自制教具不僅是補充學校教具不足、改進傳統(tǒng)儀器缺陷、補充實驗儀器空白的主要途徑，還是培養(yǎng)師生動手實踐能力和創(chuàng)新能力，提高師生科學素養(yǎng)的有效載體。近年來，我們橫山縣英才小學積極組織師生開展教具制作活動，參加各級教具制作評選活動。在活動中，發(fā)展了師生的創(chuàng)新精神和實踐能力。幾年來，我校研制的十多件教具在省、市教具評選活動中獲獎，教具制作工作得到了上級部門的充分肯定。教具制作已成為我校全面實施素質(zhì)教育，實現(xiàn)學校特色辦學的主要抓手。下面，就我校自制教具的實踐與探索，交流我們的一些心得體會。
一、補充實驗儀器空白，拓寬自制教具用途。
當過老師的人都有過這樣的體會，有的教學內(nèi)容因為沒有實驗器材，導致教師越講越復雜，學生越聽越糊涂。如果有實驗儀器進行輔助教學，則可使抽象的教學內(nèi)容具體化、直觀化，起到化繁為簡、化難為易的作用，教學中的難點可以不攻自破。例如，小學科學《聲音的傳播》這一課，當講到聲音在真空中不能傳播時，如果不做實驗學生就會有疑惑。要做實驗，教具箱中又沒有這樣的儀器。為此，我們就制作了一個“多用途真空罩”。
（一）設計的思路：（1）要有一個密閉的容器，并且要有一定空間能放置發(fā)聲的音樂盒或手機等；(2)要有抽氣孔；(3)要有抽氣裝置（真空泵）；（4）盡可能實現(xiàn)“一器”多用。
（二）教具選材及制作方法：用一個大小合適的玻璃喝水杯做容器，在底部打孔安裝抽氣嘴（用自行車氣樁），杯口用玻璃片再加一層乳膠墊（乳膠墊不好找，在汽車裝飾店可買到），用大號注射器作為抽氣泵，用廢舊輸液器作為連接管和關閉閥門裝置，便可制作成功。
（三）教具制作的關鍵：該教具要密封，不可漏氣。
（四）“多用途真空罩”的多種使用方法。
實驗一：聲音在真空中不傳播
將一個發(fā)聲音樂盒放入罩中加蓋能聽到聲音，在抽氣的過程中聲音逐漸變小，直到聽不見聲音，說明杯中已經(jīng)變成真空，聲音傳不出來了，由此證明聲音在真空中不能傳播（音樂盒最好在玻璃罩中懸空，以防震動玻璃傳出聲音）。
實驗二：氣體壓強差實驗
將一小藥瓶（帶橡膠蓋青霉素藥瓶）放置罩內(nèi)，在抽氣過程中可以發(fā)現(xiàn)青霉素藥瓶蓋自動彈出，說明小瓶內(nèi)氣壓大于小瓶外的壓強，解釋了氣體壓強差可產(chǎn)生動力。
實驗三：氣體密度與周圍壓強有直接關系
將一個吹的較小的氣球扎口放入杯中，在抽氣過程中可以看出氣球在逐漸變大。這一現(xiàn)象解釋了氣體密度與周圍氣壓有直接關系，氣球周圍壓強減小，氣球內(nèi)的氣體密度變小，體積變大，也就是分子數(shù)量不變，分子距離增大。這一實驗雖然是中學物理實驗，學生從本質(zhì)上不易理解，但是這種現(xiàn)象給學生的印象非常深，對學生的后續(xù)發(fā)展和將來的理解打下了基礎。
實驗四：大氣壓強作用——水往高處流
將罩內(nèi)空氣抽出（也可以放一支點燃的小蠟燭，熄滅后）關閉氣閥，放在高處。將輸液管的另一端插入水中，將氣閥打開，這時可看到低處的水很快向上流入罩內(nèi)，并形成美麗的噴泉，當你問學生為什么水會向上流。他們會異口同聲地說:“大氣壓強的作用”。這樣的實驗要比教材中列舉的那些鋼筆吸墨水、吸管喝飲料等實驗效果好得多。因為那些實驗只有吸的時候水才向上流動，不吸則不流動，給學生的錯誤感覺是水是吸上來的，不是壓上來的。
實驗五：動物生存需要空氣
將一只小白鼠放入罩中抽出空氣，小白鼠馬上倒下死去，說明動物生存需要空氣。
除了以上這些實驗外，這一教具還可以做許多實驗，如食物保鮮、暖水瓶的原理等，教師還可以根據(jù)教學實際創(chuàng)造性地使用。
在這里我只列舉了這件典型教具的作用，在教學實踐中還有許許多多的實驗空白需要我們用自制教具來補充。在實踐中，我們做的好幾件教具，也都做到了“一具”多用。
二、改進實驗儀器缺陷，培養(yǎng)師生創(chuàng)新能力。
