小學科學實驗教學中的創新教具設計與應用

摘要：科學是小學教育教學課程體系中的一門基礎課程，也是培養學生科學探索精神、創新精神以及團隊協作能力的重要課程。實驗教學是小學科學教學的重要環節，在實驗教育教學中，根據實際教學實踐探究活動，設計一系列創新教具，可以激發學生的實驗興趣，促進學生綜合能力的發展。本文介紹了小學科學實驗教學的重要性，強調了創新教具在提高學生學科素養方面的潛力，同時還總結創新教具的設計與應用對小學科學實驗教學的積極影響，并呼吁教育者和決策者在教學實踐中積極推廣和采用這些創新教具，嘗試為小學科學實驗教學注入新的活力以提高學生的科學素養。

關鍵詞：小學科學實驗 教學創新教具 設計原則 教學策略

小學科學實驗教學一直以來都扮演著培養學生科學素養的重要角色。通過親身實驗，學生不僅能夠積累科學知識，還可以培養實驗技能、科學思維和解決問題的能力。然而，在不斷變化和發展的教育環境下，如何更好地進行小學科學實驗教學，以確保學生充分參與、積極思考和全面成長，是需要教育工作者一直探索和思考的問題。

一、小學科學實驗教學中的教具設計與應用現狀

當前，小學科學教學中的實驗教學被認為是培養學生創新思維和實踐能力的重要途徑。然而，我們必須正視的是，實驗教學存在著一些問題。部分教師并沒有意識到使用教具在教學中的重要性，他們過于注重理論知識的灌輸，而忽視了實踐操作的重要性；同時，實驗器材老舊，沒有及時更新，導致無法滿足教學需要，已經喪失了其應有的實效性。這些問題使得小學科學實驗教學的質量無法得到有效提升。因此，應加大對小學科學教師的培訓力度，提高他們創新實驗教具設計能力；與時俱進地更新教學器材，根據實際需求增加實驗器材的數量和種類，以確保實驗教學的實效性。

實踐已經證明，在教學中不斷創新教具設計，推動教學方式的變革，并將創新教具設計與應用貫穿于小學科學實驗教學中，是培養學生實踐能力和創新思維的有效途徑。因此，應該大力推廣創新教具的設計與應用，以激發學生的學習興趣，并提高教學效果。

二、創新教具的重要性及價值

創新教具在小學科學實驗教學中的應用具有重要的教育價值，它不僅能夠豐富教學手段，還能夠對學生的多方面能力和興趣培養產生積極影響。

（一）重要性

1.增強學生學習興趣和參與度

科學創新教具對于小學生來說具有很大的吸引力。小學生天性好奇，對于未知事物充滿了探索的欲望。創新教具設計，可以提供更加生動、形象的教學模式，激發學生的好奇心和求知欲，從而增強他們的學習興趣和參與度。

2.幫助學生理解抽象概念

科學知識中常常涉及一些抽象、難以理解的概念。對于小學生來說，直接通過書本或口頭講解往往難以理解和記憶。而創新教具則能夠通過生動形象的展示，將抽象概念轉化為具體的實物或場景，幫助學生更好地理解和記憶這些抽象概念。通過親身體驗、觸摸實物，學生能夠深入感受并掌握相關知識，提高學習效果。

3.促進學生全面發展

科學實驗創新教具設計不僅僅是為了傳授科學知識，更重要的是培養學生的綜合能力。小學科學創新教具設計能夠激發學生的創新意識，培養他們的觀察能力、邏輯思維、動手實踐等各方面能力。通過積極思考、親自動手、實踐探索，學生在使用科學創新教具的過程中，能夠很好地培養解決問題的能力和團隊合作精神，從而促進各方面能力的全面發展。

（二）價值

1.提升教育質量

小學科學創新教具不僅能夠提供生動、形象的教學模式，還可以通過實踐探索和親身體驗來加深學生對科學知識的理解。這種教學方式能夠激發學生的學習興趣和積極性，提高他們的參與度和專注力，從而提升整體教育質量。學生在使用創新教具時將更加主動地思考和探索，從而更好地消化和吸收知識。

2.培養科學素養

小學科學創新教具設計不僅僅傳授科學知識，更重要的是培養學生的科學素養。通過與科學創新教具的互動，學生能夠更好地了解科學的本質和科學方法，培養科學思維和科學精神。學生在實踐中學習，通過觀察、實驗、驗證等方式，能夠培養邏輯思維、分析問題和解決問題的能力，成為具有科學素養的終身學習者。

