摘" 要" 隨著新課程改革的不斷深入，實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有教具由于技術(shù)陳舊、精度不高、與新版教材不匹配等問題，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前教學(xué)的需求，需要科學(xué)教師通過自制教具的方式來更好地開展教學(xué)。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對小學(xué)科學(xué)教材中的物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)三個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行自制教具的開發(fā)與優(yōu)化，并將其運(yùn)用在教學(xué)活動中，取得良好的效果。

關(guān)鍵詞" 小學(xué)科學(xué)；自制教具；光學(xué)組合教具；月相模擬及四季成因演示儀；環(huán)氧樹脂標(biāo)本

中圖分類號：G623.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）23-0075-04

0" 引言

小學(xué)科學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合課程，能夠有效地綜合自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域和技術(shù)領(lǐng)域中基礎(chǔ)的知識和技能，因此，教育部在2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中將小學(xué)科學(xué)課列為與語文、數(shù)學(xué)同等重要的基礎(chǔ)性課程。由于小學(xué)科學(xué)課程中存在大量的探究實(shí)驗(yàn)，因此應(yīng)當(dāng)以探究為中心組織教學(xué)活動，而在探究活動過程中，教具能夠起到非常重要的作用。隨著新課程改革的不斷深入和新版科學(xué)教材的應(yīng)用，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中原有的教具出現(xiàn)技術(shù)陳舊、精度不高、與新版教材不匹配等問題，難以滿足教學(xué)的實(shí)際需求，無法提高學(xué)生的探究興趣和求知欲，需要科學(xué)教師通過自制教具來更好地開展教學(xué)。

自制教具是教師、學(xué)生或其他人員根據(jù)教學(xué)需要，選用易得的材料，自行設(shè)計(jì)制作的教學(xué)用具或儀器，而能否有效指導(dǎo)、輔助學(xué)生進(jìn)行探究活動是判斷自制教具是否有應(yīng)用價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)。在小學(xué)科學(xué)課程中開發(fā)和優(yōu)化自制教具，就是為了讓科學(xué)探究更高效、更有趣，讓數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)。優(yōu)秀的自制教具能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，便利學(xué)生的實(shí)際操作。針對小學(xué)科學(xué)課程中的物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)三個(gè)領(lǐng)域，筆者進(jìn)行自制教具的開發(fā)與優(yōu)化，并將其運(yùn)用在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動中，取得良好的效果。

1" 物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域：光學(xué)組合教具

小學(xué)科學(xué)課程中的物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域僅限于無生命的物質(zhì)世界，主要包括一些物理和化學(xué)的基礎(chǔ)知識。以教科版（2017）科學(xué)教材五年級上冊為例，其第二單元“光”的探究實(shí)驗(yàn)主要包括光和影、光的傳播、光的反射、光和熱等內(nèi)容。光和影的實(shí)驗(yàn)探究包括影子形成的條件、光源和影子方向的關(guān)系、光源與遮擋物的距離遠(yuǎn)近和影子變化規(guī)律等。光的傳播實(shí)驗(yàn)是為了讓學(xué)生理解光是沿直線傳播的，光的傳播路徑被不透明物體遮擋會造成光的傳播中斷。光的反射實(shí)驗(yàn)是探究入射光線與反射光線的關(guān)系以及不同顏色物體反射光的能力差異。探究光和熱的關(guān)系則是讓學(xué)生理解不同顏色的物體吸熱差異。為彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室配備教具的不足，幫助學(xué)生掌握并完成本單元的知識和實(shí)驗(yàn)，筆者設(shè)計(jì)一套制作方便、取材容易、操作簡單的光學(xué)組合教具供教師演示和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)使用。

1.1" 制作材料及方法

光學(xué)組合教具的主要材料包括：寬度5 cm的PVC線槽100 cm，直徑1.5 cm的PVC線管（不透光）100 cm截成所需要的長度若干段，PVC底座若干個(gè)，微型手電筒一只，激光筆一支，不同顏色卡紙各一張，蠟燭一截。

光學(xué)組合教具制作步驟：截取100 cm×5 cm的線槽作為實(shí)驗(yàn)用的滑槽并將中間截?cái)?，底面用透明膠帶粘住方便折疊，側(cè)面將塑料米尺用雙面膠粘牢作為刻度尺；利用PVC線管和卡座制作直通兩個(gè)、彎頭一個(gè)、光屏架一個(gè)等，將做好的支架及底座安裝組合在一起。

1.2" 教具應(yīng)用

1.2.1" 光和影的實(shí)驗(yàn)

將微型手電筒、遮擋物、光屏放在滑槽中，調(diào)節(jié)三者之間的距離，即可直觀看到影子的大小與遮擋物、光源的遠(yuǎn)近關(guān)系，見圖1；若拿手電筒從不同的角度照射遮擋物，則影子的方向和光源方向相反，見圖2。

