科學(xué)教學(xué)想象實(shí)驗(yàn)實(shí)施的路徑

蓋玲　王興林

想象實(shí)驗(yàn)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用已有的科學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、思維方式對新的實(shí)驗(yàn)情境、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果在頭腦中進(jìn)行合理地想象、推測而完成的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)課上，有的教師片面關(guān)注動(dòng)手實(shí)驗(yàn)教學(xué)，導(dǎo)致小學(xué)生思維參與不到位，造成小學(xué)生想象實(shí)驗(yàn)一定程度上的缺失。為了改變這種現(xiàn)象，我們進(jìn)行了有益的嘗試。

一、根據(jù)已知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過想象實(shí)驗(yàn)獲得未做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

小學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的過程，實(shí)際上是探究和解決一個(gè)個(gè)科學(xué)問題的過程，學(xué)生的探究能力、科學(xué)思維隨著問題的不斷解決而提高。在科學(xué)教學(xué)中，既要考慮到學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平的制約，又要考慮學(xué)生操作時(shí)的安全，有的實(shí)驗(yàn)不能讓學(xué)生親自操作。這時(shí)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)或者已經(jīng)知道的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過想象實(shí)驗(yàn)的方法，使學(xué)生在頭腦中進(jìn)行想象操作，從而推出未做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

如研究“食鹽溶解的快慢與水的溫度有關(guān)嗎”時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生分別取熱水（60℃）和冷水各一杯，每杯大約30毫升，再取兩份同樣多的食鹽，把它們同時(shí)放入水中。學(xué)生觀察并做好實(shí)驗(yàn)記錄后會(huì)發(fā)現(xiàn)，熱水能使食鹽溶解得更快。這個(gè)對比實(shí)驗(yàn)中，考慮到學(xué)生操作時(shí)的安全，選用的是60℃的熱水，溫度更高的熱水，沒有讓學(xué)生操作，避免造成傷害。這時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行想象實(shí)驗(yàn)：學(xué)生通過想象實(shí)驗(yàn)很容易得出“水的溫度越高，食鹽溶解得越快，溫度的高低能影響物質(zhì)的溶解”這一結(jié)論。

二、根據(jù)已知的變化過程，借助想象實(shí)驗(yàn)推想事物的變化規(guī)律

推想是學(xué)生根據(jù)已經(jīng)獲取的信息進(jìn)行推測、想象，以期獲得事物內(nèi)在的變化規(guī)律，形成完整的科學(xué)概念。小學(xué)生主要以觀察、實(shí)驗(yàn)等方式獲取事物的特征、外部形態(tài)的變化。這些特征、變化都是零散的，沒有內(nèi)在的溝通與聯(lián)系。因此，教師要?jiǎng)?chuàng)造條件，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已知事物的變化過程，借助想象實(shí)驗(yàn)在頭腦中分析比較，推想它們之間的聯(lián)系和變化規(guī)律，不斷拓展學(xué)生的思維。

如“觀察一株油菜上的花”是一個(gè)很有意思的活動(dòng)，這個(gè)活動(dòng)的目的是讓學(xué)生了解花發(fā)育成果實(shí)的過程，在花和果實(shí)之間建立聯(lián)系。教師指導(dǎo)學(xué)生觀察一株完整的油菜上的花蕾、開了的花、凋謝的花，以及一個(gè)個(gè)成長中的果莢。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)這些不同時(shí)期的花及果莢，正是從花蕾變化來的。這是一個(gè)很有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。這時(shí)，教師再一次出示完整的油菜，讓學(xué)生看著一個(gè)花蕾，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行想象實(shí)驗(yàn)，大膽推想：這個(gè)花蕾將來會(huì)發(fā)生什么變化？ 根據(jù)同一株油菜不同時(shí)期花的觀察，教師指導(dǎo)學(xué)生借助想象實(shí)驗(yàn)，合理地推想，學(xué)生會(huì)想象出花蕾會(huì)慢慢生長、開放、凋謝，在花凋謝的地方長出小果莢。這不僅拓展了學(xué)生的科學(xué)思維，還幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)了從花蕾到果莢的變化歷程。

三、借助有結(jié)構(gòu)的材料研究，運(yùn)用想象實(shí)驗(yàn)概括物體的共同特點(diǎn)

科學(xué)課上，有結(jié)構(gòu)的材料是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是他們自主參與探究的前提，對學(xué)生發(fā)現(xiàn)、概括事物的共同特點(diǎn)起到促進(jìn)作用。由于需要探究的材料數(shù)量龐大，小學(xué)生不可能一一去驗(yàn)證、探究，這就需要教師精選一定數(shù)量典型的、有結(jié)構(gòu)的材料，通過對這些材料的研究，獲得一定的科學(xué)概念，然后引導(dǎo)學(xué)生通過想象實(shí)驗(yàn)進(jìn)行想象、分析、推想等思維活動(dòng)，概括出所研究事物的共同特點(diǎn)。

如研究“導(dǎo)體和絕緣體”活動(dòng)時(shí)，教師首先以一塊橡皮的導(dǎo)電性作為研究的開始。用電路檢測器檢測一塊橡皮導(dǎo)電性的結(jié)果很簡單，但是檢測的完整過程和做好實(shí)驗(yàn)記錄的要求為檢測20種物體是導(dǎo)體還是絕緣體奠定了基礎(chǔ)。接著，讓學(xué)生自行按照剛才的檢測方法檢測20種常見的物體，為學(xué)生建立了充分的感性認(rèn)識(shí)。經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)像銅絲這樣的材料容易讓電流通過，像塑料那樣的材料不容易讓電流通過。為了使學(xué)生對導(dǎo)體和絕緣體的理解更深刻，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行想象實(shí)驗(yàn)，如果我們用電路檢測器檢測更多的物體，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么材料容易讓電流通過？學(xué)生根據(jù)已經(jīng)檢測過的材料，會(huì)推想金屬材料容易讓電流通過，教師適時(shí)給出導(dǎo)體的概念。這樣，經(jīng)過學(xué)生的想象、推想等思維活動(dòng)，對“導(dǎo)體容易讓電流通過”這一科學(xué)概念的理解更加深刻。

