小学科学实验教学中的创新教具设计与应用

摘要：科学是小学教育教学课程体系中的一门基础课程，也是培养学生科学探索精神、创新精神以及团队协作能力的重要课程。实验教学是小学科学教学的重要环节，在实验教育教学中，根据实际教学实践探究活动，设计一系列创新教具，可以激发学生的实验兴趣，促进学生综合能力的发展。本文介绍了小学科学实验教学的重要性，强调了创新教具在提高学生学科素养方面的潜力，同时还总结创新教具的设计与应用对小学科学实验教学的积极影响，并呼吁教育者和决策者在教学实践中积极推广和采用这些创新教具，尝试为小学科学实验教学注入新的活力以提高学生的科学素养。关键词：小学科学实验教学创新教具设计原则教学策略小学科学实验教学一直以来都扮演着培养学生科学素养的重要角色。通过亲身实验，学生不仅能够积累科学知识，还可以培养实验技能、科学思维和解决问题的能力。然而，在不断变化和发展的教育环境下，如何更好地进行小学科学实验教学，以确保学生充分参与、积极思考和全面成长，是需要教育工作者一直探索和思考的问题。一、小学科学实验教学中的教具设计与应用现状当前，小学科学教学中的实验教学被认为是培养学生创新思维和实践能力的重要途径。然而，我们必须正视的是，实验教学存在着一些问题。部分教师并没有意识到使用教具在教学中的重要性，他们过于注重理论知识的灌输，而忽视了实践操作的重要性；同时，实验器材老旧，没有及时更新，导致无法满足教学需要，已经丧失了其应有的实效性。这些问题使得小学科学实验教学的质量无法得到有效提升。因此，应加大对小学科学教师的培训力度，提高他们创新实验教具设计能力；与时俱进地更新教学器材，根据实际需求增加实验器材的数量和种类，以确保实验教学的实效性。实践已经证明，在教学中不断创新教具设计，推动教学方式的变革，并将创新教具设计与应用贯穿于小学科学实验教学中，是培养学生实践能力和创新思维的有效途径。因此，应该大力推广创新教具的设计与应用，以激发学生的学习兴趣，并提高教学效果。二、创新教具的重要性及价值创新教具在小学科学实验教学中的应用具有重要的教育价值，它不仅能够丰富教学手段，还能够对学生的多方面能力和兴趣培养产生积极影响。（一）重要性1.增强学生学习兴趣和参与度科学创新教具对于小学生来说具有很大的吸引力。小学生天性好奇，对于未知事物充满了探索的欲望。创新教具设计，可以提供更加生动、形象的教学模式，激发学生的好奇心和求知欲，从而增强他们的学习兴趣和参与度。2.帮助学生理解抽象概念科学知识中常常涉及一些抽象、难以理解的概念。对于小学生来说，直接通过书本或口头讲解往往难以理解和记忆。而创新教具则能够通过生动形象的展示，将抽象概念转化为具体的实物或场景，帮助学生更好地理解和记忆这些抽象概念。通过亲身体验、触摸实物，学生能够深入感受并掌握相关知识，提高学习效果。3.促进学生全面发展科学实验创新教具设计不仅仅是为了传授科学知识，更重要的是培养学生的综合能力。小学科学创新教具设计能够激发学生的创新意识，培养他们的观察能力、逻辑思维、动手实践等各方面能力。通过积极思考、亲自动手、实践探索，学生在使用科学创新教具的过程中，能够很好地培养解决问题的能力和团队合作精神，从而促进各方面能力的全面发展。（二）价值1.提升教育质量小学科学创新教具不仅能够提供生动、形象的教学模式，还可以通过实践探索和亲身体验来加深学生对科学知识的理解。这种教学方式能够激发学生的学习兴趣和积极性，提高他们的参与度和专注力，从而提升整体教育质量。学生在使用创新教具时将更加主动地思考和探索，从而更好地消化和吸收知识。