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科学教学中自制学具的运用

自制学具是由师生共同参与完成的,利用搜集到的材料采取简单易行的方法,自己动手研制的学具、标本、模型等。在科学教学中,教学仪器的不足成为制约科学课堂教学效率的主要原因。因此,自制科学学具显得迫切而重要,它既能补充学校科学学具不足、改进传统仪器缺陷,还能培养师生动手实践能力和创新能力,提高师生的科学素养。简易科学学具的制作省钱、省事、省时,有些看起来十分简单的科学学具,对于生产厂家来说不值得批量生产,但是教学上又特别急需,实践表明有了学具的参与,学生的学习兴趣将有所提高。因此,教师与学生不仅要学会使用科学学具,还要学会设计制作及修正简易的科学学具。

一、激发学习兴趣

兴趣是最好的老师。在科学教学中,如何激发学生的学习兴趣应是每一位科学教师思考的问题。学生的注意力会直接影响到课堂教学的质量,学生的注意力也是课堂教学效率的重要保证。但由于学生年龄小、自控力薄弱、接受能力不强等多方面的原因,在学习过程中容易受到多种因素的干扰而分散注意力。激发学生学习兴趣的方法有多种,而借助学具的使用激发学生学习兴趣则是一种出奇制胜的法宝,因为它能迅速吸引学生的注意力,能较快的集中学生的学习精力。托尔斯泰曾指出:“成功的教学所需要的不是强制,而是激发学生的兴趣。”借助学具,可以引起学生长久持续的注意力。学生感兴趣,注意力自然集中,求知欲与主动探索的欲望强,学习效率自然就高。在平常的科学教学中,我就经常用到这一招。如我在教学《磁铁的磁性》一课时,利用“磁铁的磁性”这一原理自制了鱼钩钓鱼的学具,一条条“小鱼”被我轻松地钓起,学生感到十分惊奇,一个个瞪大了眼睛,想解开其中的秘密,好奇心和求知欲一下子就被调动起来。我便借机提问:“钓鱼钩为什么能轻松地钓起一条条小鱼来,你能解开其中的秘密吗?”学生一个个都开动脑筋、奋力思考、争先恐后的举手发言,课堂气氛变得十分活跃。在本节课中,我们可以清楚地看见,学具的巧妙使用很好地调动了学生学习的兴趣,教学效果自然会有所提高,学生轻松学到知识,教师上课也不费劲,学具引起了学生的注意力,省去了教师千篇一律的提醒与强调。

二、突破教学难点

在教学过程中,教师准确合理地处理教材是影响教学质量的重要因素。教学难点是学生学习新知识的一大障碍,突出教材重点、突破教学难点是科学教学中的关键环节,如何才能做到这一点呢?在这样的情况下,我建议教师可以借助学具的巧妙使用,轻而易举的达到教学目的。如让学生通过使用学具,将自己真正融于重点知识的探究过程中,真正动脑思考,并进行整理、归纳、分析,动手操作体验,将其转化为更容易理解、更加直观的知识。如在教学教科版科学三年级上册《空气占据空间吗》一课时,我制作了一个操作简单、实用性很强的教具,即在传统的实验装置上加了一个导管,插入烧杯的水中,当向漏斗注水时,水不入瓶。当打开插入烧杯中的导管开关时,学生看到水进入瓶中,空气跑出。看不见的空气,看得见了,说不清的道理看明白了,必然会使学生产生浓厚的兴趣。这样,在自制教具的帮助下,学生学到了知识,加深了对空气特点的理解,科学思维能力和动手实验能力也得到了提高,突破了教学难点,提高了教学效率。

三、缩短实验过程

传统学具一般沿用多年,平常教学中对传统学具进行改造后,缩短了实验过程,从而使学生在较短的时间内清晰地看到实验现象并自己得出结论,提高了课堂教学效率。如在学习教科版五年级下册《热》这一单元的内容时,学生明确了液体、气体的热胀冷缩变化过程比较明显,而固体的变化相对没有那么明显,需要较长的时间。此时,采用传统学具即“通过铜环的铜球”实验:用酒精灯加热铜球,加热后铜球不能通过铜环了,从而证明了金属热胀的性质;再将铜球放入冷水中冷却,铜球冷却后,又能通过铜环了,从而证明金属冷缩的性质。在这一实验中,用时较长,整个实验过程至少需要4分钟才能看到结果,而如果用酒精加热金属棒需要的时间更长。为此,我制作了带指针的金属线热胀演示器,一次实验只需几秒钟,一分钟之内就可以重复多次,而且实验的效果非常明显,这就大大缩短了实验时间,提高了课堂教学效率。

