榆林教育

小学科学自制教具的实践与探索

【导语】:近年来,我们横山县英才小学积极组织师生开展教具制作活动,参加各级教具制作评选活动。在活动中,发展了师生的创新精神和实践能力。

  几年来,我校研制的十多件教具在省、市教具评选活动中获奖,教具制作工作得到了上级部门的充分肯定。教具制作已成为我校全面实施素质教育,实现学校特色办学的主要抓手。下面,就我校自制教具的实践与探索,交流我们的一些心得体会。

  一、补充实验仪器空白,拓宽自制教具用途。

  当过老师的人都有过这样的体会,有的教学内容因为没有实验器材,导致教师越讲越复杂,学生越听越糊涂。如果有实验仪器进行辅助教学,则可使抽象的教学内容具体化、直观化,起到化繁为简、化难为易的作用,教学中的难点可以不攻自破。例如,小学科学《声音的传播》这一课,当讲到声音在真空中不能传播时,如果不做实验学生就会有疑惑。要做实验,教具箱中又没有这样的仪器。为此,我们就制作了一个“多用途真空罩”。

  (一)设计的思路:(1)要有一个密闭的容器,并且要有一定空间能放置发声的音乐盒或手机等;(2)要有抽气孔;(3)要有抽气装置(真空泵);(4)尽可能实现“一器”多用。

  (二)教具选材及制作方法:用一个大小合适的玻璃喝水杯做容器,在底部打孔安装抽气嘴(用自行车气桩),杯口用玻璃片再加一层乳胶垫(乳胶垫不好找,在汽车装饰店可买到),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。

  (三)教具制作的关键:该教具要密封,不可漏气。

  (四)“多用途真空罩”的多种使用方法。

  实验一:声音在真空中不传播

  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,直到听不见声音,说明杯中已经变成真空,声音传不出来了,由此证明声音在真空中不能传播(音乐盒最好在玻璃罩中悬空,以防震动玻璃传出声音)。

  实验二:气体压强差实验

  将一小药瓶(带橡胶盖青霉素药瓶)放置罩内,在抽气过程中可以发现青霉素药瓶盖自动弹出,说明小瓶内气压大于小瓶外的压强,解释了气体压强差可产生动力。

  实验三:气体密度与周围压强有直接关系

  将一个吹的较小的气球扎口放入杯中,在抽气过程中可以看出气球在逐渐变大。这一现象解释了气体密度与周围气压有直接关系,气球周围压强减小,气球内的气体密度变小,体积变大,也就是分子数量不变,分子距离增大。这一实验虽然是中学物理实验,学生从本质上不易理解,但是这种现象给学生的印象非常深,对学生的后续发展和将来的理解打下了基础。

  实验四:大气压强作用——水往高处流

  将罩内空气抽出(也可以放一支点燃的小蜡烛,熄灭后)关闭气阀,放在高处。将输液管的另一端插入水中,将气阀打开,这时可看到低处的水很快向上流入罩内,并形成美丽的喷泉,当你问学生为什么水会向上流。他们会异口同声地说:“大气压强的作用”。这样的实验要比教材中列举的那些钢笔吸墨水、吸管喝饮料等实验效果好得多。因为那些实验只有吸的时候水才向上流动,不吸则不流动,给学生的错误感觉是水是吸上来的,不是压上来的。

