例談小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇與組織之我見(jiàn)

安家祿

【摘? ? 要】模擬實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)探究學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)內(nèi)容，是科學(xué)探究學(xué)習(xí)的重要途徑，通常我們把研究的對(duì)象制成模型，或者模仿實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象的某些條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在開(kāi)展小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平和學(xué)生的特點(diǎn)，依據(jù)模擬對(duì)象的現(xiàn)象和特點(diǎn)，運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)規(guī)律和方法，指導(dǎo)學(xué)生合理設(shè)計(jì)和做實(shí)驗(yàn)。在模擬實(shí)驗(yàn)中，由于材料和工具容易準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，只要實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，便能解決教學(xué)中的問(wèn)題，適合小學(xué)階段學(xué)生的發(fā)展。模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚰M事物，揭示自然現(xiàn)象，利用學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，能夠突破教學(xué)中的重難點(diǎn)，提升了科學(xué)教學(xué)效率，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)? 模擬實(shí)驗(yàn)? 材料選擇? 組織

中圖分類(lèi)號(hào)：G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2019.03.157

人們?yōu)楂@得事實(shí)的依據(jù)，需要尋找不同的途徑和方法，模擬是其中的一種方法。模擬，人們通常是這樣定義的：根據(jù)模擬對(duì)象的本質(zhì)特性，發(fā)現(xiàn)和尋找與之相似的模型，在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，從而獲得對(duì)事物的認(rèn)識(shí)或依據(jù)。它的優(yōu)點(diǎn)可以將時(shí)過(guò)境遷或者稍縱即逝的自然現(xiàn)象重現(xiàn)，或是將現(xiàn)象簡(jiǎn)化，將時(shí)空放大或縮小，還將不能直接看到內(nèi)部外顯。教科版小學(xué)科學(xué)教材中模擬實(shí)驗(yàn)占有相當(dāng)?shù)谋戎兀谖濉⒘昙?jí)的地球的運(yùn)動(dòng)和宇宙單元?jiǎng)t體現(xiàn)得更為集中。以下是本人在模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇與組織方面的一些發(fā)現(xiàn)，結(jié)合課例談自己的想法和做法。

一、案例1：《地球內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)及其變化》

1.教學(xué)時(shí)一般有這樣幾個(gè)環(huán)節(jié)：認(rèn)識(shí)各種地形地貌（會(huì)不會(huì)發(fā)生變化）—閱讀地震、火山資料，了解地震火山能夠改變地形地貌—火山地震產(chǎn)生的原因—地球板塊—地球板塊運(yùn)動(dòng)—板塊運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)—推測(cè)世界地形的形成—板塊運(yùn)動(dòng)與地震火山進(jìn)行比較—避震知識(shí)。教師們會(huì)選擇哪些材料呢？實(shí)驗(yàn)一：將幾塊不同顏色的毛巾重疊在一起表示不同的地表層，兩手按住毛巾兩端并向中間擠壓。模擬板塊經(jīng)擠壓會(huì)形成褶皺。實(shí)驗(yàn)二：將幾塊不同顏色的片狀橡皮泥重疊在一起表示不同的地表層，且按住橡皮泥兩端并向外拉，橡皮泥斷裂。模擬巖層斷裂和錯(cuò)位。實(shí)驗(yàn)三：在一塊長(zhǎng)方形白色泡沫塊的側(cè)面畫(huà)上不同顏色的“層”表示地表層，在上面再畫(huà)一條河，然后從中間斜著切開(kāi)。模擬兩地表層上下、水平等錯(cuò)位方式。 以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)材料較多，原因是現(xiàn)實(shí)情景即地球上地形地貌的形成也是這么復(fù)雜，從模擬實(shí)驗(yàn)中獲得體驗(yàn)也相對(duì)復(fù)雜些。簡(jiǎn)而言之，用一種實(shí)驗(yàn)材料無(wú)法代表巖層的實(shí)際情況。但是這許多種材料、好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)一個(gè)接一個(gè)地做，學(xué)生并不理解其中的道理。因而許多學(xué)生在教師和教材的指揮棒下按部就班地操作，這樣是不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提高的。