1.2.2" 光的傳播實(shí)驗(yàn)

光的直線傳播實(shí)驗(yàn)需要利用激光筆、兩個(gè)PVC直通和光屏進(jìn)行，如果兩個(gè)直通和激光筆在一條直線上，則紅色光線穿過直通后會在光屏上出現(xiàn)光斑，見圖3；若其中一個(gè)直通發(fā)生偏轉(zhuǎn)，光不能通過，則光屏上就無法呈現(xiàn)光斑（圖4）；光不能通過一個(gè)彎曲線路（圖5）。

1.2.3" 光的反射實(shí)驗(yàn)

利用手電筒（或激光筆）、平面鏡和不同顏色的卡紙，可以探究入射角與反射角的關(guān)系及不同顏色卡紙的反射光能力。當(dāng)光源方向保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)動平面鏡，可以清楚地看到反射光線也在發(fā)生偏轉(zhuǎn)，入射光角度越大，反射光角度也就越大，入射角等于反射角（圖6）。在光源不變的情況下，將平面鏡和彩色卡紙放在光屏架上，當(dāng)平面鏡反射光線很強(qiáng)時(shí)，反射光有明亮的光斑；當(dāng)卡紙反射光線較弱時(shí)，反射光無明亮光斑（圖7）。通過上述實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論，顏色越深的卡紙反射光線能力越弱，顏色較淺的卡紙反射光較強(qiáng)，見圖8、圖9。

1.2.4" 探究凸透鏡成像規(guī)律

雖然小學(xué)科學(xué)教材中并未涉及凸透鏡成像，但可以在科學(xué)社團(tuán)中對凸透鏡成像的規(guī)律進(jìn)行簡單探究。具體做法：將蠟燭、凸透鏡、光屏保持在同一高度，然后調(diào)整三者之間的距離，即可對凸透鏡成像的變化規(guī)律進(jìn)行探究（圖10）。

2" 生命科學(xué)領(lǐng)域：環(huán)氧樹脂標(biāo)本

由于生命科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容以理論為主，且實(shí)驗(yàn)室中沒有適合的教具，因此，科學(xué)教師大多利用視頻、影像等結(jié)合課件進(jìn)行這一領(lǐng)域的教學(xué)，而不開展實(shí)踐操作。筆者認(rèn)為，生命科學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)不能只局限于知識的傳授，應(yīng)從培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和科學(xué)思維著手，通過觀察昆蟲、花朵、種子等標(biāo)本來提高學(xué)習(xí)知識的興趣，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)科學(xué)。就目前來看，生命科學(xué)類的實(shí)物大多為干制或浸制標(biāo)本，干制標(biāo)本不易保存，容易生蟲，而浸制標(biāo)本使用的福爾馬林溶液有刺激性、毒性和血腥感，容易對學(xué)生的生理和心理產(chǎn)生影響，且兩種標(biāo)本的自制難度較大。筆者認(rèn)為，可以利用環(huán)氧樹脂制作動植物標(biāo)本，既能克服上述兩種標(biāo)本的缺陷，制作過程又簡單易操作，且教學(xué)效果良好。

2.1" 制作材料和方法

制作環(huán)氧樹脂標(biāo)本所需的材料主要包括：環(huán)氧樹脂A、B膠若干，各種昆蟲、花朵、樹葉、種子和干燥劑等。

具體的制作方法如下。

1）標(biāo)本處理：昆蟲類標(biāo)本要對昆蟲進(jìn)行整姿并在自然情況下風(fēng)干；花卉、樹葉等要用干燥劑進(jìn)行干燥。

2）調(diào)制環(huán)氧樹脂：根據(jù)需要制作標(biāo)本的量，按照3∶1的比例調(diào)制環(huán)氧樹脂。

3）制作標(biāo)本：在模具里先鋪一層底膠，等干透后放入整姿過的標(biāo)本，再填滿環(huán)氧樹脂，待干燥后脫模。

4）分類裝盒。將脫模后的標(biāo)本打磨邊角并分類裝盒。

昆蟲類標(biāo)本如圖11所示，花卉類標(biāo)本如圖12所示。

2.2" 教具應(yīng)用

小學(xué)科學(xué)中有很多可供教師利用環(huán)氧樹脂標(biāo)本進(jìn)行教學(xué)的內(nèi)容。課堂上，教師通過發(fā)放標(biāo)本讓學(xué)生進(jìn)行觀察，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；課后，學(xué)生可以通過誘導(dǎo)、網(wǎng)捕等方法捕捉昆蟲，分類制作標(biāo)本，像科學(xué)家那樣去探究科學(xué)的魅力。學(xué)與玩的有機(jī)結(jié)合，在豐富學(xué)生知識的同時(shí)，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)并積累認(rèn)識世界的經(jīng)驗(yàn)。