2.培养科学素养小学科学创新教具设计不仅仅传授科学知识，更重要的是培养学生的科学素养。通过与科学创新教具的互动，学生能够更好地了解科学的本质和科学方法，培养科学思维和科学精神。学生在实践中学习，通过观察、实验、验证等方式，能够培养逻辑思维、分析问题和解决问题的能力，成为具有科学素养的终身学习者。3.促进科学创新小学科学创新教具设计能培养学生的创新意识和能力，为其未来的科学创新奠定基础。学生在与科学创新教具互动的过程中，可以自由思考、提出问题、尝试设计解决方案，并进行实践验证。这种创新思维的培养将帮助学生培养独立思考、勇于探索、勇于实验的能力，激发他们的创造力和想象力。从小培养学生的科学创新精神，能够为他们今后在科学领域中的探索和创新提供坚实的基础。三、创新教具设计与应用案例（一）以“雨水对土地的侵蚀”为例在教授“雨水对土地的侵蚀”这堂课时，如果仅仅枯燥地讲述理论知识，学生可能难以理解。对于五年级的学生来说，虽然他们的抽象思维有所提升，但他们主要还是以直观思维为主导，这会给他们理解抽象知识带来一定的挑战。经过深入研究后，笔者对原有的教材实验器材进行了优化。传统的实验方式是使用喷壶来模拟雨水，学生手持喷壶进行喷洒，但这种方式容易分散学生的注意力，他们可能更专注于喷水的过程，而忽略了观察地表形态的变化。此外，学生在喷洒过程中可能会弄湿桌面，导致桌面环境不卫生。传统的实验方式也难以确保每个学生都能清晰地看到径流的形成，而且对比实验操作较为复杂。因此，我对实验装置进行了改进，以使学生更容易操作，并确保他们都能清楚地观察雨水冲刷泥土形成径流的过程和现象。这种改进有助于学生集中精力观察地表形态的变化，记录实验现象，并确保实验环境的整洁。同一个装置还可以进行三个对比实验。本课的主要教学目标是让学生理解雨水对土地的侵蚀作用，同时模拟雨水的过程，使学生清晰地看到径流是如何形成的。为了实现这一目标，笔者固定了一个带有小孔的笔杆，模拟下雨，然后在一个一次性饭盒中放入沙土，制造一个斜坡来模拟土地。笔者还在饭盒中打出了一个流水孔，以便水流入下面的一次性饭盒，方便学生对比雨前雨后的情况。在进行三个对比实验时，如何控制好雨量是学生研究的重要问题。首先，要确保实验组和对照组的降雨量一致，为此，笔者加入了一个Y型管，将水分别引流到两个模拟实验盒中，从而保证降雨量的一致。在探讨怎样使两个模拟实验盒中的降雨量不一样时，学生提出可以通过改变笔杆上小孔的数量或者小孔大小的方式来改变降雨量，或是在胶管上安装控制流速的装置改变降雨量。通过全班的研讨分析，最终选用了输液器上的流速控制器，将其套在橡胶管上，学生通过上下拨动滑轮，达到了改变降雨量的目的。在教学过程中教师凭借创新教具，将知识具体化，有助于学生加深印象并深入研究，让小学生对科学实验有充足的兴趣，能够独立主动地学习，也可以有效提高小学阶段科学实验的整体水平。（二）以“空气占据空间吗”为例空气是看不见、摸不着的，对于三年级学生来说，对空气占据空间这一科学道理难以理解，组织开展有序的探究活动显得尤为重要。课伊始，笔者为学生演示了“水下蜡烛”的小魔术，我准备了一个透明的小鱼缸，在鱼缸里装上一部分水，然后将一个用锡纸包住的蜡烛点燃，放在盛有水的鱼缸里，再用去底的瓶子倒扣入水，罩住正在燃烧的蜡烛，紧接着向学生提出问题：“蜡烛为什么可以在水下燃烧？”激发学生对探究实验的兴趣。在学生的兴趣充分被激发后，我又利用学生熟悉且喜欢的气球、透明的瓶子、红色的水等实验器材进行创新实验，通过观察连通器中的水位高度变化来证明空气占据空间。