湖南教育学会规划课题《农村小学科学实验材料的开发与利用研究》是浏阳市小科团队的处女课题，我们在上好每一节科学课的同时对替换和改进实验材料这个问题研究全力以赴，我们走大面积地毯式的常规路线进行贴地研究三年，最终形成以下几个层面的实践成果赢得课题组专家的一致好评，有效破解了当地小学科学教学实验材料替换改进的困局。
一、现有实验材料的开发与利用情况研究
1.版材料的开发与利用
子课题组全面调查了小学阶段每一个科学实验所需的材料及获取途径，列出32页的材料清单，并对需要自主备取的材料进行分类并统计。据统计：需要自备的实验材料共有187种，其中能长期保存的有134种，短期保存的有53种。这些材料都是较为常见、容易获得、成本较低、有特色、易于操作、安全且实验效果好的材料。我们还发现这些材料中有很多能在不同年级不同课题中得到重复利用。比如：纸材料、气球、超轻粘土、塑料袋、还有自购的3D打印笔等，都具有多种用法。我们考虑到科学老师如果能提前自备材料，并妥善管理、循环利用这些材料，就能节省很多人力物力。因此我们后阶段还计划将这份材料清单，融入评价与反思，形成有一定理论基础、可操作的完整实用的材料清单。并进行全市推广，使每个科学老师都能得到借鉴。
2.版材料的开发与利用
一是通过改进材料，创新实验装置，提高课堂教学质量。
在科学课堂教学中，我们每做完一个实验，都会和孩子们对实验材料和实验效果进行反思，从而发现实验中材料的不足，思考如何使用自备材料进行实验的改进。例如哪些实验材料或装置存在使用不方便、不安全、效果不明显或学生不易理解的问题，需要通过什么样的自备材料去替换或改进。典型例子如《彩色轮的变化》课本使用的是火柴棒，但火柴棒不好购买，便改用了取材更为方便的牙签，可是在实验中又发现使用牙签旋转速度不快，白光不明显。最终将动力改成小电机，把彩色轮套在小电机的转轴上旋转，实验效果就特别好了。
二是对改进后的材料装置进行反思和评价，筛选了最优化的自备材料。
对于改进后的新材料或新装置，我们不但要通过教学实践检验其效果，而且要在反思过程中形成科学的评价。典型案例如：在教学《活字印刷术》时，教材上使用的是成套活字印刷材料，是需要学生自备的，但课题组用自备材料进行了替换，使用了圆规在红萝卜上刻字，来替换刻刀在木头上刻字，改进后的材料使用方便又安全，而且印刷后的效果也很好。但再仔细比较，会发现超轻黏土捏的字可长期保存，用起来也更灵活。
3.版材料的开发与利用
一是筛选教学效果好的自备材料创新装置，积极参加各项活动和各类比赛。
创新学具、小发明、小制作类等约100人次获国家级奖励和省市级奖励。晏玉华设计的《为校园鸟宝宝安个家》，采用了陶瓷、麻线、树枝、木头等材料制作鸟巢，该作品获得了长沙市创新大赛一等奖。
二是实验创新大赛。课题组有18人参加了实验操作视频赛，8人参加了实验说课比赛。
卢志飞老师的《模拟“撞击说”下的环形山》创新点：搭建了月球所处的宇宙空间环境，能更立体、真实地模拟陨石撞击月表的动态过程；不同材料的小球通过不同位置的悬挂，调节伸缩竿的上下高低、左右长短，及适当旋转，以实现模拟不同材质的宇宙天体从各个方位、各个角度撞击月球，既能帮助学生初步搭建宇宙的空间概念能作为模型供短期观赏。
焦雀屏老师的《影子的秘密》创新点：量角器和圆规的一条边用螺丝和螺母固定，使得圆规的另一条边能在半圆形的量角器内自由转动，既可以灵活改变照射角度又能保持光源在同一个平面内不晃动。
易嫘老师的《食物链和食物网》创新点：利用硬质卡片和带回形针的票夹作为实验材料。在教学设计中，将卡片按照绿豆苗、蚜虫、瓢虫和蜘蛛的顺序用带回形针的票夹串起来（如图），录制成微课视频，学生能很好地理解到食物链中“被吃”和箭头之间的抽象联系，感知到箭头的方向就是生物间能量流动的方向，在一边操作一边记录的过程中轻松构建食物链的概念。
像这样，我们以材料为中心，在课堂上以学为中心，通过不断反思材料的备取与创新，对教材中的实验加以改进，开发的作品多达200多件，从而大大提高了实验教学效果。
二、对教师的影响
1.通过改进材料，创新实验装置，提高了教师的创新力和幸福感。
2.利用改进后的新装置进行日常实验教学和集中教学研讨活动，激发了教师的积极性，同时提升了教师的综合素养。
改进后的新装置再投入到日常实验教学、教学研讨及教学竞赛中，因为新材料或新装置操作更方便或实验现象更明显，大大降低了实验教学的难度，使教师能更好地带动学生进行自主探究，发现问题、分析问题和解决问题，进一步提高教学效率。同时实验的成功能使师生均能获得满足感，也能更大程度地激发师生的积极性，学生在学习之余能够通过自己和同学之间的协同合作一起解决问题、探究学习、合作学习，同时学生的情感体验和价值观得到有效培养，形成正确的人生观和价值观，是一举多得、五育并举的极好举措。