3" 地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域：月相模擬及四季成因演示儀

“觀察月相”和“月相變化規(guī)律”分別是小學(xué)科學(xué)教材（新版）二年級和三年級的課程，教學(xué)目的是讓學(xué)生知道為什么月相在不同時(shí)期有不同的形狀，并根據(jù)平時(shí)的觀察，通過邏輯推理，知道月相變化的規(guī)律，建立持續(xù)觀察月相的興趣。教材中模擬月相變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)是將籃球模擬為月球，學(xué)生當(dāng)作地球，但是教師手持“月球”圍繞“地球”轉(zhuǎn)動時(shí)，因?yàn)樵孪嗍菑牡厍虻慕嵌扔^察月球反射太陽光的部分，而籃球并不能反射光，所以學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)月球被照亮面的變化特征，也就不能清楚地發(fā)現(xiàn)月相變化的規(guī)律。為清晰展示月相的變化規(guī)律且不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，筆者自制月相模擬及四季成因演示儀，幫助學(xué)生直觀感受和掌握日地月三者之間的關(guān)系，自傳、公轉(zhuǎn)方向與周期和地球四季成因等知識點(diǎn)。

3.1" 制作材料及方法

月相模擬及四季成因演示儀的制作材料包括PVC發(fā)泡板、PVC線管及底座、地球儀一個(gè)、泡沫球一個(gè)、放大鏡一個(gè)、白熾燈泡一個(gè)、電線若干、開關(guān)一個(gè)。

具體制作步驟：利用PVC發(fā)泡板制作一個(gè)橢圓形底盤，并在底盤的邊緣設(shè)置一個(gè)滑道模擬地球軌道；利用PVC線管制作一個(gè)地球儀底座，裝上地球儀，底座可以手持在軌道中轉(zhuǎn)動；在底盤的中央安裝一盞白熾燈，并用開關(guān)控制電源；利用PVC板制作一個(gè)燈罩，燈罩里面貼有可反光鋁箔，燈罩的前面安裝一個(gè)直徑3 cm、可放大15倍的放大鏡；用直徑約1 cm的白色泡沫球模擬月球，利用PVC三通和彎頭固定在地球儀的底座上。

演示儀以底盤中心的白熾燈泡模擬太陽，燈泡的亮度和溫度代表恒星是發(fā)光發(fā)熱的星球；燈泡的外面是可伸縮的燈罩，燈罩的前端裝有放大鏡以調(diào)節(jié)匯聚光線；當(dāng)燈泡點(diǎn)亮?xí)r，匯聚的光線會形成光斑投射到地球儀或月球上，如圖13所示。

3.2" 教具應(yīng)用

3.2.1" 模擬四季成因

四季成因模擬實(shí)驗(yàn)操作步驟：用燈罩罩住燈泡后接通電源，調(diào)節(jié)凸透鏡與地球儀之間的距離，使光斑最小化呈現(xiàn)在地球儀上；將地球儀逆時(shí)針在滑道上滑行模擬地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)，并分別在春分、夏至、秋分、冬至點(diǎn)停留，代表春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)。在地球圍繞太陽轉(zhuǎn)動過程中，由于地球自轉(zhuǎn)軸方向不動，根據(jù)太陽光斑照射到地球的位置及角度不同，地球表面同一單位面積因光的直射與斜射會導(dǎo)致接收光照強(qiáng)度不同，夏季太陽光近似直射北半球，單位面積光照強(qiáng)度強(qiáng)，地表溫度高（圖14）；冬季太陽光斜射北半球，單位面積光照強(qiáng)度弱，地表溫度低（圖15）。

3.2.2" 模擬月相形成

模擬月相形成的做法是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動白色小球，模擬月球圍繞地球公轉(zhuǎn)。調(diào)整燈罩距離使光斑投射到白色小球上，小球上的光斑不同形狀就代表不同時(shí)間的月相；地球儀自身逆時(shí)針轉(zhuǎn)動模擬地球自轉(zhuǎn)（圖14）。

4" 結(jié)束語

自制教具是教師個(gè)人教學(xué)能力與長期思索的集中展現(xiàn)，通常運(yùn)用一些新材料、新技術(shù)、新方法，不僅具有科學(xué)性，還有新穎性和趣味性。教師使用自制教具進(jìn)行教學(xué)，能夠促使學(xué)生參與科學(xué)探究活動，是吸引學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，積極參與探究活動，體驗(yàn)成功愉悅的最有效因素。因此，科學(xué)教師要認(rèn)識到自制教具是小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，應(yīng)不斷提升開發(fā)與優(yōu)化自制教具的意識，加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)，善于思考，增強(qiáng)開發(fā)與優(yōu)化自制教具的能力。

作者：周陽，蕪湖市育紅小學(xué)旭日天都校區(qū)（241006）；茆龍偉，蕪湖市教育技術(shù)裝備中心（241000）。