小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)器材存在的問題及改進(jìn)建議

陳 靜

江蘇省蘇州高新區(qū)文昌實(shí)驗(yàn)小學(xué)校(215004)

小學(xué)科學(xué)課程作為義務(wù)教育階段課程,其宗旨是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[1],科學(xué)素養(yǎng)的核心是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。偉大的教育家陶行知先生說過“我們發(fā)現(xiàn)了兒童有創(chuàng)造力,認(rèn)識(shí)了兒童有創(chuàng)造力,就須進(jìn)一步把兒童的創(chuàng)造力解放出來”。解放創(chuàng)造力不僅要解放學(xué)生的頭腦,還要解放學(xué)生的雙手?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)就是既動(dòng)腦又動(dòng)手的實(shí)踐性活動(dòng),學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不僅可以培養(yǎng)觀察、比較、分析及實(shí)驗(yàn)操作的能力,還可以在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中獲得成就感,從而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣[2-3]。此外,實(shí)驗(yàn)活動(dòng)還能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,為日后科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)、生活中實(shí)際問題的解決打下良好的基礎(chǔ)[4]。

實(shí)驗(yàn)器材是科學(xué)課堂常用的教學(xué)工具,用其可以把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀地展示在學(xué)生面前。學(xué)生也能通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握,這比教師用口頭傳授的方式要深刻[5]。但是,在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可能面臨實(shí)驗(yàn)器材短缺、破損或者管理不善的問題,尤其是一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)校問題更加突出,因此有必要進(jìn)一步分析小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材面臨的具體問題和原因并提出合理的建議。

1 小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材面臨的問題及原因

1.1 實(shí)驗(yàn)器材的配備情況不理想

隨著國家對(duì)義務(wù)教育的大力扶持和城鄉(xiāng)義務(wù)教育一體化、現(xiàn)代化的創(chuàng)建,城鄉(xiāng)教育的差距在逐漸縮小,農(nóng)村小學(xué)在教育資源的配置上都得到了一定程度改善,如實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的建設(shè)及實(shí)驗(yàn)器材的補(bǔ)充都促進(jìn)了科學(xué)課堂的有效開展[6]。但一些學(xué)校仍然面臨科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材配備不理想的情況,原因主要有以下4點(diǎn):①實(shí)驗(yàn)器材需要大量的經(jīng)費(fèi)支持;②受限于現(xiàn)行采購制度,一些器材的申報(bào)、采購周期較長;③市面上現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材種類不夠豐富;④大量的實(shí)驗(yàn)器材也需要合理的空間加以儲(chǔ)存及管理。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材易損耗,影響實(shí)驗(yàn)開展

在教學(xué)過程中,小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材所面向的對(duì)象是全體在校學(xué)生,針對(duì)每一學(xué)期的科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,部分學(xué)校為了方便教學(xué)和簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)用具挑選環(huán)節(jié),會(huì)選擇整套訂購與課程相配套的科學(xué)實(shí)驗(yàn)工具箱,但會(huì)存在一些易耗損的器材或者單個(gè)損壞的零部件無法及時(shí)補(bǔ)訂的情況,這樣就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)課程的有序開展[7]。如在某一節(jié)實(shí)驗(yàn)課的開展過程中,前面幾個(gè)班級(jí)的學(xué)生在上課時(shí),實(shí)驗(yàn)器材數(shù)目充足且性能良好,實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行,到后面班級(jí)的學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)時(shí),一般就會(huì)存在實(shí)驗(yàn)器材損壞的情況,從而影響實(shí)驗(yàn)課程的有效開展。

1.3 實(shí)驗(yàn)器材雜亂,利用率不高

實(shí)驗(yàn)器材的雜亂主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)實(shí)驗(yàn)器材缺乏針對(duì)性。小學(xué)科學(xué)知識(shí)通常較為淺顯,課堂主要以激發(fā)學(xué)生興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)與探索問題的積極性、培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)探究能力為目標(biāo),課堂的設(shè)計(jì)也因此注重突出實(shí)驗(yàn)的生活化和趣味性,而部分學(xué)校的科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材直接采用中學(xué)物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材,缺乏趣味性,有些過于專業(yè)的實(shí)驗(yàn)器材不適合學(xué)生操作使用。

