湖北省大悟縣陽平鎮(zhèn)中心學(xué)校(432800) 付自成

小學(xué)科學(xué)課程是一門以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為宗旨的義務(wù)教育階段的核心課程，科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)科學(xué)知識和技能、培養(yǎng)科學(xué)興趣和思維習(xí)慣、弘揚科學(xué)精神的主要途徑。科學(xué)實驗是學(xué)生科學(xué)探究的主要方法，而科學(xué)實驗離不開實驗器材。從現(xiàn)在的教材內(nèi)容和實驗器材配備標(biāo)準(zhǔn)來看，即使學(xué)校配齊配足實驗器材，也只能完成實驗教學(xué)的部分內(nèi)容。要將科學(xué)探究落到實處，自制教具就成為一項非常迫切和重要的任務(wù)。筆者在長期的科學(xué)教學(xué)過程中，自制過許多教具。下面，以“水的三態(tài)”演示儀為例，淺談自制教具的心得。

1 發(fā)現(xiàn)問題，尋求解決方案

自制教具是實現(xiàn)科學(xué)課堂有效探究的必要補充。教師只有在教學(xué)實驗中，吃透教材，熟悉實驗器材，認(rèn)識現(xiàn)有教具的不足，才能發(fā)現(xiàn)問題，并依據(jù)教材所要闡述的科學(xué)原理進行合理想象，才能在苦思冥想中尋求到自制教具的合理方案。如在教學(xué)“水的三態(tài)”時筆者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有教具不能將水的三態(tài)同時呈現(xiàn)在學(xué)生面前，極大地影響了學(xué)生對水的三態(tài)的直觀認(rèn)識。為此，筆者提出這樣一個問題：“能不能設(shè)計一種教具，將水的三態(tài)同時呈現(xiàn)在學(xué)生面前？”要制作這樣的教具，最大的難點是“制冰”，什么樣的器材能夠“快速制冰”，帶著這樣的問題，我思索許久，在觀察了“車載小冰箱”后，才得出一個較為合理的解決方案。即利用車載冰箱中的半導(dǎo)體制冷機制出“固態(tài)的水”——冰，利用電熱絲加熱得到“氣態(tài)的水”——水蒸汽，將二者整合到一個箱體上，就可以達到同時呈現(xiàn)“水的三態(tài)”的目的了。

2 整體設(shè)計，方便實驗觀察

有了創(chuàng)作思路后，就必須對所要自制的教具進行整體設(shè)計。整體設(shè)計教具時要注意3個方面的問題：①結(jié)構(gòu)簡單，方便操作；②效果明顯，方便觀察；③安全可靠，美觀耐用。在設(shè)計“水的三態(tài)演示儀”時，筆者曾為將制冰機放在儀器的左側(cè)還是右側(cè)困惑，結(jié)合教師的演示操作和學(xué)生的觀察兩方面考慮，最終將制冰機放置在(教師站位的)右側(cè)。這樣利于教師的實驗操作，有效地避開“電燒水”部分可能給教師帶來的燙傷。這樣的放置同時也能夠給學(xué)生一個從左至右為“固——液——氣”變化的觀察順序。

效果明顯是自制教具必須注意的問題，“水的三態(tài)”演示儀是一個矛盾的結(jié)合體，該儀器一邊加熱一邊制冷，如箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計不好，該儀器在演示實驗時，必然會導(dǎo)致加熱制冷的作用相互抵消，大大影響實驗效果。為此筆者設(shè)計了箱體內(nèi)部加裝隔板的結(jié)構(gòu)，利用隔板阻止箱體內(nèi)部的熱交換。在箱體外部將液態(tài)的水放置在中間，利用中間的水阻擋外部的熱交換。

安全性是自制教具的重中之重，我在設(shè)計儀器時，對該儀器的箱體選用了防火阻燃材料，對儀器內(nèi)部的強電、弱電線路進行了合理規(guī)劃，確保儀器的安全可靠。

3 精挑元件，講究配備合理

在進行合理有效的整體設(shè)計之后，必須精挑細選，合理配備儀器的元器件，以保證儀器工作時效果明顯、安全可靠。“水的三態(tài)”演示儀弱電部分元件電壓配備一致，確保儀器運行安全可靠。儀器的電加熱部分配備的是1個220 V 300 W小電爐，該電爐可在2 min內(nèi)將20 mL的水燒開。儀器的制冷機可在2 min內(nèi)將1 mL的水制成冰。這樣，可保證學(xué)生能在短時間內(nèi)看到水的三態(tài)同時呈現(xiàn)。

4 特制零件，突破制作難點

自制教具中最難的部分就是關(guān)鍵零件的來源，這些零件是市場無法尋找到的，必須自行設(shè)計，自己制作。制作“水的三態(tài)”演示儀時，制冰用的“小鍋”無處可尋，為此，筆者用車床車制了一個可盛放2 mL水的鋁合金小鍋。用導(dǎo)熱膠將它牢牢地固定在制冷芯片上，很好地突破了“制冰”的難點。在后來的實驗操作中，筆者又用牙簽制作了一個取冰棒，這樣能保證全班學(xué)生及時看到“固態(tài)的水”——冰。

5 組裝調(diào)試，改進教具不足

自制教具的組裝調(diào)試是一個必不可少的環(huán)節(jié)，在自制教具的預(yù)設(shè)功能下，教師要有的放矢地進行反復(fù)試驗，收集和記錄數(shù)據(jù)，或借用儀器檢測，在應(yīng)用中比對實驗數(shù)據(jù)和實驗要求的達成度，在展示和交流中征求學(xué)生的意見和看法。及時進行教具的調(diào)整與改進，直到達到設(shè)計要求為止。水的三態(tài)演示儀組裝好后，筆者進行了反復(fù)試驗，及時改進了加熱部分燒糊箱體的不足，總結(jié)出加熱20 mL水、制冷1 mL水、用時2 min的實驗量化控制方法，較好地達成了預(yù)期目的。

6 美化外觀，展現(xiàn)功能特點

教具改進完善后，要對它的外觀進行美化，還要對它的名稱、功能按鈕、安全警示進行標(biāo)注，如果儀器箱體上有空位，最好將使用方法也標(biāo)示出來。筆者結(jié)合水的特點，對“水的三態(tài)”演示儀進行了上色涂裝，標(biāo)注了名稱和功能按鈕等，并對它的使用方法作了簡要說明。至此，一個較為完美的自制教具就完成了。

7 小結(jié)

總之，只要潛心研究教材，吃透教材，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，就一定能閃現(xiàn)出自制教具的靈感。在不斷自制、不斷改進中，創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)簡單、方便操作、效果明顯、安全可靠、美觀耐用的教具。