汪洋

（福州市臺(tái)江第六中心小學(xué)，福建 福州 350009）

在小學(xué)科學(xué)課堂中，教學(xué)具為學(xué)生探究活動(dòng)提供物質(zhì)材料支持。如何設(shè)計(jì)制作有意義的，能提高探究實(shí)效性的教學(xué)具，是科學(xué)教師在課前必須要考慮的問題之一?！缎W(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》中明確指出：“精心設(shè)計(jì)的教學(xué)具，可以幫助學(xué)生更好地理解抽象、難懂的科學(xué)知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究過程，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟迪思維，培養(yǎng)動(dòng)手能力?！币虼?，教師應(yīng)根據(jù)教材特點(diǎn)、學(xué)生學(xué)情、地域特色等因素，精心設(shè)計(jì)和制作教學(xué)具。合理使用自制教學(xué)具，能夠擴(kuò)大探究視野，培養(yǎng)探究精神，增長(zhǎng)探究能力，使學(xué)生樂于探究、精于分析、善于總結(jié)，進(jìn)而提高科學(xué)素養(yǎng)。

一、改造：筑牢支撐點(diǎn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程

任何科學(xué)結(jié)論的提出，都需要有令人信服的現(xiàn)象或者數(shù)據(jù)作為依據(jù)，這是支撐科學(xué)大廈的基石，也是學(xué)生能輕松掌握科學(xué)知識(shí)、科學(xué)理論的事實(shí)基礎(chǔ)。在小學(xué)科學(xué)課堂的探究活動(dòng)過程中，往往由于教學(xué)具的粗糙，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)存在較大偏差，或是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象存在歧義，導(dǎo)致支持科學(xué)結(jié)論的依據(jù)不盡如人意，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。［1］因此，必須改造教學(xué)具，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程，盡量排除干擾因素，以期獲取準(zhǔn)確、有說服力的科學(xué)結(jié)論，達(dá)成課程的教學(xué)目標(biāo)。

例如，在蘇教版四年級(jí)《小車的運(yùn)動(dòng)》一課教學(xué)中，由于小學(xué)生的年齡特點(diǎn)以及其他主客觀因素，導(dǎo)致手掐秒表測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大，學(xué)生常常對(duì)分析這些數(shù)據(jù)感到束手無策。針對(duì)這一現(xiàn)象，筆者改造教學(xué)具，加入電子測(cè)量設(shè)備，以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。具體做法是利用隨處可得的建筑邊角料電線槽作為小車運(yùn)動(dòng)的軌道，在軌道兩端各安裝一個(gè)干簧管作為傳感器，將干簧管用信號(hào)線焊接到秒表中，另在一輛小車中安裝一塊磁鐵作為信號(hào)源（見圖1）。由于該教具使用自動(dòng)啟停的測(cè)量裝置，又配備百分之一秒數(shù)字計(jì)時(shí)器，大大增加實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度。小車安裝的強(qiáng)力磁鐵，還可以將鐵質(zhì)配重物牢牢吸附住，有效防止由于慣性，導(dǎo)致配重物后移而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的問題。該實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)又具有說服力，學(xué)生僅通過自行實(shí)驗(yàn)，就能從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中觀察到影響小車運(yùn)動(dòng)快慢的可能性因素，有助于學(xué)生通過分析數(shù)據(jù)，揭曉小車運(yùn)動(dòng)的秘密。

圖1

案例中，教師對(duì)原教學(xué)具進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)探究過程，減少實(shí)驗(yàn)干擾因素，降低實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差，為學(xué)生提煉和總結(jié)科學(xué)結(jié)論筑牢支撐點(diǎn)。同時(shí)，在潛移默化中幫助學(xué)生建立“數(shù)據(jù)思維”模式，利用數(shù)據(jù)來思考事物、解決問題，為學(xué)生科學(xué)思維的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、研發(fā)：引燃興趣點(diǎn)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)

小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，決定了其注意力集中度和穩(wěn)定度較差。［2］教師若能從學(xué)生的思維角度出發(fā)，研發(fā)符合他們年齡特點(diǎn)和興趣的教學(xué)具，并將該教學(xué)具的應(yīng)用貫穿在課堂教學(xué)始終，就可以點(diǎn)燃學(xué)生的好奇心和探究欲，讓其注意力始終集中在課堂活動(dòng)中。學(xué)生經(jīng)歷親身體驗(yàn)、動(dòng)手操作、積極思考的過程，自主探索和掌握科學(xué)知識(shí)，教學(xué)目標(biāo)水到渠成。