傳統(tǒng)的教具有優(yōu)點，也有缺陷。所以教師應該用批判的眼光來審視傳統(tǒng)的教具，發(fā)現(xiàn)這些教具的不足，然后進行改進創(chuàng)新。例如傳統(tǒng)的小孔成像實驗儀器，大家都知道是用蠟燭作為光源進行演示的。但這一實驗存在明顯的缺點：第一，亮度不高，白天做實驗效果不明顯；第二，學生觀察不方便，教師操作不方便；第三，因蠟燭的火苗成橢圓形，圖像到位不明顯。為此，我們在2011年制作了一臺“小孔成像儀”，用電燈配合磨砂玻璃片作光源，光線通過的幻燈片——小孔——到成像屏成像。這一教具徹底的改善了傳統(tǒng)實驗的不足。但在教學中我們發(fā)現(xiàn)仍有弊端，學生只能看到成了的像，對于是怎么成的像，而且為什么倒立，還是不明白。為此，我們又進行了改進，這次改進不但使學生能直觀明顯地看到小孔成像的現(xiàn)象，而且能幫助學生深刻理解小孔成像的原理。大家知道，小孔成像是根據(jù)光的直線傳播原理。為了操作演示，分析方便，我們用了十幾個紅色發(fā)光二極管串、并聯(lián)后，組合成一個“A”形的圖案。因為：第一，“A”的倒立圖像明顯；第二，光點便于分析。在演示過程中，我們用一根白色棉線代替光線，將線頭一端按在一個發(fā)光點上，另一端穿過小孔拉直線繩落在成像屏上，并用筆在端點上描點。用同樣的方法對所有的發(fā)光二極管進行拉線描點，在屏上先描繪出一個倒立的“A”，使學生在理論上認識小孔成像的原理，然后再經(jīng)過通電演示來驗證理論與實踐的統(tǒng)一。這一實驗不僅使學生懂得了小孔能成像，而且明白了為什么能成像，為什么倒立，使學生真正理解了小孔成像的原理，并且也滲透了像素的概念，光點越多，圖像越清晰。
如果說“小孔成像儀”是學習理論的基礎，那么“小孔成像房”便給了學生親自體驗和應用機會。小孔成像儀對于發(fā)光的物體能成像，那么自然光線下的物體能成像嗎？這一問題，不僅學生有疑惑，有的教師可能也不敢相信，理由是因為物體本身不發(fā)光。為了走出這一誤區(qū)，我們利用學校的閑置彩鋼房，封閉了窗戶，打開了一小孔，做成了一間“小孔成像房”，讓所有的學生參與實驗活動。當學生在房內(nèi)成像屏上清晰地看到房外同學們的活動情況時，學生們對“小孔”的神奇更是驚嘆不已。整個活動轟動了全校，師生們爭先恐后地參與體驗活動。通過這一實驗，師生們明白了自然光下的物體雖不發(fā)光，但它反射光，也相當于發(fā)光體。因此，也能成像。這一事實讓全體師生心服口服。通過這些實驗活動，在老師的指點下，我們的學生都成功地模仿制作出了“小孔照相機模型”和“小孔成像裝置”，極大地調(diào)動和培養(yǎng)了學生學科學、用科學的積極性。
三、教師試做親力親為，學生仿做簡便容易。
教具制作既要追求科學性、講究實用性，也要考慮制作的簡便易行，材料易找，省錢省時。下面是我們制作的幾件示范性教具，既實用，又有趣，便于學生模仿制作。
(一)化學實驗電池
電池是我們非常熟悉的東西，它的原理是中學化學里的知識，但它的構造學生都清楚，也很簡單。廢電池對環(huán)境污染很大，如果我們把它利用起來就會變廢為寶。為此我們設計制作了一套“化學實驗電池”。
制作材料：1.廢電池中的鋅片四片；2.銅片四片（銅絲、鋁片也可以）;3.導線五根；4.液體容器四個；5.發(fā)光二極管一個（作顯示器）。
制作方法：將鋅片和銅片用導線連接，即可制成四節(jié)電池（裝置如下圖）。它不僅用食鹽堿、醋發(fā)電，而且可以用土豆，水果等發(fā)電。這一實驗非常有趣，學生很容易模仿制作成功（注意：二極管有正負極之分，在裝置時，如果遇二極管不發(fā)光，及時調(diào)換正負極，也可增加組數(shù)，加高電壓）。
水果電池 |
（二）直流電動機
《電動機》是小學科學中的一課，課本中簡單介紹了電動機的原理和構造。在教學中我校教師制作了一件“電動機模型”，經(jīng)過課堂實驗演示，學生不僅對電動機有了深刻的認識，而且不花一分錢十幾分鐘時間便可成功模仿制作出“電動機模型”。
（三）放大鏡的妙用
我們都知道小學生天性好玩、好動，小學生手中都有放大鏡（是學具）。但是我們發(fā)現(xiàn)他們只會用放大鏡放大物體，或在陽光下取火，其它玩法就不會了。為了在玩中培養(yǎng)學生興趣，開發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)科技能力，我們設計了一組“投影儀原理演示裝置”，如“照相機模型”、“手機投影儀”、“教學光源”。這一套教具不僅讓學生了解了許多光學儀器的基本原理和構造，更重要的是學生學會了放大鏡的多種有趣玩法。如有的學生用一個放大鏡和一個硬紙盒，就可以制作成一個手機投影儀。