  实验五:动物生存需要空气

  将一只小白鼠放入罩中抽出空气,小白鼠马上倒下死去,说明动物生存需要空气。

  除了以上这些实验外,这一教具还可以做许多实验,如食物保鲜、暖水瓶的原理等,教师还可以根据教学实际创造性地使用。

  在这里我只列举了这件典型教具的作用,在教学实践中还有许许多多的实验空白需要我们用自制教具来补充。在实践中,我们做的好几件教具,也都做到了“一具”多用。

  二、改进实验仪器缺陷,培养师生创新能力。

  传统的教具有优点,也有缺陷。所以教师应该用批判的眼光来审视传统的教具,发现这些教具的不足,然后进行改进创新。例如传统的小孔成像实验仪器,大家都知道是用蜡烛作为光源进行演示的。但这一实验存在明显的缺点:第一,亮度不高,白天做实验效果不明显;第二,学生观察不方便,教师操作不方便;第三,因蜡烛的火苗成椭圆形,图像到位不明显。为此,我们在2011年制作了一台“小孔成像仪”,用电灯配合磨砂玻璃片作光源,光线通过的幻灯片——小孔——到成像屏成像。这一教具彻底的改善了传统实验的不足。但在教学中我们发现仍有弊端,学生只能看到成了的像,对于是怎么成的像,而且为什么倒立,还是不明白。为此,我们又进行了改进,这次改进不但使学生能直观明显地看到小孔成像的现象,而且能帮助学生深刻理解小孔成像的原理。大家知道,小孔成像是根据光的直线传播原理。为了操作演示,分析方便,我们用了十几个红色发光二极管串、并联后,组合成一个“A”形的图案。因为:第一,“A”的倒立图像明显;第二,光点便于分析。在演示过程中,我们用一根白色棉线代替光线,将线头一端按在一个发光点上,另一端穿过小孔拉直线绳落在成像屏上,并用笔在端点上描点。用同样的方法对所有的发光二极管进行拉线描点,在屏上先描绘出一个倒立的“A”,使学生在理论上认识小孔成像的原理,然后再经过通电演示来验证理论与实践的统一。这一实验不仅使学生懂得了小孔能成像,而且明白了为什么能成像,为什么倒立,使学生真正理解了小孔成像的原理,并且也渗透了像素的概念,光点越多,图像越清晰。

  如果说“小孔成像仪”是学习理论的基础,那么“小孔成像房”便给了学生亲自体验和应用机会。小孔成像仪对于发光的物体能成像,那么自然光线下的物体能成像吗?这一问题,不仅学生有疑惑,有的教师可能也不敢相信,理由是因为物体本身不发光。为了走出这一误区,我们利用学校的闲置彩钢房,封闭了窗户,打开了一小孔,做成了一间“小孔成像房”,让所有的学生参与实验活动。当学生在房内成像屏上清晰地看到房外同学们的活动情况时,学生们对“小孔”的神奇更是惊叹不已。整个活动轰动了全校,师生们争先恐后地参与体验活动。通过这一实验,师生们明白了自然光下的物体虽不发光,但它反射光,也相当于发光体。因此,也能成像。这一事实让全体师生心服口服。通过这些实验活动,在老师的指点下,我们的学生都成功地模仿制作出了“小孔照相机模型”和“小孔成像装置”,极大地调动和培养了学生学科学、用科学的积极性。

  三、教师试做亲力亲为,学生仿做简便容易。

  教具制作既要追求科学性、讲究实用性,也要考虑制作的简便易行,材料易找,省钱省时。下面是我们制作的几件示范性教具,既实用,又有趣,便于学生模仿制作。

  (一)化学实验电池

  电池是我们非常熟悉的东西,它的原理是中学化学里的知识,但它的构造学生都清楚,也很简单。废电池对环境污染很大,如果我们把它利用起来就会变废为宝。为此我们设计制作了一套“化学实验电池”。

  制作材料:1.废电池中的锌片四片;2.铜片四片(铜丝、铝片也可以);3.导线五根;4.液体容器四个;5.发光二极管一个(作显示器)。

  制作方法:将锌片和铜片用导线连接,即可制成四节电池(装置如下图)。它不仅用食盐碱、醋发电,而且可以用土豆,水果等发电。这一实验非常有趣,学生很容易模仿制作成功(注意:二极管有正负极之分,在装置时,如果遇二极管不发光,及时调换正负极,也可增加组数,加高电压)。

  水果电池

  (二)直流电动机

  《电动机》是小学科学中的一课,课本中简单介绍了电动机的原理和构造。在教学中我校教师制作了一件“电动机模型”,经过课堂实验演示,学生不仅对电动机有了深刻的认识,而且不花一分钱十几分钟时间便可成功模仿制作出“电动机模型”。

  (三)放大镜的妙用

  我们都知道小学生天性好玩、好动,小学生手中都有放大镜(是学具)。但是我们发现他们只会用放大镜放大物体,或在阳光下取火,其它玩法就不会了。为了在玩中培养学生兴趣,开发创新思维,培养科技能力,我们设计了一组“投影仪原理演示装置”,如“照相机模型”、“手机投影仪”、“教学光源”。这一套教具不仅让学生了解了许多光学仪器的基本原理和构造,更重要的是学生学会了放大镜的多种有趣玩法。如有的学生用一个放大镜和一个硬纸盒,就可以制作成一个手机投影仪。