例如，執(zhí)教新蘇教版二年級(jí)《擰螺絲》一課時(shí)，筆者根據(jù)小學(xué)低年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn)和興趣，研發(fā)制作了他們熟悉的卡通人物“小豬佩奇”的頭像拼圖教學(xué)具（見圖2）。根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生將通過自主探究活動(dòng)，學(xué)習(xí)如何利用教師所提供的多種工具，將不同類型、不同型號(hào)的螺絲緊固在相應(yīng)位置，完成卡通頭像的拼接。該教學(xué)具在教學(xué)導(dǎo)入階段剛一出示，憨態(tài)可掬的模樣就吸引學(xué)生的目光，引燃學(xué)生的興趣點(diǎn)。在興致勃勃的情緒中，學(xué)生通過自主探究和操作，掌握了幾種常見類型螺絲及相關(guān)工具的使用方法，甚至有的學(xué)生無師自通地突破了“使用套筒和扳手組合為螺絲擰螺母”這一教學(xué)難點(diǎn)。整個(gè)探究過程，學(xué)生始終處于興奮狀態(tài)，在實(shí)踐過程中，在同伴的互助里，在渴望成功的自我期許下，增強(qiáng)探究意識(shí)，提高動(dòng)手能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神，獲得成功的喜悅。

圖2

三、創(chuàng)新：呵護(hù)生長(zhǎng)點(diǎn)，建構(gòu)科學(xué)思維

科學(xué)思維是指人腦對(duì)客觀事物進(jìn)行反復(fù)加工，使用模型建構(gòu)、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等方式，把感性認(rèn)識(shí)概括上升為理性認(rèn)識(shí)的過程。［3］一個(gè)人要建構(gòu)科學(xué)思維，需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)復(fù)雜的艱苦努力，無一蹴而就的可能。但在此過程中，也存在一些關(guān)鍵時(shí)刻，使科學(xué)思維得到飛速發(fā)展。教師面對(duì)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的生長(zhǎng)點(diǎn)，應(yīng)盡力呵護(hù)，既不揠苗助長(zhǎng)，也不放任自流。應(yīng)當(dāng)先令其恣意生長(zhǎng)，再伺機(jī)摘心疏枝，方能真正啟迪學(xué)生的思維，幫助他們成長(zhǎng)為參天大樹。

例如，在蘇教版四年級(jí)上冊(cè)《生活中的電》一課中，課文羅列了幾幅生活中常見電器的圖片，請(qǐng)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，依照電的來源，給電器進(jìn)行分類。教材編寫意圖是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生活中的電源有直流電和交流電兩種不同類型。為了能讓學(xué)生更直觀地感受直流電和交流電，并能體驗(yàn)它們之間的不同，筆者利用3D 打印技術(shù)，創(chuàng)新制作了手搖式直流發(fā)電機(jī)和手搖式交流發(fā)電機(jī)（見圖3）。探究活動(dòng)中，學(xué)生根據(jù)已有的簡(jiǎn)單電路知識(shí)，分別將這兩種手搖發(fā)電機(jī)正確連接到發(fā)光二極管上。手搖發(fā)電機(jī)工作后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管的發(fā)光現(xiàn)象與發(fā)電機(jī)的手搖方向密切相關(guān)，發(fā)現(xiàn)兩組電路的發(fā)光現(xiàn)象也有所不同。教師再利用手機(jī)拍攝投屏等信息技術(shù)，將肉眼難以觀察到的高頻閃爍現(xiàn)象，通過慢動(dòng)作視頻放映在學(xué)生眼前，促使學(xué)生評(píng)估和運(yùn)用這些科學(xué)證據(jù)，分析思考交流電和直流電的區(qū)別，并提出自己的解釋。在小組討論和匯報(bào)環(huán)節(jié)中，學(xué)生從不同的角度思考問題，相互質(zhì)疑，相互補(bǔ)充，一步步接近交流電和直流電的真相。

圖3

案例中，對(duì)自制教具的創(chuàng)新和使用，為學(xué)生的思維發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn)。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生嘗試建構(gòu)模型，讓看不見的電流看得見了，說不清的道理講明了，將原來晦澀的知識(shí)形象、直觀、生動(dòng)地展現(xiàn)給學(xué)生。教師再據(jù)此啟迪學(xué)生，經(jīng)過科學(xué)推理，探尋事物的真相，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)思維。

總之，在小學(xué)科學(xué)研究活動(dòng)中，教師對(duì)教學(xué)具的改造，去操作中的“偽”，存數(shù)據(jù)里的“真”，有利于學(xué)生牢固掌握科學(xué)知識(shí)；對(duì)教學(xué)具的研發(fā)，舍課堂灌輸?shù)摹胺Α保√骄炕顒?dòng)的“趣”，激發(fā)學(xué)生濃厚的探究熱情；對(duì)教學(xué)具的創(chuàng)新，化認(rèn)識(shí)現(xiàn)象的“見”，為探尋本質(zhì)的“思”，呵護(hù)學(xué)生科學(xué)思維的成長(zhǎng)。