自制教具在科学课中的开发与探究

 一、我们的思考     

 随着新一轮课程改革的实施，全国各地的教育工作者都在如火如荼地加入到这一行列中。小学科学课程也以全新的面貌展现在科学教师的手中。科学教师急需与新课程相配套的教具，然而按照国家目录配备的一些实验器材已不能适应新课程改革的需要，因此自制教具在小学科学课中的开发与探究是一项非常迫切的任务。      

课程改革的需要。科学课程标准指出：“科学课程是实践性很强的课程，教师需带领和指导学生做大量的观察实验、动手操作等活动。为落实《标准》的要求，学校应为教师自制教具和学具提供物力和财力保障，支持教师搞好教学工作。建议有条件的学校在原有自然实验室的基础上设置科学参考书籍、图册、图片，各种常用工具和制作材料，学生搜集来的各种废旧包装容器，小生物角、沙盘模型及学生制作的各种标本。此间科学教室既作为实验室，又作为学生'动手做'的活动场所，也是工具库、材料库及成果展览室，是孩子们科学活动的天地。”因此自制教具的开发与探究是对新课程教育理念的贯彻。同时，我了解到，教育部十分重视自制教具的开发。从一九八六年来，共举办了五次全国性的自制教具评选会，教育部还按科技成果颁发获奖书，树立典型指导全国的自制教具活动开展。      

自制教具在教学中的作用。自制教具不但改进现有的教学仪器，开发新的教学仪器，提供新的创意，使教学仪器适应新课程实验教学的需 要，在教学过程中有着自身不可估量的作用。而且可以提高学生的科学素养，对倡导自主学习、探索性、研究性学习的落实提供了一条切实可行的途径。同时还为培养师生的创新精神，师生的动手能力，发扬自力更生精神提供了一条有效途径。是一种富有创造性的科技实践活动。 

学校实际的需求。由于我校地处城乡结合部，学校教具严重不足，有些塑料教具已老化，不能适应新课程改革的需要，因此教具的开发还可以弥补学校教具的不足，通过自制教具解决购置仪器经费的不足，实现低成本无成本做实验。作为学校科技辅导员的我，不仅关注目前国内外有关教具开发的一些理论知识和实践经验，也在这几年身体力行，同时我对小制作、小发明较感兴趣并有一定的爱好，自制教具正好发挥了自身的优势。

二、开发的策略      

自制教具不但适合教师制作，还适用于学生自制学具，它是对常规仪器补充。我从四至六年级120名学生的问卷调查中知道95%的学生非常喜欢动手制作、3%的学生较喜欢，2%的学生不喜欢。以上数据表明大多数学生对此兴趣很浓，那么该如何在小学科学课中开发与探究？

（一）教学中的有心者     

记得《教师博览》杂志中讲到“教师的智慧来自哪里？智慧来自敬业，如果把教育当作一种维护生计的手段，养家糊口的一种职业，由此带来的是情感上的冷漠和无奈，工作上的应付和松懈，也就没有什么激情，谈不上什么创造。”我虽然不是智慧型的教师，但我是教学中的有心者，会在课堂中及时记录孩子们在实验操作、探究活动过程中碰到的困难并进行反复思考，也会在听课时记录上课教师在活动材料、教具、教学设计等方面安排的合理性。这些为我们制作和改进教具积累了丰富的素材。

如前年在我们区镇安小学举办的市科学课研讨会上，我们听了一堂科教版三上《各种各样的液体》。上课教师把科教版《各种各样的液体》和苏教版《认识液体》的内容进行了整合，为了探究蜂蜜、油、洗洁精、牛奶四种液体的流动性，他自制了用于倾倒四种液体的斜面，让孩子们把四种液体沿着斜面倒下来，看谁先到达终点来比较液体的粘稠性。虽然这位教师极力引导学生在倾倒液体时要注意液体量的多少、时间等因素的控制，但由于四种液体不可能是同一个人同时沿着斜面倒下去，四人小组的合作又不十分理想，从而导致了实验效果不明显。在以后的几天里，我们思索着如何制作一个液体流动性比较演示器来克服以上的缺点。      

学生为了制作学具也成了学习中的有心者。每次的外出活动，我们总是非常珍惜，收集罕见的植物叶子、捕捉一些动物（当然我教育学生国家保护动物是不能乱捕的）做标本等。一条长相怪异的小动物、不知名的植物，只要他们不了解的都会拿到我处。每当我也不知道时，孩子们则和我一起到处查找资料或请教别人。孩子们“逼”着我做教学中的有心者，我也“逼”着他们做学习中的有心者。下图是我们一起在海边收集的海螺、珊瑚、贝壳、山上的竹鞭、岩石、煤等矿物和自制的蟾蜍浸制标本等。

