楊曉燕

自制教具一直是國內(nèi)外教育研究領(lǐng)域的熱點，然而現(xiàn)階段大多數(shù)自制教具方面的研究都比較寬泛，對具體實踐的研究較少。本文給出了與現(xiàn)代化技術(shù)相結(jié)合的自制教具的設(shè)計制作方法，展示了“5E”教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)課堂中的實踐應(yīng)用。

一、引言

自制教具可以提高教學(xué)質(zhì)量，可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實踐能力、設(shè)計能力、思維能力、表達(dá)能力等。它在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、探究能力、科學(xué)態(tài)度等方面有極其重要的作用。

“5E”教學(xué)模式是美國生物學(xué)課程研究開發(fā)的一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的模式，它的五個環(huán)節(jié)是吸引（engagement）、探究（exploration）、解釋（explanation）、遷移（elaboration）和評價（evaluation）。運用“5E”教學(xué)模式，不僅其“吸引”環(huán)節(jié)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，其余四個環(huán)節(jié)也有助于學(xué)生探究設(shè)計、證據(jù)收搜、科學(xué)解釋等能力的發(fā)展。

二、教具裝置圖

三、教具在教學(xué)中的意義和價值

（一）教具的教學(xué)意義

該教具可以用于教科版小學(xué)科學(xué)四年級下冊第二單元第7課《電路中的開關(guān)》的教學(xué)，主要通過創(chuàng)新自制教具“百變開關(guān)演示儀”，運用新技術(shù)，為學(xué)生展示多種與現(xiàn)代化技術(shù)相結(jié)合的開關(guān)。這既可以促進(jìn)課堂上師生的交流，為學(xué)生提供充足的探究時間和空間，又可以讓學(xué)生聯(lián)系生活，把學(xué)習(xí)的新知識與現(xiàn)實生活相聯(lián)系，更好地培養(yǎng)開放性思維、科學(xué)思維以及實驗探究、實踐創(chuàng)新能力，提升其科學(xué)素養(yǎng)，使活動更加直觀、科學(xué)、有趣，達(dá)到玩中學(xué)、快樂學(xué)的效果。

（二）教具的教學(xué)價值

該實驗教具設(shè)計新穎，構(gòu)思巧妙，體現(xiàn)了新的實驗活動方式、方法和內(nèi)容，在應(yīng)用新技術(shù)方面有創(chuàng)新和發(fā)展，在信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗的整合方面有所創(chuàng)意。操作簡便，現(xiàn)象明顯，元件拆卸方便，外形美觀，可隨時替換不同種類的元件;背景語音也可隨時根據(jù)情境的不同進(jìn)行切換，具有較強(qiáng)的實用性，便于自制推廣。

四、儀器特點及用途

利用組合法，將“觸摸傳感器”“光敏傳感器”“火焰?zhèn)鞲衅鳌薄坝甑蝹鞲衅鳌薄熬凭珎鞲衅鳌薄奥曇魝鞲衅鳌焙汀盁魩А钡确胖迷谝粋€示教板上。當(dāng)用不同的觸發(fā)方式如“觸摸”“光”“水滴”“火焰”“煙霧”“酒精”“聲音”和“磁鐵”等去觸發(fā)每一種開關(guān)，開關(guān)閉合后，不同性能的傳感器就會播放不同情境的語音警報，使學(xué)生協(xié)同運用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、色覺等多種感官進(jìn)行觀察。它具有如下特點：

教學(xué)性。制作的教具與學(xué)習(xí)內(nèi)容、實驗內(nèi)容協(xié)調(diào)一致，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實驗動手能力，有利于其自主學(xué)習(xí)、合作交流。

科學(xué)性。符合科學(xué)原理，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識，掌握科學(xué)方法和實驗操作技能，有利于其樹立科學(xué)思想和科學(xué)精神。

創(chuàng)新性。設(shè)計構(gòu)思巧妙，富有新穎性，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其動腦動手。

啟發(fā)性。易引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思考，有利于學(xué)生主動參與、互動、合作交流。

實用性。操作簡便，現(xiàn)象明顯，元件拆卸方便，可隨時替換不同種類的元件。其背景語音也可隨時根據(jù)情境的不同進(jìn)行切換，具有較強(qiáng)的實用性，便于自制推廣。

