè)計(jì)、巧妙搭配、適時(shí)呈現(xiàn)這些教具，有利于啟發(fā)學(xué)生產(chǎn)生思路或設(shè)計(jì)出解決問題的方案，讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)，完成思維由低到高的飛躍。本文分析了現(xiàn)階段DIY教具設(shè)計(jì)和使用存在的問題，并且針對(duì)問題提出了三種解決策略，可以有效促進(jìn)學(xué)生思維能力的提升。

一、DIY教具設(shè)計(jì)和使用中存在的問題

（一）沒有激趣——缺乏創(chuàng)意

片段一：在《點(diǎn)亮小燈泡》的教學(xué)過程中，為了激發(fā)學(xué)生的探究興趣，教師出示了一個(gè)自制手電筒，讓學(xué)生思考制作手電筒需要哪些材料，從最簡單的電器入手，引導(dǎo)學(xué)生思考電器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。但是，本課的授課對(duì)象是四年級(jí)的學(xué)生，由于在生活中經(jīng)常接觸電子產(chǎn)品，他們對(duì)各種各樣的電器并不陌生。手電筒缺乏創(chuàng)意，并不能讓學(xué)生產(chǎn)生濃厚的探究興趣。

（二）沒有解疑——過于抽象

片段二：在《光的行進(jìn)》的教學(xué)過程中，為了幫助學(xué)生理解小孔成像的原理，教師利用紙杯和保鮮袋制作了一個(gè)小孔成像盒，選擇蠟燭作為發(fā)光物體，通過讓學(xué)生觀察蠟燭在保鮮袋上呈現(xiàn)的像，掌握小孔成像的現(xiàn)象及原理。這種小孔成像盒可以清晰地呈現(xiàn)蠟燭的倒像，但是無法清晰地呈現(xiàn)物距、像距與像的大小之間的關(guān)系，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的思考很難深入。

（三）沒有留白——產(chǎn)生定勢

片段三：在《搭支架》的教學(xué)過程中，為了簡化搭建過程，教師向?qū)W生直接出示了一個(gè)自制高塔，大量利用三角形支架并且選用最容易操作的吸管和大頭針作為支架和連接物，展示了三角形支架最穩(wěn)固的原理，極大地提高了課堂效率。但是，一開始就把作品完整地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，沒有給學(xué)生留思考的空間，讓學(xué)生的思維產(chǎn)生了定勢，最后搭建出來的高塔也缺乏個(gè)性。

二、DIY教具設(shè)計(jì)和使用的優(yōu)化

（一）聚焦學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)思維由表及里發(fā)展

興趣是科學(xué)探究的內(nèi)驅(qū)力。充滿創(chuàng)意的教具可以激發(fā)學(xué)生的探究欲望，讓學(xué)生對(duì)事物的內(nèi)在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生濃厚的興趣，促進(jìn)思維由表及里發(fā)展。針對(duì)片段一中教具存在的問題，教師進(jìn)行了改進(jìn)。

首先，增加教具的趣味性。教師把手電筒換成了學(xué)生更感興趣的摩天輪，用五顏六色的瓶蓋和小木棍做框架，加上LED彩燈和馬達(dá)等原件組成的簡單電路，制作出了一個(gè)會(huì)發(fā)光會(huì)旋轉(zhuǎn)的摩天輪。

其次，基于教具讓問題引領(lǐng)思維。教師創(chuàng)造了一個(gè)以摩天輪為主題的問題情境。通過讓學(xué)生思考“如何讓摩天輪亮起來、如何在電路中加入開關(guān)、如何讓摩天輪轉(zhuǎn)起來”這三個(gè)主要問題，用問題驅(qū)動(dòng)探究活動(dòng)。

最后，通過提問引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)。讓學(xué)生利用簡單電路的知識(shí)嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)摩天輪，做到學(xué)以致用。接著，引導(dǎo)學(xué)生從方案可行性、材料使用合理性、作品完成度等多個(gè)角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

像摩天輪這樣富有創(chuàng)意且貼近生活的教具不但可以激起學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生充滿探究熱情，同時(shí)也能讓學(xué)生從教具的表面思考其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，通過對(duì)教具的摸索發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，探究新知。

