小学科学实验器材的本土化改造与创新设计

摘要：小学科学课程注重培养学生的动手实践能力，然而受限于资金、场地等条件。许多学校的科学实验器材配置不足，专业化程度不高，本文在总结小学科学实验器材使用现状的基础上。从就地取材、成本优化、适应性调整等角度探索了实验器材的本土化改造策略。从趣味性、多功能整合、便携式设计等方面提出了实验器材创新的思路和方法，希望通过器材的创新改造，激发学生的科学兴趣，提升实验教学效果，为深化小学科学课程改革提供参考。

关键词 小学科学；实验器材；本土化改造；创新设计

引言：小学科学课程是培养学生科学素养的重要载体，教学大纲指出，小学科学应注重开展动手实践活动。培养学生科学探究的兴趣和能力，然而，受限于经费投入、实验场地等条件，许多小学科学实验器材不够完善，配套设施缺乏，难以满足教学需求。实验器材多来自统一采购，专业化程度高，但脱离学生生活实际，难以调动学生兴趣。就地取材改造教学器材，因地制宜开发新型实验装置，成为盘活科学实验教学的重要途径。

一、小学科学实验器材本土化改造的实践探索

（一）就地取材：生活用品替代专业实验器材的改造思路

专业的科学实验器材价格昂贵，许多学校难以配备齐全，面对器材短缺的问题，教师可以变废为宝，使用学生身边的生活用品替代部分教学器材。一次性饮料瓶、吸管、纽扣电池、小电珠、橡皮筋等废旧物品，都可以通过巧妙设计，改造成实验器材，如将塑料瓶剪开。用吸管连接制成简易的虹吸管；将装满水的一次性杯盖上盖子做成压强实验器。将电动玩具拆解，利用里面的小马达制作简易电动机等，生活中随手可得的材料，成本低廉，来源广泛，学生容易收集，且贴近学生生活实际，有利于激发兴趣[1]。

（二）成本优化：低成本高效能实验器材的改造案例

除了就地取材，教师还可以对专业器材进行低成本改造，在保证实验效果的同时，最大限度降低器材成本。教学中需要用到大量试管、烧杯等玻璃器皿，价格较贵，易破损，教师可以将其替换为一次性透明塑料杯，既便宜又安全，许多电学实验需要用到导线，而专用的电线价格高，用量大。教师可以向学生家长征集废旧的耳机线、数据线改造为导线，从源头节约成本，流体压强实验需要注射器，可以用一次性输液管自制活塞，将零成本的输液管改造成昂贵的器材，通过低成本材料替代。因地制宜进行器材改造，不仅能够节约经费，缓解器材短缺的困境，而且还能培养学生节约资源、物尽其用的意识，可谓一举多得。

（三）适应性调整：基于苏教版教材特点的器材改良

小学科学教材版本多样，不同版本的实验内容和要求各有侧重。实验器材的配置要根据教材的具体特点进行适应性调整和改良。以苏教版教材为例，其特色是注重科学与技术的结合，培养学生的工程实践能力，教材中设计了许多与机械、电学相关的实验，对学生动手操作能力要求较高。教师在自制实验器材时，要注重培养学生的工具使用能力，如使用螺丝刀、钳子等工具装配零件，使用万用表、电流表等仪表测量数据，要强调结构设计，如用纸板、木条等材料制作支架，用橡皮筋、绳子等材料连接传动[2]。

二、小学科学实验器材的创新设计策略

（一）趣味性设计：激发学生实验兴趣的器材创新

小学生好奇心强，喜欢新奇有趣的事物，科学实验器材要符合学生的兴趣特点，在外观设计、功能设计上凸显趣味性。吸引学生主动参与实验探究，例如，力学实验中，可以设计制作各种机关模型，如杠杆秤、滑轮组、齿轮传动等，将枯燥的物理原理转化为直观有趣的机械结构。声学实验中，可以利用不同的发声装置，制作出各种有趣的乐器，用声音的变化引起学生兴趣，电学实验中，可以利用灯泡、马达、蜂鸣器等元件，装配出各种电子小制作。如交通信号灯、自动门铃、电动小风扇等，将抽象的电路知识与学生熟悉的生活场景联系起来，力求在实验器材的设计中，融入游戏、竞赛、表演等趣味元素，调动学生的参与积极性[3]。

（二）多功能整合：一器多用的实验设备创新方案

受限于经费和场地，许多学校难以配备功能单一的实验器材，而将不同实验功能整合到一起，开发一器多用的实验装置，能够在节约成本的同时，提高器材使用效率。力学综合实验箱可以集成杠杆、滑轮、齿轮、斜面等模块，通过不同模块的灵活组合，演示多种力学原理和机械传动方式。电学综合实验箱可以集成电源、开关、电阻等基本元件，学生通过元件排列组合，探究串联、并联等不同连接方式对电路的影响。气象综合观测仪可以集成温度计、湿度计、气压计、风向标等，通过实时数据采集，引导学生分析气象要素的变化规律，通过器材功能的整合设计，不仅能够节约资金，优化储存空间，还能引导学生在实验中融会贯通地掌握相关知识，提高综合运用能力。

（三）便携式设计：适合课堂灵活应用的器材创新

小学科学课时有限，如果实验准备过于耗时，会挤占学生的探究时间。实验器材要贴合小学生上课时间碎片化、灵活性强的特点，注重便携式设计，方便学生随时取用、快速组装。可以开发组合式的光学实验器材，将光源、凸透镜、凹透镜、三棱镜等用磁铁吸附在白板上，方便学生转移位置，探究光的反射和折射规律。可以开发便携式的力学实验器材，如弹簧测力计、推拉力计等，体积小巧，携带方便，可以在课堂上随时使用，还可以开发模块化的电学实验器材，将电路元件设计成卡扣式，学生可以随时拼插组合，搭建各种电路。注重器材的微型化、模块化、组合化设计，最大限度地发挥实验教学的灵活性和便利性，让学生在动手实践中感受科学的魅力。

结语

小学科学实验教学要从学生实际出发，因地制宜开展器材的创新改造。要立足学校实际，充分利用身边资源，以低成本、简单易得的材料替代专业器材，让学生在动手制作中体验乐趣，感受科学。要发挥教师的创新智慧，以学生为中心，从趣味性、多功能整合、便携性等角度，对实验器材进行优化设计，最大限度调动学生的学习兴趣，提高实验教学效果，器材的创新改造，不仅能够破解实验开展的资源瓶颈，而且更是深化科学课程改革、落实立德树人根本任务的有效途径，在新时代素质教育的要求下。广大科学教师要立足教育教学实际，向改革要动力，向创新要活力，在实验器材创新的道路上不断探索，用心用情备好每一堂科学实验课，点亮孩子们心中的科学梦想。

参考文献

[1]傅蒋.小学科学实验器材的低成本改进[J].教学与管理，2021，（29）：60-63.

[2]顾冰.浅谈如何提高科技馆实验教育水平[J].大众科技，2017，19（02）：90-92.

[3] 刘建国，刘萍萍.小学科学实验器材改进方法——以钟摆制作为例[J].中国教育技术装备，2016，（15）：138-139.