首先，用气球封住2号瓶口，往1号瓶中注水，实验现象：1号瓶中水位高于连通管口，2号瓶中有一点点水，且瓶口气球鼓起，初步感知空气占据一定的空间。接下来继续探究，用气球封住1号瓶口，紧接着用手挤压2号瓶口气球，注意观察，再试一次。在这个过程中引导学生思考形成以上现象的原因是什么。学生很快能通过两个瓶中水位以及气球的变化判断，1号瓶以及气球内空气都占据一定空间。最后将两个瓶口气球取出，两个瓶中水位相同，再次验证空气占据空间。对于接下来的环节，我提前为学生们准备了丰富的实验器材，鼓励学生与小组成员充分讨论交流，设计实验方案，学生的积极性非常高。通过交流，有的小组直接将气球套在瓶口，用力挤压瓶身得出空气占据空间。也有的小组精心设计了对比实验——吹气球，经过尝试，学生们发现，正常情况下吹气球，气球很快被吹得又大又圆，而在密封的瓶子里吹气球，无论怎么努力都没办法把气球吹大，从而判断瓶子里的空气占据空间。还有的小组用两个瓶子组装成的连通器再次进行探究实验，他们提出能不能用三个瓶子组装而成的连通器进行实验，于是我动手带同学们一起制作，并用三个瓶子组装而成的连通器再次进行实验。其中有一组同学是这样操作的，用瓶盖封住3号瓶口，用气球封住2号瓶口，接着往1号瓶中注水。同学们发现2号、3号瓶水位低，2号瓶气球鼓起。紧接着用瓶盖封住1号瓶口，用气球封住3号瓶口，再用力挤压2号瓶气球，使空气都进入瓶中，可以看到1号瓶水位几乎不变，2号瓶水位下降，3号瓶水位上升且气球鼓起。最后，我们将气球和瓶盖都取下，三个瓶中水位再次相同。在这一环节中，学生们通过大胆创新以及实验操作，直观形象地感受到看不见摸不着的空气确实占据空间。四、创新教具设计与应用的教学策略（一）结合学科特点设计教具在教学过程中，要结合具体学科的特点和知识内容来设计教具，使之更贴近学生的实际需求和认知水平。在学习“相貌各异的我们”时，利用拼图的规则设计教具，让学生更好地理解和描述每个人的不同特征。这种针对学科特点和教材内容的教具设计方法，能够使教学更加生动有趣，激发学生的学习兴趣和主动参与性，进而提升他们的学习质量。（二）制作简单易操作的教具设计教具时要考虑制作的难易程度和方便程度，尽可能制作简单易操作的教具，以便让学生更容易理解和使用。学习“雨水对土地的侵蚀”时，使用钻了洞的饮料瓶作为降雨器，让学生进行模拟雨水侵蚀实验，简单易行。这样，枯燥乏味的理论知识也变得富有趣味，不仅使知识具体化，加深了学生的学习印象，而且能激发学生探究新事物的兴趣，真正实现让学生在快乐玩中轻松地学。（三）利用可视化工具辅助教学在教学中，利用可视化工具可以帮助学生更好地理解和掌握知识，激发学生的学习兴趣。在学习“昼夜是怎样形成”时，使用地球仪、手电筒和蜡烛等物品来展示光线的传播路径，让学生近距离观察光线的反射现象，学生们可以通过观察和实践，更加深入地理解昼夜交替的原理以及光线传播的规律。同时，这样的教学方法也能够激发学生的好奇心和学习兴趣，让他们更加主动地参与到课堂教学中来。（四）让学生参与教具的制作在教学过程中，让学生参与到教具的制作过程中，能够提高他们对知识的理解和掌握能力，同时也能够提升学生的实践能力和创新能力。学习“昼夜是怎样形成”时，学生自己动手制作地球仪或者光线传播模型，可以更加深入地理解科学规律。学生们在课堂上充满学习热情，求知欲很强。这样，课堂教学效率和质量就非常令人满意。五、总结与展望通过对小学科学实验教学的现状、创新教具的重要性及价值、创新教