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自制教具推动科学实验模型教学的探讨

摘要：探究式学习是基础教育阶段科学学习的重要方法。为了契合新时代科教兴国理念，增强青少年科学素养，科学教学的内容和要求也随之发生深刻的变革，如教学内容日趋开放、丰富、多元，教学要求不仅强调知识的积累，更加重视学生素质的拓展等。

然而，传统的成品实验教具一定程度上无法满足现阶段的科学实验课程教学实际要求。

本文基于小学科学实验教学现状，围绕一线教师应如何从教材中发现问题，寻求创意，设定目标，推陈出新，充分利用自制教具来探究问题，推演实验，数据论证等方面展开讨论，并简要围绕自制教具的可行性及可能存在的问题作进一步分析。

关键词：自制教具，小学科学，模型演示，探究学习

引言：2021年6月21日召开的主题为“科学传播与科学教育”的703次香山科学会议上，与会的科技界和教育界的学者认为目前我国青少年对科学学习兴趣、内在动机随年级增长持续下降，实验探究类科学课程未得到重视，青少年的科学兴趣、好奇心在沉重持续的学业压力下消磨殆尽。北京师范大学科学教育研究院院长郑永和教授认为，基础教育阶段的科学教育不应主张将一切科学知识都交给学生，而是通过直接的自然的观察和实践活动，基于科学价值观认同的科学行为与科学思维的习惯养成，让学生将客观的知识学习内化为主观的科学认识论和行动力，从中体验和感悟科学过程，培养性格品质，激发学习兴趣和好奇心，提高解决问题的能力。众所周知，科学素养的全面提升离不开科学实验，而科学实验的教具主要包括国家配置和师生自制两种模式，这两种模式在科学实验中都非常重要，它们互相促进，互为补充。由于实验教学的目的主要是激发学生的兴趣，提升学生思考问题解决问题的能力，因此围绕特定主题自制简易教具来模拟实现科学目标，非常高效地促进科学知识的内化，也能很好地锻炼动手能力以及从实践中发现问题，解决问题的能力，真正做到“情景教学”，“实践教学”，“以生为本”的教学模式和理念。

本文将围绕一线教师应如何从教材中发现问题，寻求创意，设定目标，推陈出新，充分利用自制教具来探究问题，推演实验，数据论证等方面展开讨论，并简要围绕自制教具的可行性及可能存在的问题作进一步分析。

一、自制教具的理论依据和实践意义

国务院办公厅关于印发全民科学素质行动计划纲要实施方案中明确指出要全面实[1]现青少年的科学兴趣、创新意识、学习实践能力明显提高。小学是基础教育的初级阶段，处于这个阶段的学生对身边的事物具有强烈的好奇心和探究兴趣，因此在科学这一富含探究活动的课程学习中，如果教师能够引导学生参与实验器材制作，实验现象演示，实验结果论证等活动，让学生经历发现问题，激发探究兴趣，分析解决问题策略，指定实验实施论证方案，利用模型进行实验模拟，就可以有效促进学生更好地理解科学概念，进一步发展学生的批判性思维能力、科学探究能力，从而加深其对科学本质的理解。

在小学科学的实验教学过程中，传统的教学模式是教师利用标准的教具进行演示教学，然后结合实验现象讲解知识点，学生是实验操作和实验现象的观察者，也是实验分析和实验结果的被动接受者。虽然现成的仪器实验效果不错，但有些仪器价格昂贵，学校难以大量配置以供学生操作，或实验器材适用性不广，无法针对同一大类但又具有差异的实验进行模拟。相比之下，教师就地取材自制的实验教具成本低廉，而且可以结合实验教学要求对同类实验进行整合设计，使得实验器材具有良好的适用性。自制教具一般指教师或者教师带领学生共同围绕某一特定的实验目标，结合课程教学要求，对现有实验器材进行必要的改进或者自行选材组装得到符合实验要求的新教具。自制教具一般取材简便，制作容易，实验的效果和试验的适用性很好。因此，自制的教具在实验教学中就显露出其特殊的价值和意义。如文献[2-5]从不同层面论证了科学教学中学生素养的培养以及自制教具对科学素养形成的积极作用。从更一般的意义上看，教师的自制教具演示实验很好地促发了学生的科学探究兴趣，以使学生的学习更加主动。

二、自制教具实例分析

1.发现问题。在讲解空气的相关知识时，由于空气看不见摸不着，学生对空气的认知比较模糊，对空气的重大作用缺乏直观认识，对空气污染危害认识不够，为了能让学生更加直观具体多方位地感知空气，认识空气，同时又能让学生参与到具体的实验模拟中来，我萌发了自制多功能空气实验演示教具想法，期望该教具能够较好地模拟空气质量检测，空气压强，声音在空气中的传播等实验内容。

2.选材分析。自制教具需要器材如下：亚克力半球两个，小型空气检测报警器，密封圈，电动气泵，连接头，阀门，软管，手机等。

3.系列实验设计和实验现象。在《空气》实验课中，我主要围绕以下主题设计教学仪器和情境：自制教具实验1：将下半球放在底座上，将上下半球闭合，并用力压紧密封圈。将家用抽气泵连接半球软管，并打开连接管阀门。开启抽气泵抽出球内气体