作品符合參與者的年齡層次、知識及能力水平，具有獨立創(chuàng)作的真實性。

五、制作方法

首先，如圖2（a）導(dǎo)線;（b）電壓表、電焊線、喇叭等;（c）傳感器、開發(fā)板、電源、燈帶等，準(zhǔn)備材料。

其次，如圖3（a）設(shè)計圖;（b）亞克力板散片;（c）粘貼固定好亞克力板，設(shè)計制作外殼。

第三，對開發(fā)板進(jìn)行編程，加載對應(yīng)每個通道的背景音樂。通過導(dǎo)線連接電路，將傳感器與對應(yīng)開發(fā)板的信號通道連接在一起。連接好音箱或者喇叭。如圖4（a）燈帶的組裝;（b）燈帶的調(diào)試，組裝燈帶及調(diào)試。

最后，安裝電源，整理導(dǎo)線，接通電源調(diào)試，完成組裝，如圖1。

六、《電路中的開關(guān)》教學(xué)案例

（一）吸引（engagement）——聽話的“魔盒”

本環(huán)節(jié)利用學(xué)生的好奇心展開課題，通過自制科技感很強(qiáng)的聽話的“魔盒”吸引學(xué)生的眼球，點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高課堂活力，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲;設(shè)置懸念，集中學(xué)生的注意力，抓好時機(jī)，引入新課。

通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生產(chǎn)生主動建構(gòu)知識的興趣，為后續(xù)展示與介紹多種開關(guān)做鋪墊，并引出主題。

（二）探究（exploration）——開關(guān)的作用

首先引導(dǎo)學(xué)生觀察透明小電筒里的開關(guān)原理，有目的地指導(dǎo)學(xué)生觀察玩具燈的開關(guān)是怎樣控制電流通斷的。學(xué)生不斷地按動著開關(guān)，進(jìn)行深入觀察，“開關(guān)按下去，銅片接觸，電流連通，小燈泡亮了”，“開關(guān)往上松，銅片分開，電流斷開，小燈泡不亮”。學(xué)生交流著自己的觀察成果，對小開關(guān)的作用有了更具體的了解。

本環(huán)節(jié)讓學(xué)生經(jīng)歷“提出問題—提出猜想與假設(shè)—制訂計劃與設(shè)計實驗—交流與合作”的探究過程，通過觀察、討論、交流，使學(xué)生了解開關(guān)的開和關(guān)與小電筒的亮與滅的關(guān)系，進(jìn)而獲得對開關(guān)在電路中的作用的認(rèn)識。

（三）解釋（explanation） ——“魔盒”揭秘

介紹“魔盒”原理，再次鞏固開關(guān)的作用。循序漸進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用非接觸式開關(guān)控制電路的通斷，啟發(fā)學(xué)生積極探究、創(chuàng)新，巧妙運用身邊的材料來設(shè)計。

（四）遷移（elaboration）——了解各種各樣的開關(guān)

通過演示自制教具“百變開關(guān)演示儀”，向?qū)W生分別講述不同種類的開關(guān)，包括“觸摸”“光”“水滴”“火焰”“酒精”和“聲音”等多種觸發(fā)方式開關(guān)，讓學(xué)生協(xié)同運用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、色覺等多種感官進(jìn)行觀察，使學(xué)生對開關(guān)的理解不僅僅限于固有印象，更能親身感受開關(guān)的多樣化與實用性，明白不同形式的開關(guān)均起源于生活，可以用于生活的方方面面。例如讓學(xué)生能夠產(chǎn)生聯(lián)想：當(dāng)生活中發(fā)生火災(zāi)時，可能想到火災(zāi)報警器開關(guān);遇到積水的情況時，可能用到水滴報警器開關(guān);遇到酒精泄露時，會想到酒精報警器;當(dāng)觸發(fā)“聲音”“光”“磁鐵”時，會想到家里經(jīng)常用到的聲控開關(guān)如光控開關(guān)、磁性開關(guān)等。

（五）評價（evaluation）——課后動腦筋

利用本堂課所學(xué)知識，解釋水位報警器的原理，并設(shè)計一個水位報警器。本環(huán)節(jié)讓學(xué)生體會科學(xué)源于生活，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維能力，以此增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)。

七、總結(jié)

顯然，學(xué)生在科學(xué)課堂實踐中的表情流露及參與度反映了他們的收獲程度。教學(xué)設(shè)計的方式方法多種多樣，但有一個共同點是始終不變的，那就是實驗教學(xué)要建立在以學(xué)生為主體的基礎(chǔ)上，讓他們利用現(xiàn)有條件親自動手設(shè)計制作最適合自己的教具，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，從而提高小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)效率，最終提高每一個學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。