小學(xué)科學(xué)教具創(chuàng)新的策略與方向

鄭州師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院(450000) 賀玉婷 樊秋瑜

1 小學(xué)科學(xué)教具創(chuàng)新的意義

2017年版《全日制義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出：“在小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)中，必須創(chuàng)造多種機(jī)會(huì)讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究?！笨茖W(xué)教具在課堂中的運(yùn)用促進(jìn)了科學(xué)探究過(guò)程的實(shí)施。但在課程改革的大背景下，學(xué)生對(duì)探究性、研究性學(xué)習(xí)的需要已經(jīng)不能被已有的科學(xué)教具所滿足，這就需要教師去創(chuàng)新更能符合課堂教學(xué)的教具，轉(zhuǎn)變舊的教學(xué)方法和教學(xué)思路，更加深入的學(xué)習(xí)科學(xué)理論知識(shí)，運(yùn)用新的教學(xué)思想和創(chuàng)新性的教學(xué)思維豐富自己，從而更好的實(shí)踐新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的“科學(xué)知識(shí)”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度”“科學(xué)技術(shù)社會(huì)與環(huán)境”的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新思維能力。因此，科學(xué)教具的創(chuàng)新也在無(wú)形中提升了教師自身的教學(xué)能力和專業(yè)素養(yǎng)。

1.1 小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教具有利于教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對(duì)于小學(xué)科學(xué)課程，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)最有效的方法。在教學(xué)過(guò)程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有些傳統(tǒng)的教材中配備的教具并不適用于我們的課堂，有些教具不能明顯的展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)變化，具有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的問(wèn)題。有些教具存在一定的局限性，并不完全與所學(xué)理論知識(shí)相對(duì)應(yīng)，從而使教師教學(xué)受到阻礙。沒(méi)有合適的教具，教師只能口頭講授知識(shí)或原理，很難激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在做《檢測(cè)導(dǎo)體與絕緣體》的實(shí)驗(yàn)中，教材配備的教具是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，但該電路沒(méi)有辦法對(duì)非純凈水、人體、大地進(jìn)行檢測(cè)，且對(duì)于一些內(nèi)阻較大的物體也會(huì)被檢測(cè)為絕緣體。在這種情況下，就需要教師去創(chuàng)新并制作新型可行的教具。教師可以利用音頻振蕩電路制作一個(gè)檢測(cè)導(dǎo)體與絕緣體的裝置，通過(guò)聲光來(lái)顯示物體的導(dǎo)電能力，讓學(xué)生更加清楚的掌握導(dǎo)體與絕緣體的理論知識(shí)，使學(xué)生親身經(jīng)歷知識(shí)的實(shí)踐過(guò)程，從而有效的學(xué)習(xí)新知識(shí)。

1.2 小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教具有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

小學(xué)科學(xué)教學(xué)側(cè)重于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，教學(xué)工具便是開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要物質(zhì)條件。在教學(xué)中恰當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生參與教具與學(xué)具的創(chuàng)新制作，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力很有幫助。例如，在講授“太陽(yáng)系模型”的相關(guān)知識(shí)時(shí)，在授課前，教師可以讓學(xué)生以小組為單位開動(dòng)腦筋設(shè)計(jì)并制作一個(gè)他們認(rèn)為的太陽(yáng)系家族。在課堂上，引導(dǎo)學(xué)生積極分享創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念，以及他們的制作過(guò)程和制作經(jīng)驗(yàn)，并及時(shí)向?qū)W生講解太陽(yáng)系成員的位置排列、大小比例等知識(shí)。通過(guò)太陽(yáng)系模型的創(chuàng)新制作，不僅能夠幫助教師了解到學(xué)生對(duì)這一知識(shí)的潛意識(shí)，有效地向?qū)W生傳輸新知識(shí)，而且能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

