于立冬

摘 要：實驗儀器創(chuàng)新是一個常態(tài)工作，是提高科學探究效率的保證。不僅如此，3D技術的成熟為實驗儀器的創(chuàng)新提供了可能和保障。技術的支持、儀器的創(chuàng)新，促進了小學生科學素養(yǎng)的提升。

關鍵詞：科學素養(yǎng);科學探究;探究效率;儀器創(chuàng)新;3D技術

《義務教育科學課程標準》指出：“科學探究是人們探索和了解自然、獲得科學知識的重要方法。以證據(jù)為基礎，運用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論，公開研究結(jié)果，接受質(zhì)疑，不斷更新和深入，是科學探究的主要特點?！庇纱丝梢姡茖W探究是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的主要方式。

科學探究的特點決定了科學教學活動需要時間。然而，低年級學段（1～2年級）每周1課時，中年級學段（3～4年級）每周2課時，高年級學段（5～6年級）每周2課時，這點時間，對科學活動的開展就有些捉襟見肘了。時間的桎梏，完成每課時的教學目標成為奢望。因此，只能從教師充分地備課、完善的教學設計和實驗儀器創(chuàng)新來提高學生科學探究的效率。

“工欲善其事，必先利其器”，完美的教學設計是基于實驗儀器的。由此可見，實驗儀器的創(chuàng)新是推動科學探究效率的關鍵。創(chuàng)新無處不需要，尤其科學探究中，只有如此，才能擁有適合學生探究的實驗儀器，提高學生探究的效率。因此，學生才能獲得完整的探究經(jīng)歷，提升科學素養(yǎng)：能逐漸發(fā)現(xiàn)、關注平日里各種事物的變化，并提出科學的問題;能表述再現(xiàn)一些自然現(xiàn)象，并且能夠解釋，甚至能夠根據(jù)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律預測這些現(xiàn)象的產(chǎn)生;能夠讀懂各類媒體上的科學文章，判斷各類宣傳等社會行為的科學性;能夠讀懂地方或國家決策所蘊含的科學邏輯，并做出自己的判斷等。

在教學中，我在實驗儀器創(chuàng)新應用于教學方面進行了嘗試。在執(zhí)教教科版五年級下冊“浮力”一節(jié)時，教師需要指導學生完成物體浮力的測量。在教師的引導下，學生通過小組討論確定了測量的方法：橡膠吸盤在水底固定，細線一端拉引泡沫，一端掛在彈簧測力計上。盡管方法明確，實驗器材齊備，但是學生在操作過程中會出現(xiàn)吸盤脫落、彈簧秤不能保持豎直方向上測量?？傊?，一堂實驗課在匆忙、草草中結(jié)束——只有個別小組順利、正確地完成操作，體驗了整個過程，認識了浮力，大部分小組沒有完成實驗的操作。綜合了學生操作出錯、吸盤不合適的問題，我制作了新的測量工具，將測力桿、彈簧測力計、細線、定滑輪組合固定在一個架子上面，這樣既能保證彈簧測力計豎直測量，又能借助測力桿將泡沫按壓進水里而不擔心器材測量過程中出現(xiàn)故障。在這節(jié)課中，我為學生提供了新制的浮力測量工具，學生在課堂上順利、高效地完成了測量，為利用數(shù)據(jù)得出結(jié)論、進行充分討論騰出了充足的時間，使全班學生在實驗探究活動中完成了實驗概念“浮力”的建構(gòu)，明白了科學的學習不是搬運、填塞別人的東西，而是埋下知識的種子科學地生長。

在科學教學實踐中，我認識到實驗儀器創(chuàng)新是一個常態(tài)工作，因為盡管實驗器材室里有很多器材，但是針對每個實驗和學生沒有合適的實驗儀器。如果沒有合適的實驗儀器，科學探究就很難在有限的時間里完成。比如教科版六年級上冊“斜面”這一節(jié)中，學生盡管知道測量的方法，但是很難正確地測量。這是我們的實驗器材現(xiàn)有的裝備水平致使實驗操作有難度。在這節(jié)課中，我們實驗器材室里有斜面、細線、小車、鉤碼、彈簧測力計，學生在實驗時進行了組裝、操作、記錄、分析等活動，尤其在實驗探究中，操作的環(huán)節(jié)多而耗時;同時，多環(huán)節(jié)不足的積累使之與數(shù)據(jù)的科學性相去很遠。比如，在操作時用這些器材就不能正確地使用彈簧測力計進行測量;同時，很難保證測力的同時小車勻速運動。器材的現(xiàn)狀及常規(guī)組合導致了測量的科學性差。因此，為了使學生在實驗中能夠科學地測量，我借助這些器材概念和各個器材正確的使用方法制作了新的儀器——“活動的斜面演示器”，這個實驗儀器在我們?yōu)I州市自制教具活動中獲得了一等獎。由此可見，在現(xiàn)有的裝備條件下，只有保持實驗器材的常態(tài)創(chuàng)新，才能保證學生科學探究有合適的實驗儀器，有益于學生科學素養(yǎng)的提高。

3D打?。慈S打印）作為一個熱議話題，嚴格來說并不算一項新技術。其誕生于20世紀80年代后期，也稱作快速成型技術（Rapid Prototype），或增材制造技術，是按照計算機中的三維模型，利用數(shù)字化的擴展工具，向物品分層添加材料來制造出實物的一種疊層制造技術，可以忽略物件的結(jié)構(gòu)復雜程度。不僅如此，首先，這種生產(chǎn)技術完全摒棄了傳統(tǒng)的刀具、夾具和模具，且數(shù)字化控制有效降低了加工成本。其次，3D打印技術可以優(yōu)化新產(chǎn)品設計開發(fā)過程。3D打印的普及與優(yōu)勢，使之成為制作科學探究儀器的最佳選擇。從實踐來看，3D打印關鍵能快速制造出精密度較高與結(jié)構(gòu)復雜的零部件，為制作出測量更準確、操作更科學的實驗儀器提供了可能和保障。

由此可見，提升學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的探究能力，提高探究的效率，實驗儀器的創(chuàng)新不可或缺，而且科技的發(fā)展應用也為我們的常態(tài)創(chuàng)新提供了可能和保障。