3.通过实验创新教师意外收获了很多的教育教学奖励和荣誉，提高了综合素养。
三、对学生的影响
1.学生对科学课程是特别喜欢的（从调查问卷截图就能清楚地看出），科学课准备实验材料就得提前安排，师生共同努力，改进后的新装置再投入日常实验教学、教学研讨及教学竞赛中，因为新材料或新装置操作更方便或实验现象更明显，大大降低了实验教学的难度，调动了学生的学习兴趣。
2.在老师的引导下，大部分学生能够根据新课程标准进行实验观察、记录，提高动手操作能力。日常教学充分利用自备材料，对改进后的材料装置进行反思和评价，筛选了最优化的自备材料。
3.有了材料做支撑，科学课便有了科学课的雏形，学生在思维活动过程中，自我反省、自我调整、合作学习、分析思辨和自我修正的能力得到了较大地提升。
4.创新学具、小发明、小制作类、航模类。
四、乡土课程学习手册的开发与利用
1.小学科学（教科版）教材表面看上去是图文并茂，但却并不适合小学生读，我觉得主要是给教师看的，因为学生从教材上是看不出什么出来的，所有的知识点都需要自己通过动手实验体验一番才能找到答案，这也是科学课堂上实验材料必不可少的主要原因。巧妇难为无米之炊，没有实验材料，再优秀的老师都是上不好科学课的。
2.形成了适合我们浏阳本土科学教学的学生乡土校本课程学习手册，并联合浏阳新华书店、浏阳市科协进行了教学实践。在课题组的努力下，研发了共有20节原创课程的《乡土学习手册》。这本手册具有六大特点：
一是主题新颖又实用。《好吃的膨糖》《护手专家》《暖宝宝》，既有吃的又有用的，和孩子们的日常密切相关，可充分调动孩子的兴趣。
二是内容丰富涉及广。主要体现了化学、物理学、生物科学。
三是制作为主重实践。手册中的《制作蒸汽小船》《造纸》均属于制作课，体现了科学的实践性，有利于培养学生的动手能力。
四是探究活动贯其中。如《松针的妙用》《走马灯》等内容均按照探究实验过程的方式来编写，充分体现了科学的探究性。
五是非遗不落后。科学是一门理科，但如果融入文化元素，便能理趣结合。像手册中涉及的《鬓人》、《走马灯》都有着古老的历史，表现了对非物质文化遗产的继承。
六是材料易得生活化。手册中大部分内容会用到生活中常见的材料：大蒜、橘子、豆腐、松针、茶籽、面粉、沙子等，自主备取非常容易，很适合农村小学的教学。
五、教学策略、实物作品、教学案例集、教学视频资源库等其他成果
1.整合各个年级的主要困惑
教师需要根据教材内容和学生的学习情况，制定合理的教学计划和目标。在制定教学目标时，要明确每个教学环节的具体要求和目标，确保教学进度的可控性和教学质量的有效性。同时，大家共同讨论后发现每个年级都有一些值得商榷的盲点。
2.确定研究的内容和对象
根据大家讨论的要点，将参与研究的团队老师分成几个区域、几个子课题进行研究：一是实验室现有材料（与新教材不配套、缺失、损坏等）的改进与替换，即自主备取实验材料的开发与利用研究。
二是教学视频资源的开发与利用研究。
三是实验室没有，但是大自然可以为我们提供的，如岩石标本、蝴蝶标本、树叶标本等，即自然资源的开发与利用研究。
3.形成教学策略
经过不断的摸索探究，农村小学科学最终形成了自给自足的实验教学策略：聚焦问题，激发思维动力；找寻合适的实验材料进行探究体验；收集科学实验数据，合作交流，引发思维共鸣；应用拓展，促进思维迁移，将科学知识很好地与生活实践进行融合利用，达到最理想的教学效果。
4.课题具体研究成果的呈现
收集课题研究成员以“探究实验材料”为主题的研课、赛课教学设计、说课案例、课堂实录、教学反思、对比实验数据等，收集所有以“探究实验材料”为主题的获奖发表论文、心得等，收集以科学科技为主题辅导学生获奖的各级各类证书，分别分年分类装订成册，作为课题研究成果。
我们成功开发了一系列小学科学教学视频资源，并探索出了一套视频资源的开发模式和方法。视频学习资料库已经有262个视频，主要有：新教材单元解读45个，实验教学说课56 个，教学短视频素材44个，湖南省集体备课大赛作品22个，工作室成员制作的公开课和基础教育精品课16个等。这些视频资源的应用，提高了小学科学教学的质量和学生的学习效果，具有一定的推广价值。在今后的教学中，我们将继续完善视频资源库，不断开发新的视频资源，为小学科学教学提供更好的支持。
5.其他成果（含教学效果评价研究成果）
一是关于科学教育方面的专著《农村科学教育的探索与守望》正式出版。
二是《核心素养下的小学科学教学案例集》正式出版。
三是《例谈实验材料的选择与创新使用》等6篇科学教育教学论文在《湖北教育》科学课上发表。
四是课题汇报资料（含主持人课题报告汇报PPT和6位核心人员从不同的维度对课题研究工作进行汇报的视频和PPT）。
编辑：曹鑫宇
二审：李薇薇
三审：李茂林
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