1.3 小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教具有利于教學(xué)效果的提升

對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，身心尚未發(fā)育成熟，對(duì)未知事物充滿好奇，容易被吸引注意力。小學(xué)科學(xué)教師可以依據(jù)教材內(nèi)容，改良傳統(tǒng)的無(wú)趣的科學(xué)教具，制作出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象神奇的創(chuàng)新型教具，以此來(lái)吸引學(xué)生的眼球，提高課堂氛圍的活躍度，豐富課堂內(nèi)容和表現(xiàn)形式。例如，在有關(guān)《磁鐵》的教學(xué)過(guò)程中，教師可以用青蛙王子的故事作為教學(xué)背景，利用磁鐵能隔物吸鐵的性質(zhì)，制作兩個(gè)人物“王子”和“公主”，利用磁鐵同極相斥的性質(zhì)，制作會(huì)跳高的“青蛙”，以此來(lái)吸引學(xué)生的眼球。通過(guò)提問(wèn)的方式，激起學(xué)生的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生思考教具的原理，使教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效率大幅度提升。

創(chuàng)新型的科學(xué)教具能夠提高教學(xué)內(nèi)容的直觀性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，促進(jìn)其創(chuàng)新思維的產(chǎn)生，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，幫助學(xué)生將理論與實(shí)際相結(jié)合。能夠有效的調(diào)動(dòng)課堂氛圍，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，使教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)形式更加豐富。

2 小學(xué)科學(xué)教具創(chuàng)新的基本原則

小學(xué)科學(xué)教具的創(chuàng)新需要教師發(fā)揮自身的想象力和創(chuàng)造力，但同時(shí)也要遵循以下基本原則。

2.1 安全性原則

科學(xué)教具的創(chuàng)新與制作必須遵循“安全第一”的原則，提高傳統(tǒng)教具的安全性及耐用性，將安全放在首位，才能更好的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，才能在原有的科學(xué)教具上取得更好的突破與實(shí)踐。

2.2 科學(xué)性原則

科學(xué)教具的制作必須要有科學(xué)原理作支撐，與小學(xué)科學(xué)教材上的科學(xué)知識(shí)相結(jié)合，將理論知識(shí)通過(guò)科學(xué)教具直觀的表達(dá)出來(lái)，幫助學(xué)生理解書本上的科學(xué)知識(shí)，掌握科學(xué)探究方法。如果創(chuàng)新型的科學(xué)教具出現(xiàn)了科學(xué)謬誤，將會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生誤導(dǎo)。

2.3 實(shí)用性原則

小學(xué)科學(xué)教具的作用就是應(yīng)用于教學(xué)，服務(wù)于教學(xué)，所以，創(chuàng)新型的科學(xué)教具不能脫離其教學(xué)性，要與學(xué)生的教育教學(xué)以及學(xué)生的知識(shí)探究相符合。制作一件創(chuàng)新教具，如果它不能用在小學(xué)科學(xué)課的課堂上，也就失去了存在價(jià)值和意義。所以，教師要對(duì)教學(xué)大綱、教材內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)有深刻的理解和把握，而且要具備較高的知識(shí)水平和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

2.4 簡(jiǎn)易性原則

從心理學(xué)的角度來(lái)看，人的大腦發(fā)育有一定的生物進(jìn)程。小學(xué)生的大腦發(fā)育尚不完全，認(rèn)知水平具有一定的局限性，所以小學(xué)科學(xué)教具的創(chuàng)新要基于小學(xué)生的思維認(rèn)知水平，以簡(jiǎn)單易操作為主，不宜做的太復(fù)雜。但簡(jiǎn)易性原則并不意味著要排除一些較高端，新穎的技術(shù)?？茖W(xué)教具最好以簡(jiǎn)單易懂的方式呈現(xiàn)，并且能夠在小學(xué)生的操作能力下。

2.5 經(jīng)濟(jì)性原則

小學(xué)科學(xué)教師在對(duì)傳統(tǒng)教具改良或創(chuàng)新時(shí)，要因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，充分利用現(xiàn)有的資源，就地取材，巧用多種廢舊物品等生活中易得的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，樹立科學(xué)源于生活的理念。在創(chuàng)新的同時(shí)，也要考慮到它的經(jīng)濟(jì)環(huán)保性能，使創(chuàng)新出來(lái)的教具更加平民化，能夠推廣使用。

