科學課堂實驗教具制作與創新設計

施曉益 李玲紅 徐夢揚

好的實驗設計是實驗課成功的基礎。為了使實驗順利進行、課堂高效有序，很多教師會改進教具，本文介紹三類教具的改進方案，為教師改進教具提供新思路。

一、實驗教具的創新設計

（一）空氣占據空間塑料瓶演示器

小學科學三年級上冊第四單元“水和空氣”中第六課《空氣占據空間嗎》的實驗是：把紙團緊塞在杯底，將杯子倒置豎直壓入水中，再豎直拿出來，杯中紙團不會濕，由此證明空氣占據空間。

實驗存在的問題：

1.學生因操作方法不當：杯子壓入水中和拿出來時沒有完全豎直，導致水進入杯中打濕紙團。

2.學生觸摸紙團時手部較濕潤，無法準確感知紙團的干濕程度。

3.實驗抽象，超出小學生的認知范圍。

為了達到實驗效果，我們利用3個空塑料瓶、透明軟管、穿板塑料接頭、熱熔膠棒、紅色水等材料設計出了空氣占據空間塑料瓶演示器。

實驗步驟：

1.將3個空塑料瓶分別標記為①、②和③，用透明軟管將①號塑料瓶和②號塑料瓶的瓶身下方的同一位置連通。在兩個瓶蓋上打孔，安裝穿板塑料接頭，用透明軟管將兩個接頭連接起來（如圖2）。

2.往①號塑料瓶里注入紅色水（如圖3）。打開①號塑料瓶瓶蓋，讓①號塑料瓶的水順著透明軟管流入②號塑料瓶，直到①號塑料瓶與②號塑料瓶中的水基本持平，再用已連接好的兩個瓶蓋蓋在②號塑料瓶與③號塑料瓶上（如圖4）。

3.用力擠壓③號塑料瓶，將③號塑料瓶中的空氣擠入②號塑料瓶，②號塑料瓶中空氣增多，所占空間增大，里面的紅色水被擠到①號塑料瓶中，驗證空氣占據空間，如圖5所示。

優點：空氣占據空間塑料瓶演示器操作簡單、取材方便，變抽象為直觀，既便于學生理解，又增強了課堂的趣味性。

（二）聲音振動演示儀

小學科學四年級上冊《聲音是怎樣產生的》這一課中的實驗是：用力彎曲鋼尺，鋼尺并不發聲，而在桌子邊緣輕輕撥動鋼尺，鋼尺卻能發出聲音。

實驗存在的問題：

1.在操作過程中，鋼尺振動時間短，振動一旦停止，學生就無法聽到聲音。

2.受教室周邊環境噪聲的影響，振動的聲音聽不太清。

針對以上問題，我們用共鳴盒、鋼尺、聽診器和不銹鋼插銷等材料制作了聲音振動演示儀。

實驗步驟：

用不銹鋼插銷將鋼尺固定在共鳴盒上，一只手撥動鋼尺一端，讓其上下振動;另一只手將聽診頭放在共鳴盒的出聲口，如圖8、圖9所示。將聽診器的耳塞放在入耳處，可以聽到聲音。

優點：改進后的教具讓振動現象更加直觀，振動發出的聲音被擴大，不受嘈雜的環境影響，學生更容易理解聲音是由振動產生的。

（三）光和熱實驗教具

小學科學五年級上冊第二單元“光”中有個實驗：準備5種顏色或材質不同的紙袋，把它們放在陽光下，再將溫度計置于紙袋內，使溫度計與紙袋充分接觸，統計相同時間內5種紙袋受熱升溫情況（如圖10）。接著，選擇其中一種紙袋，在陽光下分別擺放為與地面水平、與地面垂直、與太陽光方向垂直三種狀態（如圖11），比較3種擺放方式下紙袋的溫度變化，探究物體在不同狀態下的吸熱能力。

實驗存在的問題：

1.實驗只能在光照特別強烈的時候開展。

2.數據誤差大，實驗不夠嚴謹。

為了凸顯實驗效果，我們用取暖燈、涂色金屬盤、數顯溫度傳感器和旋轉底座等材料制作了光和熱實驗教具。

實驗步驟：

把不同顏色的金屬盤插在倒扣著的漏斗上，將漏斗等距離放在旋轉底座上，在每個金屬盤的背面都裝上數顯溫度傳感器。

先記錄金屬盤的初始溫度，再打開取暖燈和旋轉底座按鈕，每隔一段時間記錄每個數顯溫度傳感器上的讀數，比較不同顏色金屬盤的升溫情況，如圖12。

優點：

改進后的教具不受時間、光照強度的影響;采用數顯溫度傳感器同步讀數，減小誤差;數顯溫度傳感器金屬探頭直接接觸涂色金屬盤，受熱均勻且傳熱速度快，實驗效果明顯。

二、總結

尊重教材，突破難點。實驗既遵循了教材中的實驗原理，又突破了教學重難點。如聲音振動演示儀擴大了聲音的響度，讓學生清楚地聽到聲音。

同步實驗，節省時間。如光和熱實驗教具不僅避免了天氣的影響，還能直觀地展示實驗現象，有助于快速得出實驗結論。

取材容易，操作簡便。如空氣占據空間塑料瓶演示器的材料簡單易得，實驗效果明顯，便于學生理解。