（二）制作中的探究者      

有人说作文是改出来的，这句话用在制作自制教具中也恰当不过了。制作教具的过程就是一次不断探究、不断改进、不断提高的过程。我们主要从以下两条途径进行开发与探究。

 1、从自制教具特性进行开发    

（1）适用性特性。自制教具首先要适用，具有明确的教学目的，符合学生的认知规律和学生年龄特征的身心发展规律，同时要从科学课程和教学需要的实际出发。如我们在教学《黄土高原》时，碰到了我们江南孩子少见的黄土及黄土高原的植被情况的难题。为了使孩子们对黄土的土质及水土流失现象有个感性的认识，一方面我们委托别人从外地带来黄土，另一方面我们制作了水土流失模拟演示器。 有了黄土，孩子们可以通过眼睛观察、用手捏等方法来认识黄土的土质。有了水土流失模拟演示器，孩子们可以通过演示来比较三个不同自然环境（植被茂盛的草皮、没有植被的黄土、光秃秃的山坡）的水土流失情况。通过教具的演示，孩子们惊喜发现草皮下的接水盘中的水最少，泥土几乎没有，黄土下的接水盘中的水最多并伴有大量的泥沙。水土流失模拟演示器把水和土的流失情况进行量化，使江南孩子了解水土流失现象的严重性，从而懂得了植树造林的意义。              

（2）直观性特性。使用教具辅助教学，其目的是直观，便于学生观察、理解和记忆，它给学生以感性的、形象而具体的知识，有助于提高学生学习的兴趣，所以自制教具要遵循直观性特性，要简单明了、便于操作。如拱桥斜拉索桥比较演示器就是非常直观形象的自制教具，它看上去就是一座斜拉索桥，两座桥墩是由废旧的铝合金制成，斜拉索由细绳做成，桥面两侧安装着两根拉链，当需要拱桥时，只需在桥面两侧拉开拉链，放上钩码就能比较谁承受的力多。多么直观、多么形象，操作也方便。         

（3）探究性特性。科学学习要以探究为核心，探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。自制教具要充分考虑到是否适合学生的课内外探究。如科学课三下《沉与浮》单元中的最后一个活动是制作我们的“潜艇”，当孩子们在课内制作完自己的潜艇后。课外，激情高昂的他们又探究着如何把潜艇改成其他的物体，如改为用滴管、彩色塑料纸等做成的芭蕾女，孩子们只要挤压一下装水的可乐瓶，芭蕾舞女就“跳着优美的舞蹈”沉到水中。    

（4）廉价性特性。自制教具的目的是为了提高教学质量，使“教”与“学”双边活动能顺利进行，所以必须考虑经济性。这就要求我们平时要眼勤、手勤，时刻留意在生活和工作中身边那些自制教具所需的废旧材料，如冰淇淋盒子、可乐瓶、酸奶盒、果冻盒等及时收集整理。在制作教具时，可以不买的材料尽量不买，从经济的角度出发，尽可能少花钱、多办事。这样既能调动学生关注身边废旧物品的积极性，培养学生艰苦奋斗精神，又能变废为宝，可谓一举多得。如果冻盒做昆虫盒、橡皮筋做乐器等。                    

（5）创造性特性。教具要不断有新创意，可以说它是自制教具的灵魂。如《热传导》实验教具诞生就是孩子们上了《食物的营养》后的启发：“猪油是脂肪，有点粘粘的，烧一烧会融化„„”。课后，我们突发奇想，用猪油代替凡士林进行实验，用火柴棒蘸少许常温下已冻结的猪油，然后依次往铁丝上粘。轻轻一点，果然粘在了上面，方法简单、操作方便。用食用油代替凡士林，不仅解决了材料难以寻找的麻烦，而且效果相当明显， 很有创意。

2、从制作教具的常规方法上进行探究     

（1）不同材料的制作方法。不同的材料有不同的制作方法，使用的工具也不一样，如玻璃教具、木质教具、模型教具等。它们制作的方法不同、工具也不一样，在制作时，既要让孩子们学会使用不同的工具，又要让他们学会用不同的方法制作不同材料的教具。     

（2）修复法：指修复破损的仪器设备。学生在具备一定自制教具经验的基础上，对学校现有破损仪器设备进行维修，也是学习制作教具的一种有效方法。如简单机械实验盒中的塑料螺丝、塑料齿轮的裂缝可以通过502、AB等胶水进行粘合。     

（3）仿制法。指仿照现有的仪器设备制作，包括从形态和结构上进行仿制。有的仪器结构简单，可以仿照制作，以弥补教学仪器之不足。如一些动物的骨骼标本、浸制和剥制标本等可以让学生仿制。     

（4）改进法。指改进现有不完美的仪器设备，包括从形态、结构、工艺、功能等方面改进。我们用找“功能缺陷”的方法，发现目前静电实验使用的玻璃棒和橡胶棒功能单一、不方便做实验。学生通过改进后，在玻璃棒的一端安装橡胶棒，使一根棒具有两种实验功能，实验方便易行。又如针对镊子不容易夹住砝码的问题，我们对镊子进行改进，把镊子的前端留有凹槽，凹槽的大小刚好套住砝码为准。