（二）厘清疑點(diǎn)脈絡(luò)，促進(jìn)思維由淺入深發(fā)展

科學(xué)探究是一個(gè)螺旋上升的思維過程，在深入探究的過程中會(huì)出現(xiàn)很多的疑點(diǎn)障礙，讓學(xué)生淺嘗輒止。直觀的教具可以讓抽象的概念簡單化，促進(jìn)思維由淺入深地發(fā)展。針對(duì)片段二中教具存在的問題，教師進(jìn)行了改進(jìn)。

首先，讓教具呈現(xiàn)的現(xiàn)象更直觀。教師把小孔成像盒換成小孔成像探究裝置，用硬板紙制作了一個(gè)軌道，在軌道上標(biāo)好刻度，兩邊分別放置發(fā)光物體和光屏，軌道中間放置鉆了小孔的紙板。

其次，基于教具讓思維可視化。改進(jìn)后的小孔成像裝置，紙板孔的大小可以調(diào)整。發(fā)光物體采用英文字母“F”的LED燈，便于觀察光屏上像左右上下之間的位置變化。光屏上貼有方格紙，讓學(xué)生可以通過數(shù)格子記錄像的大小變化。

最后，整理數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生分析。通過比較數(shù)據(jù)，讓學(xué)生歸納出像的大小、方向和物距、像距、孔的大小之間的關(guān)系。在探究過程中，增加學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的敏銳度，培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)的習(xí)慣。

像小孔成像裝置這樣的教具不但可以展示事物之間的規(guī)律，而且可以讓學(xué)生的思維可視化。教師可以通過這樣的教具了解學(xué)生的思維走向，幫助學(xué)生厘清疑點(diǎn)脈絡(luò)，讓學(xué)生的思維向更深處延展。

（三）挖掘留白空間，促進(jìn)思維由同到異發(fā)展

科學(xué)教育的核心是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。教具設(shè)計(jì)的初衷是為了啟發(fā)學(xué)生，而不是將學(xué)生的思維困住。教師設(shè)計(jì)的教具要靈活多變，給思維留白，促進(jìn)思維由同到異發(fā)展。針對(duì)片段三中教具存在的問題，教師進(jìn)行了改進(jìn)。

首先，提供開放性的教具。教師沒有直接出示搭建好的高塔，而是給學(xué)生提供多樣且結(jié)構(gòu)化的材料讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)。教師在原有的吸管和大頭針的材料基礎(chǔ)上增加小木棒、橡皮筋、膠帶等材料。

其次，基于教具讓學(xué)生獨(dú)立思考。學(xué)生在把圖紙上的設(shè)計(jì)變成真實(shí)的高塔時(shí)，會(huì)遇到一些技術(shù)性的問題，教師可以在學(xué)生嘗試失敗之后出示自制高塔，展示用料和制作過程的視頻，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)連接、加固的方法。

最后，靈活組合激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造。綜合各項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按照學(xué)生自己的設(shè)計(jì)意圖完成高塔的搭建。搭建完成后按照美觀程度、用料多少、承重力、高度綜合打分，小組間選出綜合得分最高的高塔。

這樣開放性的教具為學(xué)生提供了多種選擇，促使學(xué)生多角度思考，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，迸發(fā)創(chuàng)造火花。教師要善于利用教具挖掘留白空間，培養(yǎng)學(xué)生從不同的角度思考，別出心裁地解決問題。

DIY教具是在傳統(tǒng)教具的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使其更具有趣味性、更直觀、更能給予學(xué)生創(chuàng)作的空間，是傳統(tǒng)教具的延伸?？茖W(xué)探究過程中正確設(shè)計(jì)和使用DIY教具，可以激發(fā)探究興趣、厘清疑點(diǎn)障礙、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師在設(shè)計(jì)和使用DIY教具時(shí)要以學(xué)生為中心，啟發(fā)學(xué)生全方位、多角度思考，讓學(xué)生能夠在有限的時(shí)間內(nèi)完成思維的深度進(jìn)階。