3 小學(xué)科學(xué)教具創(chuàng)新的方向

3.1 從制作材料方面創(chuàng)新

同樣一種教具，采用不同的制作材料進(jìn)行制作，所達(dá)到的教學(xué)效果也會(huì)大相徑庭。要想設(shè)計(jì)一件創(chuàng)新的教具，前提便是選取合適的制作材料。一方面，小學(xué)科學(xué)教師要善于發(fā)現(xiàn)生活中的實(shí)驗(yàn)材料，利用生活中的物品或廢棄物等，使課堂與生活接軌，能夠很好的樹立學(xué)生“科學(xué)源于生活”的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生“廢物利用”的環(huán)保節(jié)約精神和創(chuàng)新思維。另一方面，合適的制作材料會(huì)給整個(gè)教具加分，例如超輕黏土、橡皮泥的采用，會(huì)比畫出來(lái)的二維模型更加生動(dòng)、具體、直觀，也更具有藝術(shù)的氣息。同時(shí)，學(xué)生的一些拼裝玩具、樂(lè)高、積木等，這些可塑性較高的制作材料也可以被有效的利用起來(lái)制作創(chuàng)新教具。

3.2 從制作方法方面創(chuàng)新

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，教具的制作方法也在逐漸變得豐富，教師可以利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)并制作教學(xué)所需要的教具。比如3D建模和打印技術(shù)的推廣使用，教師可以利用3D建模軟件設(shè)計(jì)并制作教具，不僅可以擺脫傳統(tǒng)的教具制作方法的限制，而且還為教師制作教具提供了很大的創(chuàng)作空間。當(dāng)然，這要求科學(xué)教師具有扎實(shí)的知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)，以及創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想，只有這樣才能在制作方法上創(chuàng)造出設(shè)計(jì)巧、工藝精、效果好的創(chuàng)新教具。同時(shí)，面對(duì)實(shí)驗(yàn)探究類課程的教具，教師要熟知實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)步驟，從原理出發(fā)，通過(guò)不同的制作方法、展示方法，得到不同的教具。

3.3 從表現(xiàn)形式方面創(chuàng)新

在數(shù)字時(shí)代的大背景下，小學(xué)科學(xué)課堂中使用的現(xiàn)代教育技術(shù)越來(lái)越多，課堂學(xué)習(xí)環(huán)境也正在被以通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主的信息技術(shù)悄然改變著。從過(guò)去的投影機(jī)，到現(xiàn)在的交互式電子白板，從過(guò)去傳統(tǒng)講授型的課堂教學(xué)，到現(xiàn)在自主探究的虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)的在線學(xué)習(xí)，處處都體現(xiàn)出技術(shù)優(yōu)化教與學(xué)的過(guò)程與結(jié)果，以及技術(shù)支持有效學(xué)習(xí)的特征和面貌。在這種時(shí)代大背景下，小學(xué)科學(xué)教師更要走在時(shí)代發(fā)展的前沿，靈活運(yùn)用這些信息技術(shù)教具可以使科學(xué)課堂煥然一新。比如在觀察類的理論或?qū)嶒?yàn)教學(xué)中，采用視頻或圖片編輯、整合記錄每次的觀察結(jié)果來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的畫表記錄特征所取得的教學(xué)效果要拔高一個(gè)層次，并且能夠重點(diǎn)突出教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生的觀察更有效。

現(xiàn)代虛擬AR/VR技術(shù)也發(fā)展迅速，這些新興的現(xiàn)代教育技術(shù)也可以作為教具，為教師的教學(xué)提供方便。比如有些VR軟件可以成為模型類的教具，讓學(xué)生更立體、形象、真實(shí)的感受物體的形狀和結(jié)構(gòu)。在“觀察小動(dòng)物”時(shí)，教師便可以采用這種技術(shù)，來(lái)替代制作模型教具，使學(xué)生的觀察更具體準(zhǔn)確。再比如“探究食物的消化過(guò)程”時(shí)，也可以采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓學(xué)生更加清楚的知道食物經(jīng)歷的“旅程”，同時(shí)，也使得教學(xué)效果更顯著。