3.促進科學創新

小學科學創新教具設計能培養學生的創新意識和能力，為其未來的科學創新奠定基礎。學生在與科學創新教具互動的過程中，可以自由思考、提出問題、嘗試設計解決方案，并進行實踐驗證。這種創新思維的培養將幫助學生培養獨立思考、勇于探索、勇于實驗的能力，激發他們的創造力和想象力。從小培養學生的科學創新精神，能夠為他們今后在科學領域中的探索和創新提供堅實的基礎。

三、創新教具設計與應用案例

（一）以“雨水對土地的侵蝕”為例

在教授“雨水對土地的侵蝕”這堂課時，如果僅僅枯燥地講述理論知識，學生可能難以理解。對于五年級的學生來說，雖然他們的抽象思維有所提升，但他們主要還是以直觀思維為主導，這會給他們理解抽象知識帶來一定的挑戰。

經過深入研究后，筆者對原有的教材實驗器材進行了優化。傳統的實驗方式是使用噴壺來模擬雨水，學生手持噴壺進行噴灑，但這種方式容易分散學生的注意力，他們可能更專注于噴水的過程，而忽略了觀察地表形態的變化。此外，學生在噴灑過程中可能會弄濕桌面，導致桌面環境不衛生。傳統的實驗方式也難以確保每個學生都能清晰地看到徑流的形成，而且對比實驗操作較為復雜。因此，我對實驗裝置進行了改進，以使學生更容易操作，并確保他們都能清楚地觀察雨水沖刷泥土形成徑流的過程和現象。這種改進有助于學生集中精力觀察地表形態的變化，記錄實驗現象，并確保實驗環境的整潔。同一個裝置還可以進行三個對比實驗。

本課的主要教學目標是讓學生理解雨水對土地的侵蝕作用，同時模擬雨水的過程，使學生清晰地看到徑流是如何形成的。為了實現這一目標，筆者固定了一個帶有小孔的筆桿，模擬下雨，然后在一個一次性飯盒中放入沙土，制造一個斜坡來模擬土地。筆者還在飯盒中打出了一個流水孔，以便水流入下面的一次性飯盒，方便學生對比雨前雨后的情況。在進行三個對比實驗時，如何控制好雨量是學生研究的重要問題。首先，要確保實驗組和對照組的降雨量一致，為此，筆者加入了一個Y型管，將水分別引流到兩個模擬實驗盒中，從而保證降雨量的一致。

在探討怎樣使兩個模擬實驗盒中的降雨量不一樣時，學生提出可以通過改變筆桿上小孔的數量或者小孔大小的方式來改變降雨量，或是在膠管上安裝控制流速的裝置改變降雨量。通過全班的研討分析，最終選用了輸液器上的流速控制器，將其套在橡膠管上，學生通過上下撥動滑輪，達到了改變降雨量的目的。

在教學過程中教師憑借創新教具，將知識具體化，有助于學生加深印象并深入研究，讓小學生對科學實驗有充足的興趣，能夠獨立主動地學習，也可以有效提高小學階段科學實驗的整體水平。

（二）以“空氣占據空間嗎”為例

空氣是看不見、摸不著的，對于三年級學生來說，對空氣占據空間這一科學道理難以理解，組織開展有序的探究活動顯得尤為重要。

課伊始，筆者為學生演示了“水下蠟燭”的小魔術，我準備了一個透明的小魚缸，在魚缸里裝上一部分水，然后將一個用錫紙包住的蠟燭點燃，放在盛有水的魚缸里，再用去底的瓶子倒扣入水，罩住正在燃燒的蠟燭，緊接著向學生提出問題：“蠟燭為什么可以在水下燃燒？”激發學生對探究實驗的興趣。在學生的興趣充分被激發后，我又利用學生熟悉且喜歡的氣球、透明的瓶子、紅色的水等實驗器材進行創新實驗，通過觀察連通器中的水位高度變化來證明空氣占據空間。

首先，用氣球封住2號瓶口，往1號瓶中注水，實驗現象：1號瓶中水位高于連通管口，2號瓶中有一點點水，且瓶口氣球鼓起，初步感知空氣占據一定的空間。接下來繼續探究，用氣球封住1號瓶口，緊接著用手擠壓2號瓶口氣球，注意觀察，再試一次。在這個過程中引導學生思考形成以上現象的原因是什么。學生很快能通過兩個瓶中水位以及氣球的變化判斷，1號瓶以及氣球內空氣都占據一定空間。最后將兩個瓶口氣球取出，兩個瓶中水位相同，再次驗證空氣占據空間。對于接下來的環節，我提前為學生們準備了豐富的實驗器材，鼓勵學生與小組成員充分討論交流，設計實驗方案，學生的積極性非常高。