2.對(duì)策。能否實(shí)現(xiàn)這些材料的整合？讓一種材料代替幾種，可能嗎？本人嘗試過(guò)只用一種橡皮泥模擬塑造地形地貌，使材料上的缺陷讓學(xué)生來(lái)彌補(bǔ)。我是這樣設(shè)計(jì)的：首先在介紹完板塊和板塊運(yùn)動(dòng)之后，我演示了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)——讓柚皮塊漂浮在熱粥上（當(dāng)時(shí)我是在家里拍了錄像后帶到課堂的），提問(wèn)：在“板塊”的運(yùn)動(dòng)中你看到了什么？學(xué)生見(jiàn)此場(chǎng)景很是興奮，驚喜地說(shuō)道：“板塊”平移了！“板塊”在碰撞！也有些在分離……甚至還能說(shuō)有一束熱氣流從夾縫中冒出來(lái)，這就是火山爆發(fā)吧！關(guān)掉錄像，再請(qǐng)同學(xué)發(fā)揮想象“板塊”還有可能會(huì)發(fā)生怎樣的變化。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我再提供給學(xué)生幾種色橡皮泥代替板塊或各巖層，用你的雙手塑造由地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)引起的不同的地表形態(tài)，并詳細(xì)闡述此類(lèi)地形地貌形成的原因和過(guò)程?？吹綄W(xué)生繪聲繪色地介紹，看到學(xué)生“將就”地使用橡皮泥又用言語(yǔ)解釋材料的不足，足以表明模擬實(shí)驗(yàn)的成功。因而，在情境創(chuàng)設(shè)充分前提下，可借助學(xué)生的想象力和學(xué)生的包容心理。

二、案例2：《巖石會(huì)改變模樣嗎》

在一次教研活動(dòng)中，某老師為了將巖石的風(fēng)化過(guò)程呈現(xiàn)在課堂中，為學(xué)生提供的探究材料是鐘乳石和砂巖，在各組制定研究方案完畢之后，開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)。即給巖石加熱，加熱之后再冷卻，重復(fù)以上步驟。由于老師提供的材料對(duì)巖石風(fēng)化現(xiàn)象的呈現(xiàn)起到積極的作用，所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象十分明顯，如巖石裂開(kāi)了，碎片掉下來(lái)等等?？傻酱藶橹?，學(xué)生對(duì)于“風(fēng)化作用是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程”的體驗(yàn)卻被弱化。在我的實(shí)際教學(xué)中就有學(xué)生在課的結(jié)尾問(wèn)：“老師，照您這么說(shuō)，幾年之后陸地上山川都會(huì)變成平地，是這樣嗎？”幾年？而事實(shí)上幾千年、幾萬(wàn)年也未必有這些變化呢！造成如此懸殊的差距原因是在模擬實(shí)驗(yàn)中缺乏“風(fēng)化作用是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程”的一種體驗(yàn)，缺乏這種體驗(yàn)的關(guān)鍵因素就是這位老師所提供的實(shí)驗(yàn)材料。事實(shí)上老師提供的材料只是體現(xiàn)風(fēng)化現(xiàn)象的局部特征，不夠全面，顧此失彼了。同時(shí)學(xué)生又并不知道這些巖石是老師事先精心挑選的。自然地，學(xué)生也就無(wú)法獲得“風(fēng)化作用是一個(gè)緩慢過(guò)程”的體驗(yàn)，也便有了對(duì)現(xiàn)實(shí)“幾年就變成平地”的推測(cè)。在自然情景下，巖石有許多種類(lèi)，其特性也各不相同。解決上述問(wèn)題辦法有：1.為各組學(xué)生提供不同種類(lèi)的巖石，有堅(jiān)硬的花崗巖、有松軟的砂巖……在模擬實(shí)驗(yàn)之后對(duì)比呈現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果，并分析原因。2.分次提供不同種類(lèi)巖石，如先提供給學(xué)生堅(jiān)硬的花崗巖，打消一下部分學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為巖石會(huì)發(fā)生明顯變化的想法。再提供松軟的砂巖，在經(jīng)歷砂巖實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生不但意識(shí)到了“水對(duì)花崗巖風(fēng)化作用是存在的”，而且認(rèn)識(shí)到“自然界中巖石的風(fēng)化是一個(gè)緩慢的過(guò)程，它還受不同巖石特性的影響”。

小學(xué)科學(xué)教育中部分探究活動(dòng)受到時(shí)空的限制及其他條件的限制，不利于學(xué)生進(jìn)行直接觀察和研究，講授起來(lái)比較困難，這就需要模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)研究的對(duì)象進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)事物，并揭示現(xiàn)象，間接地進(jìn)行研究，然后把研究的結(jié)果進(jìn)行推理和運(yùn)用，從而解釋和認(rèn)識(shí)對(duì)象，這樣就到達(dá)學(xué)習(xí)的目的。做好模擬實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何選用實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)盡可能接近事物原型，這樣有助于學(xué)生更好地了解、認(rèn)識(shí)對(duì)象，教師和學(xué)生要盡可能地尋找模型與原形在現(xiàn)象和過(guò)程上的相似性。正確理解和把握教學(xué)目標(biāo)，以知識(shí)建構(gòu)和概念形成為導(dǎo)向，確保模擬實(shí)驗(yàn)材料選擇和組織的科學(xué)性。總而言之，成功模擬的實(shí)驗(yàn)材料選擇、組織就是在研討這樣的基礎(chǔ)上反復(fù)推敲出來(lái)的。

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