借助模擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)建高效小學(xué)科學(xué)課堂

許楠欣

【摘要】科學(xué)是一門綜合性課程，包含物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙、技術(shù)與工程等四個(gè)領(lǐng)域，為小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的初步形成和持續(xù)發(fā)展奠定良好的教育基礎(chǔ)?！暗厍蚺c宇宙科學(xué)”領(lǐng)域的大部分探究內(nèi)容對學(xué)生來說比較抽象，本文以教科版五年級下冊《晝夜交替現(xiàn)象》為例，簡述模擬實(shí)驗(yàn)在此科學(xué)領(lǐng)域中的教學(xué)意義與如何構(gòu)建模擬實(shí)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);模擬實(shí)驗(yàn);構(gòu)建;晝夜交替現(xiàn)象;科學(xué)課堂

地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容大多宏觀且抽象，很多時(shí)候?qū)W生難以通過直接探究的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，也因此本領(lǐng)域的學(xué)習(xí)也建議采用體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方式。以《晝夜交替現(xiàn)象》作為教學(xué)案例，本課主要采用體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中的模擬實(shí)驗(yàn)。

一、模擬實(shí)驗(yàn)的定義

“模擬實(shí)驗(yàn)”一詞，在第七版《現(xiàn)代漢語詞典》中的解釋為“通過在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)和制作出與某種自然現(xiàn)象或過程（即原型）相似的模型來間接地研究原型的形態(tài)、特點(diǎn)和規(guī)律性的方法。特點(diǎn)是可對已事過境遷的自然現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，可將研究對象放大或縮小并在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)?！?/p>

二、模擬實(shí)驗(yàn)的作用

在小學(xué)科學(xué)的教學(xué)中，地球與宇宙領(lǐng)域的內(nèi)容是科學(xué)教師心目中“最難啃的硬骨頭”，這些內(nèi)容抽象且難以重現(xiàn)。模擬實(shí)驗(yàn)在此領(lǐng)域的教學(xué)承擔(dān)的角色舉足輕重，教師把研究的科學(xué)對象制成模型，或模仿其某些重要科學(xué)特征來設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

再根據(jù)小學(xué)階段的學(xué)情特點(diǎn)，通過游戲模擬、動(dòng)畫演示、制作教學(xué)具等措施來開展模擬實(shí)驗(yàn)，突破教學(xué)中的重難點(diǎn)問題，促進(jìn)學(xué)生抽象思維的發(fā)展，提升其動(dòng)手能力、空間想象能力、邏輯思維能力等整體綜合素養(yǎng)。

三、模擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建

在開展模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，要對教材進(jìn)行整體分析，放眼于整個(gè)單元、整個(gè)學(xué)段在新課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求，再根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識水平和年齡特點(diǎn)，提煉模擬對象的特點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生合理設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證猜想，得出結(jié)論。

（一）模擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建始于猜想

猜想不是無根據(jù)的猜測和隨意的幻想，它是在已有知識基礎(chǔ)上對未知的事物及規(guī)律作出的一種大膽的假設(shè)或提出預(yù)測的看法。學(xué)生對晝夜變化的認(rèn)識十分零碎，很難憑空提出對此現(xiàn)象成因的猜想。因此我會(huì)先進(jìn)行談話，介紹“日出而作、日落而息”，再展示地球被太陽照亮了一面的圖片，給予學(xué)生知識鋪墊，此時(shí)再進(jìn)行猜想，可有效地?cái)U(kuò)展學(xué)生思維的寬度。

但在上課過程中，存在個(gè)別學(xué)生不愿發(fā)言的情況，課堂活躍度較低。在課后我抽取部分學(xué)生進(jìn)行交流，總結(jié)為兩方面的原因，一是表面上的，學(xué)生怕“出錯(cuò)”后被人笑話而不愿發(fā)言，課堂細(xì)節(jié)中可以看出學(xué)生已經(jīng)知道晝夜交替現(xiàn)象的根本原因，也知道還有其他的猜想可以驗(yàn)證晝夜交替現(xiàn)象的存在，但錯(cuò)誤的猜想提出被驗(yàn)證后要排除抹去，學(xué)生怕會(huì)被人笑話;另一方面是根本上的，學(xué)生們對于書本上的知識過分崇拜，大部分學(xué)生在課外讀物、紀(jì)錄片、教科書上，都看到過關(guān)于晝夜交替現(xiàn)象成因的介紹，上課前已有前概念認(rèn)知，而把書本知識神圣化，認(rèn)為晝夜交替現(xiàn)象的成因猜想如此統(tǒng)一，不需再進(jìn)行猜想了，但并不利于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