總之，只要是教材中要求學生制作的，我們要求教師就要先去自己做。教師做好了然后讓學生模仿做，教師再有針對性地去指導，例如我們制作的“電鈴”、“馬德堡半球”等。
四、勇于創(chuàng)新不畏艱難，全面提高科學素養(yǎng)。
在教學中，有的實驗要求精確、可靠、便于操作和現(xiàn)代化，你要設計和制作的教具可能科技含量高，制作難度大。這就要求我們制作者要有淵博的科技理論知識和良好的動手制作能力，要有聰明的智慧和豐富的經(jīng)驗，更要有必勝的信念和不畏艱難的耐力，否則就會半途而廢。
《沉與浮》是小學科學中的教學內(nèi)容，教學中需要有幾個小型實驗，并講到潛水艇的原理。為此，我們設計制作了“遙控潛水艇”。這一件教具的制作就遇到了許多難題，首先，科技含量高，制作難度大，材料不易找，由于潛水艇要在水中實驗，而電子電路又怕水，遇水就會短路燒壞，因此電路的防水隔離就是一個難題。其次，潛水艇的排水和進水系統(tǒng)遇到水倒灌的問題，就要在排、進水口安裝自動閥門。第三，遙控電路和動力電路的電源匹配問題，電池的選擇和充電的一系列問題。第四，行駛中的前進和后退問題。以上這些問題都是制作遙控潛水艇遇到的具體難題，必須深入研究，反復試驗才能將其攻破。為了尋找材料，我們動員學生在廢舊玩具電器中拆取，在廢品回收站中尋找，實在找不到的在網(wǎng)上購買。為了加工制作，我們買了一套電動工具，技術上我們遇到困難，在網(wǎng)上查閱資料共同研究，最終我們終于研制成功。這一件教具在2013年自制教具評比中獲了省、市一等獎。
自動化的現(xiàn)代高科技產(chǎn)品，在各個行業(yè)應用非常廣泛，對于小學生來說，只能望而卻步。為了消除師生對自動化產(chǎn)品的神秘感，我們就必須要讓師生了解它的原理和構造。通過學習和制作，學生就會明白“神秘”的東西其實并不神秘。我們之所以感到它神秘，是因為我們不了解它。我們根據(jù)液體的浮力，結(jié)合電子電路設計制作了“水位自動控制儀”。這一儀器能準確地自動控制水位，把水的浮力和電子電路應用的活靈活現(xiàn)，能有效幫助學生理解和應用水的浮力。學生可以模仿制作，教師只要在關鍵部位指導就可以成功。
在教具制作過程中，我們發(fā)揚勇于創(chuàng)新不畏艱難的精神，因此，在一些科技含量高的教具制作中我們也能成功。如可控硅的應用，制作難度也較大，但我們最終制作取得了成功，并榮獲了市級一等獎、省級二等獎。
幾年來，我校共研制了幾十件教具。2011年，我校制作了“馬德保半球”、“直流電磁鈴”、“小孔成像儀”三件作品，在省市級評比中都獲得了二等獎。2012年，我校制作的“電動機”榮獲市二等獎、省三等獎，“多用途真空罩”獲得省市二等獎，“化學實驗電池”獲市二等獎、省三等獎,“泡沫塑料切割器”獲得市二等獎。2013年，我校八件自制教學用具在市級評選中三件獲市一等獎（全市中小學幼兒園共設一等獎五個），這三件作品分別是“遙控潛水艇”、“小孔成像儀和小孔成像房”、“水位自動控制儀”；三件獲市二等獎，分別是“教學光源”、“電動機和發(fā)電機”、學生作品“膠片電影機”；兩件獲三等獎，分別是“凸透鏡的成像原理演示儀”、“光的色散與合成儀”。市上評選結(jié)束后，我校的六件作品被選送參加省級評選，在省級評選中我校六件作品全部獲獎，橫山縣共有六件省級獲獎作品被我校全部包攬。省級一等獎是“YC遙控潛水艇”和學生作品“膠片電影機”，“膠片電影機”也是全省學生作品中唯一的一件一等獎作品；二等獎作品分別是“電動機和發(fā)電機”、“水位自動控制儀”；三等獎分別是“小孔成像儀”和“教學光源”。通過獲獎名單對比，我們的作品無論是數(shù)量還是質(zhì)量可以說在全市和全省都名列前茅。
幾年來，我們在教具制作中取得了一些成績、獲得了一些榮譽，也積累了一些經(jīng)驗和方法。這些成績的取得，既是我們勇于創(chuàng)新大膽探索的結(jié)果，也與橫山縣電教站的領導和工作人員對我們的支持、鼓勵、指導和幫助是分不開的，在這里我要感謝他們。我深知，在深化課程改革，全面實施素質(zhì)教育，全面提高學生科學素養(yǎng)的工作中，我們要做的事還很多，我們要走的路還很長，我們要腳踏實地，心向遠方，一步一步的走下去。