(2)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材管理效率不高。在課堂教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)器材的有效準(zhǔn)備和整理需要投入大量時(shí)間和精力,而現(xiàn)階段大部分小學(xué)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室管理員都是由科學(xué)教師兼任。由于小學(xué)科學(xué)教師所教班級(jí)較多,課務(wù)量較大,并且有的科學(xué)教師還兼任班主任等其他教學(xué)管理工作,科學(xué)教師在實(shí)驗(yàn)器材的整理上難免會(huì)力不從心,疏于合理化管理,因此實(shí)驗(yàn)器材缺乏合理有效的選擇和使用[8]。

(3)同一種類實(shí)驗(yàn)材料的重復(fù)性。部分教師忽略了對(duì)小學(xué)生科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知方式和科學(xué)自然觀的培養(yǎng),課前缺乏合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和改進(jìn),只是根據(jù)課本上所安排的實(shí)驗(yàn)器材去準(zhǔn)備,忽視了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材的可替代性及實(shí)驗(yàn)課程開展的有效性[9]。

2 小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材問題的改進(jìn)建議

工欲善其事必先利其器。針對(duì)以上小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材出現(xiàn)的問題,小學(xué)科學(xué)教師除了提高自身的科學(xué)素養(yǎng)和教學(xué)能力、精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)、培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣之外,還要能夠“利其器”,即完善實(shí)驗(yàn)器材。通過總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),筆者發(fā)現(xiàn)完善實(shí)驗(yàn)器材可以從開源和節(jié)流兩個(gè)方面進(jìn)行,具體地,在開源方面可以進(jìn)行自制或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材、借助互聯(lián)網(wǎng)使實(shí)驗(yàn)生活化;節(jié)流方面可以通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室器材的科學(xué)化管理加以實(shí)現(xiàn)。

2.1 自制或者改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材

自己動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)器材以及對(duì)原有實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行相應(yīng)的改裝為有效開展課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了保證。學(xué)生在參與自制或改裝實(shí)驗(yàn)器材的過程中,不再僅是個(gè)“觀眾”,而是親自參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和器材的制作,在獲得創(chuàng)造性勞動(dòng)成果所帶來喜悅的同時(shí),動(dòng)手操作能力也得到了一定的提高。在這一過程中,既可以幫助學(xué)生加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解,還可以解決實(shí)驗(yàn)器材的來源問題,可謂一舉多得[10-12]。

理想雖然很美好,但如何自制實(shí)驗(yàn)器材才是教學(xué)實(shí)踐中的難點(diǎn)。教師要不斷學(xué)習(xí)并嘗試動(dòng)手制作或者改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材,然后才能應(yīng)用到教學(xué)中,指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作。具體到教學(xué)中筆者主要采用了以下3種方法自制實(shí)驗(yàn)器材:

(1)從前人的教學(xué)中獲取已知的方法自制實(shí)驗(yàn)器材。如在教科版(2001版)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)實(shí)驗(yàn)課“不一樣的電路連接”的教學(xué)過程中,針對(duì)缺乏接線盒的情況,可以組織學(xué)生自己動(dòng)手制作,利用橡皮、塑料泡沫板或者木塊作為電路板,圖釘作為接線柱,然后讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)連接方式并記錄下連接圖,最后交流分享各自的接線盒。這種方式不僅能使學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)知識(shí),還能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和合作精神[13]。

(2)發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,從教學(xué)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材。針對(duì)教科版(2017版)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)的“空氣能占據(jù)空間嗎”這一課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì),筆者對(duì)課本中的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),用橫向切開一分為二的礦泉水瓶代替教材中的透明塑料杯來開展課本上的3個(gè)實(shí)驗(yàn)。這一過程既免去了對(duì)塑料杯進(jìn)行打孔的步驟,又避免了塑料杯的損壞,因?yàn)榇蚩椎乃芰媳瓨O易破損。在探究實(shí)驗(yàn)過程中,一方面可以通過擰松瓶蓋的方式來探究空氣流出的情況,另一方面,還可以通過讓學(xué)生擰開瓶蓋,對(duì)著瓶口吹氣的方式來代替原有的用氣筒對(duì)準(zhǔn)小孔進(jìn)行打氣的環(huán)節(jié),使得實(shí)驗(yàn)更易成功,增加趣味性的同時(shí),也使學(xué)生親身感受到空氣與我們息息相關(guān)。