因此我設(shè)計(jì)了“明知故犯”的環(huán)節(jié)，讓教師故意“犯錯(cuò)”，逼著學(xué)生質(zhì)疑。我將“如果地球不自轉(zhuǎn)也不公轉(zhuǎn)， 就不會(huì)有晝夜現(xiàn)象， 也不會(huì)有晝夜更替現(xiàn)象”作為一個(gè)結(jié)論寫在黑板上。剛寫完就有同學(xué)發(fā)現(xiàn)問題，不時(shí)地還有些討論和小聲的爭執(zhí)。激發(fā)起學(xué)生的興趣后，我及時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)猜想，鼓勵(lì)學(xué)生排列出太陽與地球二者的所有相對運(yùn)動(dòng)方式，并讓學(xué)生思考如何運(yùn)用器材來進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，最后學(xué)生也認(rèn)識到，當(dāng)?shù)厍虿蛔赞D(zhuǎn)也不公轉(zhuǎn)時(shí)，存在晝夜現(xiàn)象，但并沒有晝夜交替現(xiàn)象。

（二）模擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建精于改進(jìn)

模擬實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行需要選擇合適的模擬物，這直接影響著教學(xué)效果。例如本節(jié)課的教學(xué)參考用書中建議采用乒乓球與手電筒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，雖然這兩者已較為接近實(shí)驗(yàn)原型，而且貼近生活、便于取材，是個(gè)較為不錯(cuò)的選擇，但我仍想有所突破，更好地化難為易。

我將乒乓球改成了小地球儀，但地球儀也存在問題——它的地軸是傾斜的，而《地球的運(yùn)動(dòng)》這一單元在教材上的設(shè)計(jì)思路是沿著人類探索地球自然現(xiàn)象的足跡來認(rèn)識地球的運(yùn)動(dòng)，本節(jié)課又處在單元的第一課，“地軸是傾斜的”這一結(jié)論尚未被發(fā)現(xiàn)。因此，在使用地球儀時(shí)，要把球體從旋轉(zhuǎn)支架上取下，插入合適的一次性筷子當(dāng)作支架，這也有利于控制模擬物的轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)“地球”的地理北極朝上，南極朝下，避免超前涉及本單元后續(xù)課程的知識。

在“太陽”的處理上，我曾將手電筒燈泡外的燈罩取下，讓光向四周傳播，但過程中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問題，一是外形與太陽相差過大，二是燈光照耀的角度太局限。后續(xù)我又多次改進(jìn)，從可充電的球形燈泡到舞臺手捧圓燈，終于達(dá)到光照角度360°、光照強(qiáng)度明顯、與原物體相似度大的要求。

（三）模擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建終于評價(jià)

模擬實(shí)驗(yàn)中的模型雖然脫胎于科學(xué)事實(shí)和科學(xué)知識，擁有較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿?，但它仍存在假定性，因?yàn)槟Ｐ徒K究是人類想象力的產(chǎn)物，需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證教學(xué)中猜想環(huán)節(jié)提出的假設(shè)，教師帶領(lǐng)學(xué)生抓住被模擬對象的主要特征因素，忽略次要特征，完成對模型的探究，經(jīng)過“抽象——具體——抽象”，把對替代物的認(rèn)識轉(zhuǎn)化成實(shí)際現(xiàn)象的理解。

教師在評價(jià)學(xué)生時(shí)，應(yīng)注重其參與探究活動(dòng)的深度與廣度，小組合作時(shí)是否有分工明確各司其職，探究氛圍是否民主熱烈，在過程中思維是否得到開拓等方面，盡力為學(xué)生創(chuàng)造良好的探究氛圍，讓每一個(gè)孩子都有所收獲。

四、“以小見大”放眼于“地球與宇宙領(lǐng)域”教學(xué)

《晝夜交替現(xiàn)象》這一課作為典型的“地球與宇宙領(lǐng)域”課，涉及的范圍不僅是地球本身，還包括“日地系統(tǒng)”和宇宙。而“地球與宇宙領(lǐng)域”的課程共同點(diǎn)，就是抽象，學(xué)生難以理解，知識點(diǎn)又細(xì)碎，課本里又有大量閱讀性材料，這對教學(xué)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。以《晝夜交替現(xiàn)象》一課為例，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行猜想，爭取將前概念打破，選取不同材料作為模擬物，過程中不斷改進(jìn)，爭取將本課的知識經(jīng)驗(yàn)延續(xù)到下一節(jié)課，構(gòu)建起“地球與宇宙領(lǐng)域”的知識網(wǎng)絡(luò)。

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（責(zé)任編輯：黃潔梅）