   （三）课改中的应用者    

科学课程标准中的前言部分指出：在小学阶段，儿童对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望，他们乐于操作具体形象的物体，这一时期是培养科学兴趣、体验科学过程、发展科学精神的重要时期。自制教具的制作就是为了解决教学中的重点和难点，便于孩子们对科学知识更好的理解和应用。如固体体胀演示器，在原有教材和科学教材中都用铜球套铁环来比较铜球受热后的体积膨胀，从而说明固体具有热胀冷缩的性质，而现有实验室的仪器配备只有两套，这个实验只能变成演示。孩子们“热热闹闹”观赏完实验后就塞给他们一个所谓的科学结论。为了使孩子们体验科学过程，我们自制了固体体胀演示器，改演示为分组实验，改铜球为铜棒，铜棒的一端连着电线，只要把铜棒加热，它就由于受热膨胀而接触到金属，使小灯泡发光。当小灯泡发亮的一瞬间，孩子们的兴奋、喜悦之情不言而语，他们欣赏着自己的成功。期末科学考察题目中有一题是这样的：你记忆最深的一节科学课，全班有三十四位孩子写到了铜棒热胀冷缩的实验。是啊！孩子们抹不去的记忆是因为他们应用了自己动手制作出来教具所包含的科学道理。

（四）实践中的推广者    

 每次我们的自制教具被制作出来后，都会得到我区教研员的指导，是她提供给我们交流的机会，并推广到各个学校使用。经过我区科学教师的使用，他们普遍认为这些教具新颖、实用、独创、科学性强，具有广泛的推广价值。今年三月份，我有幸参加浙江省第四届自制教具展示会。当我们制作的一件件教具被放在展会上时，我相信我们的教具已经被推广到全省乃至全国，我们真诚期盼全国广大科学课的教师和教育工作积极参与到与新教材配套的自制教具的开发、研制中，以满足课改教学需要。

三、实施成果：     

教学质量得到提高

下面是我校近三年来对五年级学生的实验操作考查对比表；

从表中可以看出，孩子们的动手能力大大提高。自制教具激发了学生对科学的兴趣，提高了孩子们的参与热情，激活了孩子们自主学习的积极性，化抽象、复杂的科学知识为形象、简单、容易接受的内容，利于孩子们的探究、利于孩子们对科学知识的掌握、理解和运用。    

师生能力获得提升 

制作教具对教师而言是一次不断发现、不断探究、不断提高的过程，同时提高了我的业务水平，为此于2004年被《少年创造与发明》杂志社评为优秀辅导员。对学生而言培养了他们的动脑、动手的兴趣，提高了加工技术、实验技能。为他们今后适应新形势下的初中乃至高中的科学教学打下了扎实的基础。近三年来，孩子们的十几篇文章分别发表在《动手做》、《少年创造与发明》、《学习方法报》等杂志上。    

自制教具荣获佳绩 

我们的自制教具活动是从2000年开始的，到目前为止，我校已拥有相当数量的自制教具，并用于实际教学，弥补了教学仪器经费的不足，在小学科学中发挥了作用。如《水土流失模拟演示器》于2000年在全国第五届自制教具中获奖并由教育部颁发了奖状，《拱桥斜拉索桥比较演示器》、《物（液）体流动性比较演示器》于2004年在浙江省第四届自制教具中获奖。《物（液）体流动性比较演示器》的制作说明发表在教育部《教学仪器与实验》杂志上，这些成就是来之不易的，是学校领导的重视和学生努力的结果，我们要巩固这些成绩，更要推进我校自制教活动的深入而努力，并使之更好地为小学科学服务。

四、目前的困惑      

我校《科学》课程改革实验已经起步，我们虽然在自制教具上作了些努力，也取得了点滴的成绩，但是还有几大困惑：

自制教具经费紧张：目前自制教具这项课题在我校开展尚属起步阶段，涉及面少，涉及的师生也不多。更困难的是没有可靠的资金来源，所需的经费也没有列入学校的专项资金中，购买材料时只能是制作者自掏腰包。 

自身素质还需提高：自制教具反应出来的概念、规律、知识应当是科学的，这要求我们不断地丰富和更新知识，加强理论研究，积极学习和探索新工艺、新技术。但由于自己是个半途出家的科学教师，在制作教具中缺乏理论支撑，对深奥的理论理解不够透彻，在制作中有时要走弯路，亟需系统的专业培训。

自制教具的推广还需加强：我们的获奖教具大多数被存放在实验室，没有充分发挥自制教具应有的作用，广大的科学教师还不能真正使用我们的教具，并应用于教学实践中。没有机会与商家合作，不能大批量的生产。