4 小學(xué)科學(xué)教具創(chuàng)新的策略

教師在對(duì)小學(xué)科學(xué)教具進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)，可以采用靈感突現(xiàn)法、類比法、頭腦風(fēng)暴法等多種方法進(jìn)行思考和創(chuàng)新，可以跟據(jù)STEAM教育的理念，以科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Arts)、數(shù)學(xué)(Mathematics)為創(chuàng)新工具，靈活運(yùn)用這些方法和工具對(duì)教具進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和精心制作。

小學(xué)科學(xué)教具創(chuàng)新的具體參考步驟如下。

4.1 研究教材，分析教具

創(chuàng)新教具的根本依據(jù)是教材及教學(xué)目標(biāo)，只有吃透教材，明確教學(xué)目標(biāo)，深諳教學(xué)內(nèi)容，才能使創(chuàng)新出來(lái)的教具更成功，更具有價(jià)值，否則，創(chuàng)新出來(lái)的教具就失去了教學(xué)的意義。教師要全面理解教材中的基本概念，熟知教材基本概念中所蘊(yùn)含的科學(xué)原理，從而為改良或創(chuàng)新教具打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。另外，除了這些理論基礎(chǔ)，倘若有傳統(tǒng)教具做支撐，教師也要將傳統(tǒng)教具理解通透，分析出傳統(tǒng)教具的利弊后，才能更好的在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。研究教材及傳統(tǒng)教具可以使教師深度思考，為創(chuàng)新思維尋找一些突破口，同時(shí)，也為教具的進(jìn)一步研究做好鋪墊。

4.2 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題

通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，發(fā)掘哪些教學(xué)內(nèi)容需要做教具會(huì)使教學(xué)效果更好，或傳統(tǒng)教具在教學(xué)實(shí)踐中有哪些漏洞與不足，可以幫助教師確定創(chuàng)新教具的背景及創(chuàng)新的意義，打開研究的大門。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是解決問(wèn)題的開端，也是創(chuàng)新教具的關(guān)鍵所在。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，教師要運(yùn)用理論知識(shí)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的思考，始終圍繞教學(xué)目標(biāo)和科學(xué)概念展開，尋求解決辦法及創(chuàng)新點(diǎn)。

4.3 創(chuàng)意設(shè)計(jì)，制作完善

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并有了創(chuàng)新思路后，就要開始對(duì)教具有一個(gè)整體的設(shè)計(jì)。成功教具的創(chuàng)新點(diǎn)有很大一部分是來(lái)源于設(shè)計(jì)的“巧”，既將教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)的直觀全面，又具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作材料巧妙，操作方便的優(yōu)點(diǎn)。所以，創(chuàng)意的設(shè)計(jì)很重要，教師既可以將設(shè)計(jì)圖精確的繪制出來(lái)，也可以在頭腦中構(gòu)思出整體的結(jié)構(gòu)。通過(guò)選取合適的材料，將設(shè)計(jì)制作出來(lái)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行完善和修改，使得教具的效果明顯，安全可靠。

4.4 實(shí)踐應(yīng)用，完善改良

一般能被廣泛推廣的創(chuàng)新教具，一定是在教學(xué)實(shí)踐中多次進(jìn)行打磨及調(diào)試，在不斷改進(jìn)的過(guò)程中逐漸完善的。因此，將教具制作好后，教師更要反復(fù)試驗(yàn)，使其效果最優(yōu)化。然后，在教學(xué)過(guò)程中征求學(xué)生的意見和看法，及時(shí)進(jìn)行教具的調(diào)整與完善，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

最后，在教具趨于完備時(shí)，要對(duì)它進(jìn)行藝術(shù)加工，使其外觀美化，吸人眼球，同時(shí)要為它制作一個(gè)小名片，對(duì)它的名稱、功能及使用方法進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。