通過交流，有的小組直接將氣球套在瓶口，用力擠壓瓶身得出空氣占據空間。也有的小組精心設計了對比實驗——吹氣球，經過嘗試，學生們發現，正常情況下吹氣球，氣球很快被吹得又大又圓，而在密封的瓶子里吹氣球，無論怎么努力都沒辦法把氣球吹大，從而判斷瓶子里的空氣占據空間。還有的小組用兩個瓶子組裝成的連通器再次進行探究實驗，他們提出能不能用三個瓶子組裝而成的連通器進行實驗，于是我動手帶同學們一起制作，并用三個瓶子組裝而成的連通器再次進行實驗。其中有一組同學是這樣操作的，用瓶蓋封住3號瓶口，用氣球封住2號瓶口，接著往1號瓶中注水。同學們發現2號、3號瓶水位低，2號瓶氣球鼓起。緊接著用瓶蓋封住1號瓶口，用氣球封住3號瓶口，再用力擠壓2號瓶氣球，使空氣都進入瓶中，可以看到1號瓶水位幾乎不變，2號瓶水位下降，3號瓶水位上升且氣球鼓起。最后，我們將氣球和瓶蓋都取下，三個瓶中水位再次相同。在這一環節中，學生們通過大膽創新以及實驗操作，直觀形象地感受到看不見摸不著的空氣確實占據空間。

四、創新教具設計與應用的教學策略

（一）結合學科特點設計教具

在教學過程中，要結合具體學科的特點和知識內容來設計教具，使之更貼近學生的實際需求和認知水平。在學習“相貌各異的我們”時，利用拼圖的規則設計教具，讓學生更好地理解和描述每個人的不同特征。這種針對學科特點和教材內容的教具設計方法，能夠使教學更加生動有趣，激發學生的學習興趣和主動參與性，進而提升他們的學習質量。

（二）制作簡單易操作的教具

設計教具時要考慮制作的難易程度和方便程度，盡可能制作簡單易操作的教具，以便讓學生更容易理解和使用。學習“雨水對土地的侵蝕”時，使用鉆了洞的飲料瓶作為降雨器，讓學生進行模擬雨水侵蝕實驗，簡單易行。這樣，枯燥乏味的理論知識也變得富有趣味，不僅使知識具體化，加深了學生的學習印象，而且能激發學生探究新事物的興趣，真正實現讓學生在快樂玩中輕松地學。

（三）利用可視化工具輔助教學

在教學中，利用可視化工具可以幫助學生更好地理解和掌握知識，激發學生的學習興趣。在學習“晝夜是怎樣形成”時，使用地球儀、手電筒和蠟燭等物品來展示光線的傳播路徑，讓學生近距離觀察光線的反射現象，學生們可以通過觀察和實踐，更加深入地理解晝夜交替的原理以及光線傳播的規律。同時，這樣的教學方法也能夠激發學生的好奇心和學習興趣，讓他們更加主動地參與到課堂教學中來。

（四）讓學生參與教具的制作

在教學過程中，讓學生參與到教具的制作過程中，能夠提高他們對知識的理解和掌握能力，同時也能夠提升學生的實踐能力和創新能力。學習“晝夜是怎樣形成”時，學生自己動手制作地球儀或者光線傳播模型，可以更加深入地理解科學規律。學生們在課堂上充滿學習熱情，求知欲很強。這樣，課堂教學效率和質量就非常令人滿意。

五、總結與展望

通過對小學科學實驗教學的現狀、創新教具的重要性及價值、創新教具設計與應用案例的研究，以及教學策略的討論，筆者對如何更好地推動小學科學實驗教學的創新和提升有了更深刻的認識。其中創新教具的應用為小學科學實驗教學帶來了新的機遇。創新教具不僅能夠提升學生的實驗能力和科學思維，還能夠激發學生對科學的興趣和探索欲望，培養學生的合作意識與問題解決能力。未來，可以進一步深化研究創新教具的設計與應用，探索更多適用于小學科學實驗教學的創新工具。同時，也需要更多的教育實踐和研究，以評估創新教具對學生學習成效的影響，并不斷改進教具和教學策略。

參考文獻：

［1］陳永靖.自制教具在小學科學實驗教學中的運用［J］.新課程教學（電子版），2021（11）：66-67.

［2］張慧君.探究自制教具在小學科學實驗教學中的運用［J］.文學少年，2021（25）：108.

［3］溫艷嬌.自制教具在小學科學實驗教學中的運用策略［J］.讀與寫：中旬，2021（4）：280.

［4］周潔.自制教具在小學科學實驗教學中的運用分析［J］.文理導航，2020（6）.

［4］賀偉.淺談自制教具在小學科學實驗教學中的作用［J］.環球慈善，2020（10）：206.

責任編輯：唐丹丹