小學科學實驗器材的制作與使用

一、善事利器——自制實驗器材的重要性

“工欲善其事，必先利其器”這句話運用到科學課堂之中也很合適。“善事”是指較好地完成科學實驗，“利器”則是指合適的實驗器材。

實驗器材指因教學需要而運用的模型、實物、儀器、圖表等器材。根據環境條件、教學設計、師生需求而動手制作新的實驗器材或改進加工原有器材后所得的實驗器材稱之為自制實驗器材。

為什么要自制實驗器材？首先，實驗器材是進行科學實驗的必要條件，是科學實驗成功的基礎與保障，對實驗效果、實驗結論都將產生直接的影響。同時實驗是學生學習科學的重要手段之一，實驗器材的選取直接關系到科學學科的教學成效。

其次，自制實驗器材是教學發展的必然需求。不同的環境條件、不同的學生、不同的教學設計，都會對實驗器材提出不同的要求，所以實驗器材總是隨著教學的進步不斷發展的。在教學中現成的器材與設備往往難以完全滿足不斷變化的教學需求，使得自制實驗器材成為小學科學教師的一項重要工作。

二、壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗——實驗器材的制作

“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”是著名物理教育家朱正元教授提出的主張。這里的“壇壇罐罐”與“拼拼湊湊”，意味著因陋就簡，因地制宜，讓實驗器材的制作成為一種常態。

實驗器材的制作要經歷以下幾個步驟：

1．定方案。這是制作實驗器材的基礎。制作方案可以是文本式的設計稿，也可以是教師和學生頭腦中的構思。它是在深度解讀教材、了解學生的基礎上根據實際情況制定的。設計方案要做到科學、全面、合理、經濟，確保制作過程順利展開。

2．粗加工。這一步驟是制作實驗器材的主要操作環節，例如下表：

3．精加工。這一步驟主要包括兩個方面：一是為了達到最佳實驗效果對實驗器材進行調試；二是為了使實驗器材更加精美而進行再加工。

【案例1】蘇教版小學科學五年級上冊第二單元第4課《七色光》。

《七色光》中有一個“單色光復合為白光”的實驗。教材中是這樣設計的：“在圓形硬紙片圓心處插一根鉛筆，制成簡易陀螺。在圓盤上涂紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色，快速旋轉圓盤，你觀察到什么現象？”但是在教學中，我們發現這一實驗器材存在明顯問題：由于陀螺旋轉速度較慢且不穩定，很難觀察到這七種單色光復合成白光的現象。教師可以運用“改造妙用”法自制實驗器材解決這一問題。

實驗器材所需材料：小馬達一只，電池盒一個，五號電池兩節，開關一個，電線若干。涂有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的硬圓片一個。

制作步驟：

1．將圓片與小馬達相連。

2．將電池盒、開關、小馬達用電線連接起來。

3．在電池盒中裝上電池，用開關控制馬達的轉動與停止。

這一自制實驗器材有著明顯的優勢。由于馬達的轉動快速而平穩，用它帶動圓片轉動，學生可以十分清晰地看到“單色光復合成白光”這一實驗的效果，從而達到進一步認識“光”的目的。

三、小人小馬小刀槍，真刀實槍做實驗——自制實驗器材的使用

小學生使用的實驗器材與科學家使用的實驗器材相比，只能說是“小人小馬小刀槍”了。但是，科學課正是要讓“小人”運用“小馬小刀槍”實實在在地做科學實驗。自制實驗器材究竟是優還是劣，要在教學實踐中加以檢驗。

評價一件實驗器材優劣的要素很多，我們應該選擇其中主要的、起決定作用的幾個因素作為評價依據，大致上要遵循以下幾個原則：

1．科學性。必須符合科學原理，這是實驗器材使用過程中最為關鍵的原則。不論你的實驗器材做得多么精美，如果它違背了科學原理，那么就不是一件合格的器材。

2．創新性。能夠運用新材料、采用新工藝、制作出不同于傳統實驗器材且更適合實驗教學的新型器材。

3．滿足教學需求。具體包括：實驗器材與學生所學內容直接相關，滿足學生探究科學概念的需求；實驗器材的使用有助于突破教學重難點，啟發學生思維，滿足高效教學的需求；實驗器材清晰明了，實驗效果明確，滿足學生直觀感受的需求；實驗器材易于操作，滿足學生在做中學的需求等等。

【案例2】蘇教版小學科學六年級上冊第四單元第3課《地球的內部》教學片斷。

一、研究“小球”

1.今天，老師帶來了一只球，同學們知道這只球的內部是什么樣的嗎？不能打開它，你有什么辦法知道？

2.請同學們用你們所說到的辦法，去研究這些球的內部結構。

3.討論交流：用的什么辦法，搜集到什么信息？根據這些信息判斷這只球的內部是什么樣子的？

4.你能不能肯定這只球的內部就是所說的那樣？老師再給大家提供一種工具——打孔器。可以在球上面打孔，將取出的物質擺放在白紙上，仔細觀察，判斷這些球的內部形狀。

5.學生實驗、匯報。

6.小結：我們通過搖、敲、聽、打孔等辦法，研究這只球的內部結構。雖然我們不能直接看到球的內部，卻得到了球內部的一些信息，將這些信息經過匯總，得出了初步的判斷。

二、引入研究地球內部的方法

1.我們這里有一個更大的球，它的半徑是6378千米，時速100千米的汽車從它的表面沿直線行進，也得走60多個小時。猜猜看，這個球是什么？你認為地球內部是什么樣子的？

2.科學家怎么知道地球內部情況的呢？他們用什么辦法進行的？科學家們會把研究剛才那只小球的方法用在研究地球的內部上嗎?……

教學中使用的自制實驗器材：球

制作實驗器材所需器材：不銹鋼球一個、沙子、水、釘子、石膏、紅色顏料。

制作步驟：

1．在不銹鋼球中放入沙子、水、釘子，封住洞口。

2．在不銹鋼球外包裹兩層石膏，內層為紅色石膏，外層為白色石膏。

本課的教學，不僅要引導學生認識到地球的內部有不同的圈層，更要引導學生了解地球內部的構造是科學家依據一些信息推測出來的。教學中學生通過各種辦法認識、推測自制教具“球”的內部是怎樣的，并將各種方法運用到對地球的內部的研究中，引導學生經歷了科學家探究的過程，培養了他們科學探究的能力。這一案例中的自制實驗器材服務于教學、服務于學生的發展，在突破教學難點、培養學生探究能力方面起到了積極的作用。

動手制作實驗器材源于教學的需要，又服務于教學，不僅能夠激發學生的學習興趣，提高學習效率，更是教師與學生智慧的結晶。所以，我們應該自覺地、積極地研制新型實驗器材，主動地使用、推廣自制實驗器材。

（成金燕，南京市小西湖小學，210006）