小学科学实验教学设计及教具制作

小学科学实验教学设计及教具制作小学科学课程以培养学生科学素养为核心，实验教学与教具制作是落实科学探究理念的重要载体。优质的实验设计能引导学生在观察、操作、思考中建构科学概念，而自制教具则可突破教学资源限制，让抽象的科学原理变得直观可感。本文结合教学实践，从实验教学设计的核心原则、典型案例及教具制作的方法路径展开探讨，为一线教师提供可借鉴的实践范式。一、小学科学实验教学设计的核心原则与策略（一）教学设计的原则趣味性导向：小学阶段学生的注意力易受兴趣驱动，实验设计需融入游戏化、生活化元素。例如在“溶解现象”教学中，可设计“魔法变变变”游戏：将盐、糖、沙子等固体放入水中，用童话化语言描述“小颗粒的旅行”，观察物质“消失”的秘密，激发探究欲。探究性建构：实验应围绕核心问题展开，设计“猜想—验证—结论”的探究链。以“种子发芽的条件”为例，引导学生提出“种子发芽需要水吗？”“需要阳光吗？”等可验证的问题，通过控制变量的对比实验（设置有水/无水、有光/无光的实验组），让学生在数据记录中归纳科学规律。安全性保障：实验材料需优先选择无毒、易操作的生活物品，如用食用色素代替化学染料，用塑料瓶代替玻璃容器。操作环节需明确规范（如“使用剪刀时握住刀柄，避免指向他人”），并提前预设风险（如液体泼洒的应急处理）。生活化联结：实验内容应贴近学生生活经验，增强知识的迁移性。例如“摩擦力的秘密”教学，结合“鞋底花纹与行走安全”的生活情境，用不同材质的“鞋底”（木板上贴砂纸、绒布、塑料片模拟）在斜面滑动，探究摩擦力与接触面的关系。（二）教学设计的策略情境创设，激活认知：以“天气现象”教学为例，创设“小小气象员”情境：学生分组观察校园天气（云量、风向、温度），用自制风向标记录数据，结合天气预报的工作流程，让抽象的气象知识转化为真实任务。问题驱动，层层深入：在“电路连接”实验中，抛出递进式问题：“怎样让小灯泡亮起来？”（基础电路）→“如何让两个灯泡同时亮？”（串联/并联）→“怎样用一个开关控制两个灯泡？”（电路优化），通过问题链引导学生从操作到原理的深度探究。小组协作，多元发展：实验分组需兼顾能力差异，明确“操作员”“记录员”“发言人”等角色。如“土壤成分分析”实验中，小组分工筛土（观察颗粒）、加水搅拌（观察沉淀）、烧土（观察气味），在协作中培养沟通与分工能力。多元评价，关注过程：评价不仅关注实验结果，更重视探究过程。可采用“实验成长册”：学生记录猜想、操作照片、反思日记，教师结合小组互评（如“你认为组内谁的观察最细致？”）与课堂表现，形成动态评价体系。二、典型实验教学设计案例：“物体的沉浮”探究（一）教学目标科学概念：通过实验观察，归纳物体沉浮与材质、重量、体积的关系；探究能力：学会设计对比实验，用表格记录并分析数据；态度责任：培养实事求是、合作交流的科学精神。（二）教学准备实验材料：橡皮泥、塑料块、木块、金属片、回形针（每组一套）；自制教具：“沉浮演示槽”（透明塑料盒、彩色水，底部贴刻度纸，便于观察液面变化）；记录单：物体名称、预测沉浮、实验结果、发现的规律。（三）教学过程情境导入：沉船与浮岛的奥秘播放“泰坦尼克号沉船”与“马尔代夫浮岛”的对比视频，提问：“为什么钢铁巨轮会沉，而小岛能漂浮？”引发认知冲突，聚焦“物体沉浮的影响因素”。自主探究：猜想与验证初步观察：学生分组预测并实验“材料对沉浮的影响”，发现“金属片沉，木块浮”，但“金属回形针却能浮在水面？”（引出“水的表面张力”拓展点）。深入探究：提供橡皮泥，引导学生思考“改变形状能让沉的物体浮吗？”学生将橡皮泥捏成船型，发现其漂浮，对比实心球的下沉，归纳“体积（排开水量）影响沉浮”。数据记录：用“沉浮演示槽”测量不同物体排开的水量（液面刻度变化），填写记录单，分析“重量与体积的比值（密度）是核心因素”。总结拓展：生活中的沉浮智慧展示潜艇模型（自制教具：针管控制塑料瓶内水量，模拟沉浮），讲解“改变自身重量实现沉浮”的原理；联系“救生衣”“渔网浮标”的设计，让学生设计“能承载更多硬币的纸船”，延伸探究。三、教具制作的方法与实例（一）教具制作的核心方法材料选择：环保·易得·安全优先选用生活废弃物（如饮料瓶、雪糕棍、纸箱），避免使用尖锐、易碎材料。例如制作“简易显微镜”，用两个放大镜（或凸透镜）和硬纸板组装，成本低且安全。制作流程：设计—选材—制作—调试以“植物蒸腾作用演示器”为例：设计：观察植物叶片水分散失的过程，需透明、密闭的容器；选材：透明塑料瓶（剪去上半部分）、带叶枝条、保鲜膜；制作：将枝条插入瓶中（瓶底加水），用保鲜膜密封瓶口，标注初始水位；调试：放置阳光下，观察24小时后瓶壁水珠与水位变化，调整瓶口密封性。创新设计：跨学科融合教具可结合数学（如刻度标注）、艺术（如色彩装饰）。例如“电路实验板”，用彩色雪糕棍标注正负极，图钉作为连接点，既美观又便于学生识别电路路径。（二）经典教具制作实例：“土电话”与声音传播实验材料：两个一次性纸杯、棉线、牙签；制作：1.纸杯底部戳小孔，将棉线穿过，用牙签固定（防止棉线滑落）；2.拉紧棉线，两人分别持纸杯，一人说话，另一人听声音变化；实验拓展：改变棉线材质（尼龙线、毛线）、长度，探究“声音传播与介质、距离的关系”，理解“固体传声效果优于空气”的原理。四、教学实践的应用与反思（一）课堂应用场景分组实验：如“物体的沉浮”中，每组4人分工操作、记录，教师巡视指导，解决“橡皮泥船型制作不规范”“数据记录混乱”等问题；演示实验：复杂教具（如“地球公转模型”）由教师演示，结合动画辅助，突破空间认知难点；课后拓展：布置“家庭小实验”（如用柠檬发电、种豆芽），让学生用自制教具（如“柠檬电池”用铜片、锌片、导线、LED灯）巩固知识。（二）实践反思与改进时间把控难题：实验环节易超时，需简化步骤（如“沉浮实验”中提前分组准备材料），或设置“实验倒计时”培养效率意识；材料准备不足：自制教具易损坏，需建立“教具共享箱”，鼓励学生家庭捐赠材料（如饮料瓶、旧磁铁）；创新设计局限：部分教具功能单一，可结合3D打印（学校创客空间支持）