四、挖掘创新潜能

创新是人类社会进步的永恒主题,也是素质教育面临的重要任务。因此,教师在自制或指导学生自制学具时不仅要考虑学具功能的横向性,帮助学生掌握知识的概念,突破教学难点,还要考虑学具功能的纵向性,预留隐蔽的功能待学生自己去发现并应用,挖掘他们的创新潜能,培养他们的创新意识和能力。“摩擦力实验套件”就为学生预留了一项隐蔽的功能,在特定的木块(重量重的木块)上设计有可安装轮子的小孔,轮子和车轴并没有直接发给学生而是由教师暂时保管,当学生通过使用本学具掌握了摩擦力的大小与什么因素有关的知识后,教师可为学生安排一场弹射木块的比赛。在比赛前,教师为每个小组提供一轻一重的两根木块,要求学生必须在桌面上用弹射器弹射木块,比谁的木块跑得更远,为了能抵达终点线,各小组可以想尽各种办法,改装木块使它跑得最远。如学生另需其他零件教师应尽量满足,以此培养学生能运用已掌握的知识去解决问题的能力,想办法尽可能去减小木块与桌面产生的摩擦力。在实际比赛中,有的学生想办法使木块表面变光滑,有的选择较轻的木块,有的想出了要给木块加装轮子。通过不断地试验、分析、总结与改进,使木快与桌面产生的摩擦力尽可能小,最终每个小组都不约而同地给木块加装了轮子,知道给木块加装轮子是运用了滚动摩擦力,也知道在一般情况下,滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多,所以木块跑得最远,各小组都取得了不俗的成绩,学生在活动中体验了成功的快乐,在游戏中学习知识,对科学的学习更有兴趣。学生在整个活动过程中目标明确、群策群力、团结协作,积极发挥集体的智慧,始终围绕着同一个目标进行思维活动和动手操作实验,学习主动性强,是真正学习的主人,学生的创新思维也能得到较好地培养。

五、提高安全效能

爱因斯坦说过:发现一个问题比解决一个问题更重要。自制学具的研发源于课堂而高于课堂,锁定探究实验的教学困惑进行有针对性的思考是成就自制学具的有效前提。如何挖掘自制学具的问题生成,自然成为自制学具的重中之重!细节决定成败。针对传统学具在教学中出现的细节性缺陷,对此加以改进,自会有事半功倍的实验效果。如对“白糖加热实验”我们进行了学具的进一步改进,白糖加热实验要求学生戴安全手套,手持金属汤匙,用蜡烛给白糖加热。但在教学中容易发生意外,如有些女生胆小,加热过程中害怕不敢一直用手拿着,有的液态糖会随着温度的升高融化后溅到学生手臂上,会存在安全隐患。有没有一种更安全、方便的加热装置?针对这些问题,我和学生一同探讨出多种方案,最终选择出最佳方案:制作固定金属汤匙的支架(如下图)。经过反复试验和改进,用铅丝就很容易解决这一问题,依托三脚架边缘为基础,利用铅丝弯折成半圆形,刚好放到三脚架上,安全性明显得到提高,解决了以前实验中存在的诸多安全问题。

六、弥补仪器空白

在实际教学过程中,有的学习内容因为没有实验器材,学生很难理解。教师越讲越复杂,学生越听越糊涂。如果能够借助实验材料对难以理解的教学内容进行辅助教学,则可使抽象的教学内容直观化、具体化,从而化难为易、化繁为简,教学难点自然不攻自破。如在教学《声音的传播》这一课时,让学生明白“声音在真空中不能传播”,仅是靠教师的讲解而不做实验,学生就很难理解。要做实验,又没有相应的仪器。为此,我们可以制作一个有抽气孔的“真空罩”:用一个大小合适的玻璃杯做容器,在底部打孔安装抽气嘴,杯口用玻璃片再加一层乳胶垫,用大号注射器作为抽气泵,用废旧输液器作为连接管和关闭阀门装置,便可制作成功。此种自制学具可作多种用途。如用来证明“声音在真空中不能传播”。将一个发声音乐盒放入罩中加盖能听到声音,在抽气的过程中声音逐渐变小,直到听不见,说明杯中已经变成真空的环境,声音传不出来了,由此证明声音在真空中不能传播。再如验证“动物生存需要空气”这一实验,可将一只稍大些的昆虫放入罩中抽出空气,昆虫马上死去,说明动物生存需要空气。总之,科学教学实验教具的自制天地广阔,它与学生的学习、生活密切相关,通过师生共同动手制作教具,既锻炼了学生的实验、动手能力,又培养了学生爱科学、学科学的优秀品质,还可开阔学生眼界、活跃学生思维、培养学生创新精神和创新能力,对推进课改的深入开展有积极的推动作用,自制学具既弥补了传统学具的不足,改进了教与学的方式,使学生学得快乐,科学课的教学效率自然会有大幅度的提高。

作者:潘德顺 单位:江苏丰县人民路小学

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