  总之,只要是教材中要求学生制作的,我们要求教师就要先去自己做。教师做好了然后让学生模仿做,教师再有针对性地去指导,例如我们制作的“电铃”、“马德堡半球”等。

  四、勇于创新不畏艰难,全面提高科学素养。

  在教学中,有的实验要求精确、可靠、便于操作和现代化,你要设计和制作的教具可能科技含量高,制作难度大。这就要求我们制作者要有渊博的科技理论知识和良好的动手制作能力,要有聪明的智慧和丰富的经验,更要有必胜的信念和不畏艰难的耐力,否则就会半途而废。

  《沉与浮》是小学科学中的教学内容,教学中需要有几个小型实验,并讲到潜水艇的原理。为此,我们设计制作了“遥控潜水艇”。这一件教具的制作就遇到了许多难题,首先,科技含量高,制作难度大,材料不易找,由于潜水艇要在水中实验,而电子电路又怕水,遇水就会短路烧坏,因此电路的防水隔离就是一个难题。其次,潜水艇的排水和进水系统遇到水倒灌的问题,就要在排、进水口安装自动阀门。第三,遥控电路和动力电路的电源匹配问题,电池的选择和充电的一系列问题。第四,行驶中的前进和后退问题。以上这些问题都是制作遥控潜水艇遇到的具体难题,必须深入研究,反复试验才能将其攻破。为了寻找材料,我们动员学生在废旧玩具电器中拆取,在废品回收站中寻找,实在找不到的在网上购买。为了加工制作,我们买了一套电动工具,技术上我们遇到困难,在网上查阅资料共同研究,最终我们终于研制成功。这一件教具在2013年自制教具评比中获了省、市一等奖。

  自动化的现代高科技产品,在各个行业应用非常广泛,对于小学生来说,只能望而却步。为了消除师生对自动化产品的神秘感,我们就必须要让师生了解它的原理和构造。通过学习和制作,学生就会明白“神秘”的东西其实并不神秘。我们之所以感到它神秘,是因为我们不了解它。我们根据液体的浮力,结合电子电路设计制作了“水位自动控制仪”。这一仪器能准确地自动控制水位,把水的浮力和电子电路应用的活灵活现,能有效帮助学生理解和应用水的浮力。学生可以模仿制作,教师只要在关键部位指导就可以成功。

  在教具制作过程中,我们发扬勇于创新不畏艰难的精神,因此,在一些科技含量高的教具制作中我们也能成功。如可控硅的应用,制作难度也较大,但我们最终制作取得了成功,并荣获了市级一等奖、省级二等奖。

  几年来,我校共研制了几十件教具。2011年,我校制作了“马德保半球”、“直流电磁铃”、“小孔成像仪”三件作品,在省市级评比中都获得了二等奖。2012年,我校制作的“电动机”荣获市二等奖、省三等奖,“多用途真空罩”获得省市二等奖,“化学实验电池”获市二等奖、省三等奖,“泡沫塑料切割器”获得市二等奖。2013年,我校八件自制教学用具在市级评选中三件获市一等奖(全市中小学幼儿园共设一等奖五个),这三件作品分别是“遥控潜水艇”、“小孔成像仪和小孔成像房”、“水位自动控制仪”;三件获市二等奖,分别是“教学光源”、“电动机和发电机”、学生作品“胶片电影机”;两件获三等奖,分别是“凸透镜的成像原理演示仪”、“光的色散与合成仪”。市上评选结束后,我校的六件作品被选送参加省级评选,在省级评选中我校六件作品全部获奖,横山县共有六件省级获奖作品被我校全部包揽。省级一等奖是“YC遥控潜水艇”和学生作品“胶片电影机”,“胶片电影机”也是全省学生作品中唯一的一件一等奖作品;二等奖作品分别是“电动机和发电机”、“水位自动控制仪”;三等奖分别是“小孔成像仪”和“教学光源”。通过获奖名单对比,我们的作品无论是数量还是质量可以说在全市和全省都名列前茅。

  几年来,我们在教具制作中取得了一些成绩、获得了一些荣誉,也积累了一些经验和方法。这些成绩的取得,既是我们勇于创新大胆探索的结果,也与横山县电教站的领导和工作人员对我们的支持、鼓励、指导和帮助是分不开的,在这里我要感谢他们。我深知,在深化课程改革,全面实施素质教育,全面提高学生科学素养的工作中,我们要做的事还很多,我们要走的路还很长,我们要脚踏实地,心向远方,一步一步的走下去。

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