(3)從專利文件中獲取自制實(shí)驗(yàn)器材的方法。專利文件提供了豐富的實(shí)驗(yàn)器材及教具,類型遠(yuǎn)超市面上常見的實(shí)驗(yàn)器材。專利文件詳細(xì)的記錄了實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)構(gòu)和組成,并提供了相應(yīng)的附圖,易于制作。由于對(duì)專利文件的實(shí)施僅限于自制且用于課堂教學(xué),因此也不存在專利侵權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)。從國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)提供的專利檢索及分析系統(tǒng)中可檢索到多達(dá)上百篇小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器相關(guān)專利,筆者將教學(xué)實(shí)踐中易于使用的專利文件進(jìn)行總結(jié)(見表1)。

表1 自制實(shí)驗(yàn)器材專利

通過制作上述專利中的裝置,一方面擴(kuò)充了實(shí)驗(yàn)器材的種類,使學(xué)生們體會(huì)到了如何通過原理或者現(xiàn)象來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);另一方面,教師也可以在制作過程中普及我國專利制度的基礎(chǔ)知識(shí),為日后學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造鋪路。

2.2 借助互聯(lián)網(wǎng)使實(shí)驗(yàn)生活化

“生活即教育”,實(shí)驗(yàn)也可以生活化。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,涌現(xiàn)出大量短視頻App,如較熱門的抖音、快手視頻,其中有不少的教師或?qū)＜以谏厦娣窒砀髯缘膶I(yè)知識(shí)和教學(xué)片段。一方面,教師和學(xué)生可以通過觀看這些短視頻發(fā)散學(xué)科思維,獲取相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí),并以此為啟發(fā)改進(jìn)自己的實(shí)驗(yàn)器材,使其更生活化、簡(jiǎn)單化。另一方面,教師除了可以發(fā)布短視頻,讓學(xué)生進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)[14],對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)器材較為簡(jiǎn)單易得的實(shí)驗(yàn),針對(duì)學(xué)生在課堂上因未帶實(shí)驗(yàn)器材或是時(shí)間有限等原因無法順利完成實(shí)驗(yàn)的情況,教師可以通過發(fā)布實(shí)驗(yàn)過程及注意事項(xiàng)類的短視頻,讓學(xué)生在課后進(jìn)行觀看學(xué)習(xí),并在家長的監(jiān)督下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,以此來鞏固課堂教學(xué)。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室器材的科學(xué)化管理

基于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材管理模式,小學(xué)科學(xué)教師可以借鑒一些高校實(shí)驗(yàn)室器材管理的辦法,對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行分類存儲(chǔ),并進(jìn)行器材標(biāo)號(hào),每一種實(shí)驗(yàn)器材都具有獨(dú)立的身份信息編碼,如條形碼或者二維碼,然后對(duì)器材的詳細(xì)信息進(jìn)行電子文檔匯總,如位置、數(shù)量等,最后上傳至云文檔,這項(xiàng)工作雖然前期需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力,但是有利于教師后期對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的查找使用,并能對(duì)缺失的器材進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充。

在信息技術(shù)快速化發(fā)展的今天,有條件的學(xué)校還可以建立一個(gè)數(shù)字化科學(xué)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái),如同電子圖書館,實(shí)驗(yàn)器材的借還可以通過刷師生的電子校園卡或是指紋來進(jìn)行,平臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記載師生對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材的借還情況,教師可根據(jù)器材的現(xiàn)存數(shù)量進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)給。這一有效的管理器材方式,為科學(xué)教師在實(shí)驗(yàn)器材的選擇和合理使用上提供了極大的便利,減輕整理實(shí)驗(yàn)器材工作負(fù)擔(dān)的同時(shí),也有效地提高了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率[8]。

總之,教師要改變觀念和方法為實(shí)驗(yàn)課堂的開展創(chuàng)造時(shí)間和空間,結(jié)合學(xué)校實(shí)際的實(shí)驗(yàn)器材情況,依據(jù)學(xué)情和教學(xué)目標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行合理的改進(jìn),以提高課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性,積極研究并學(xué)習(xí)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù),使之更好地為小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)提供便利,從而提升教學(xué)的有效性。