四、通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行遷移，利用想象實(shí)驗(yàn)推想原型實(shí)驗(yàn)的科學(xué)規(guī)律

在科學(xué)課上，往往會(huì)有一些不宜或不能直接讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的科學(xué)知識(shí)或科學(xué)規(guī)律，如地球與宇宙領(lǐng)域的許多原型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不容易感知，就需要教師指導(dǎo)學(xué)生做模擬實(shí)驗(yàn)間接地進(jìn)行研究，以期發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象中的科學(xué)規(guī)律?？茖W(xué)課上許多模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，淡化了學(xué)生的想象，缺少了由模擬實(shí)驗(yàn)向原型實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)化與遷移。因此，在學(xué)生模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師需要指導(dǎo)學(xué)生通過想象實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推想，把模擬實(shí)驗(yàn)的科學(xué)規(guī)律遷移到原型實(shí)驗(yàn)中，以便發(fā)現(xiàn)原型實(shí)驗(yàn)的科學(xué)規(guī)律。

如教學(xué)“白天和黑夜”時(shí)，讓學(xué)生真正經(jīng)歷一次人類了解晝夜交替原因的探究過程，對小學(xué)生來說是有難度的。教師可以指導(dǎo)學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)來體驗(yàn)：（1）教師要求學(xué)生分別坐在轉(zhuǎn)椅上，把坐在轉(zhuǎn)椅上的學(xué)生當(dāng)作地球，周圍的學(xué)生當(dāng)作太陽，分組體驗(yàn)地球的自轉(zhuǎn)。使學(xué)生思考：坐在轉(zhuǎn)椅上，從右向左旋轉(zhuǎn)，看周圍的物體會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？（2）指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行想象實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用類比進(jìn)行推想，實(shí)際上我們看到的白天和黑夜的變化是由地球自轉(zhuǎn)造成的，白天和黑夜有規(guī)律地交替變化著。這里就可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的想象實(shí)驗(yàn)有利于使學(xué)生在模擬實(shí)驗(yàn)和晝夜交替現(xiàn)象之間建立聯(lián)系。

五、選用有顏色的材料進(jìn)行替換，應(yīng)用想象實(shí)驗(yàn)類比出事物的本質(zhì)特征

為了使探究實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象更加清晰，教師可以選擇一些有顏色的材料替換那些現(xiàn)象不明顯、不易觀察的材料，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，然后應(yīng)用想象實(shí)驗(yàn)推想出那些現(xiàn)象不明顯、不易觀察材料的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)特征。

如研究“食鹽在水中是怎樣溶解的”時(shí)，學(xué)生很難直觀地觀察到食鹽在水中溶解的過程，對食鹽怎樣均勻地分散到水中缺乏感性認(rèn)識(shí)。這時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生選用高錳酸鉀替換食鹽做溶解實(shí)驗(yàn)，可以直觀地看到高錳酸鉀是如何分散到水中的。學(xué)生觀察高錳酸鉀溶液，很容易發(fā)現(xiàn)溶液是均勻的，用肉眼無法觀察到它的顆粒，而且不會(huì)自行沉降。學(xué)生的發(fā)現(xiàn)越來越接近溶解的本質(zhì)特征。這時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合高錳酸鉀的溶解過程進(jìn)行想象實(shí)驗(yàn)，推想食鹽在水中溶解時(shí)可能出現(xiàn)的變化過程。這是一個(gè)很有意義的活動(dòng)，不僅讓學(xué)生從高錳酸鉀的溶解過程遷移到食鹽的溶解，而且使學(xué)生逐漸形成溶解的描述性概念，發(fā)現(xiàn)溶解的本質(zhì)特征。

六、使用直觀的示例進(jìn)行推想，使用想象實(shí)驗(yàn)幫助理解“大數(shù)”的意義

在小學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些比較大的數(shù)字，如天體的體積、月地之間的距離等。小學(xué)生對這些“大數(shù)”缺乏直觀的體驗(yàn)，很難理解它所蘊(yùn)含的內(nèi)涵。因此，在科學(xué)教學(xué)中，教師可以通過具體的情境設(shè)置、實(shí)踐活動(dòng)、具體示例等方法，在“大數(shù)”的抽象性與小學(xué)生具體形象思維之間架構(gòu)支架，指導(dǎo)學(xué)生通過想象實(shí)驗(yàn)，結(jié)合直觀的示例在頭腦中去想象這些“大數(shù)”的意義。

如地球表面海水中鹽的重量大約3 700 000 000 000億噸。這是多少鹽呢？學(xué)生對這一數(shù)據(jù)很難理解，缺乏直觀的、具體的體驗(yàn)。為了幫助學(xué)生理解，教師列舉具體的示例：如果把這些鹽平鋪在陸地上，鹽層的厚度可以達(dá)到150米。全世界的房子都將被埋掉，只剩下比較高的摩天大樓孤零零地露在外面。通過教師列舉的具體示例，學(xué)生進(jìn)行想象實(shí)驗(yàn)，理解了海水中鹽的含量之多。

參考文獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳國慶]