小學科學模擬實驗教學現狀及策略

在小學科學課中，“科學探究是科學學習的中心環節”，但由于三四年級教材中研究對象的直觀性較強，所以比較實驗、析因實驗較多，模擬實驗較少出現；而在五六年級中，模擬實驗開始逐漸增多。模擬實驗是小學生進行科學探究的重要方法，是培養科學探究素養的重要途徑。

一、模擬實驗的內涵

模擬實驗具有科學實驗和科學模型的雙重特性，一方面，它的主體以實物儀器和器材為中介與客觀事物發生相互作用；另一方面，實驗者所直接研究的對象并不是原型事物本身，而是用來代替它們的特制模型。所以，模擬實驗可以說是一種特殊的實驗，是科學實驗和科學模型方法的有機結合（如圖）。

二、當前模擬實驗教學現狀

1、忽視對模擬實驗科學性的研究

模擬實驗作為類比思維在實驗中的應用，它根據的是相似性原理，它往往要求模型和研究對象之間具有相似性、模型所處的實驗條件與研究對象所處的實際條件之間具有相似性。

五年級中《巖石會改變模樣嗎》一課中，有這樣一些科學教師均非常熟悉并普遍認可的模擬實驗：

取一些棱角明顯的碎磚塊或碎石塊，放進裝有半瓶水的玻璃瓶中，蓋好瓶蓋，用力搖晃。搖一會兒，把碎磚塊或碎石塊取出來，發現磚塊或石塊已經變小了，它們的棱角已經消失、表面變得較為光滑，這個實驗說明了自然界中的水會對巖石產生風化作用。

這是一個科學的模擬實驗嗎？也許我們從來沒有提出過質疑。然而一次聽課的過程中，筆者卻聽到了孩子不同的聲音：

【案例】

師：現在我們來交流一下大家的發現。

生1：我發現搖過的石塊，比沒搖過的石塊光滑多了。（師表揚）

生2：我們留下來的幾塊石塊是有棱角的，而搖過的石塊的棱角已經沒有了，這說明水是可以改變巖石模樣的。（師表揚）

生3：我們組的石塊已經變的很小了，說明水能很快改變巖石的模樣，而且改變的效果很明顯。

師：你們組真棒！還有嗎？

生4：（面帶擔心受責的表情）老師，我可以問一個問題嗎？

師：當然可以，你說！

生4：這些是巖石嗎？怎么搖幾分鐘就變成這樣了，我爺爺家的磨刀石都（磨）那么多年了，可還是老樣子！

生5：我看不一定會改變模樣，有些巖石是很硬的

……

“沒想到水能這么快地使巖石改變模樣”，現實顯然不是這樣的！“磚是磚，巖石是很硬的，根本就不一樣”、“怎么搖幾分鐘就變成這樣了，我爺爺家的磨刀石都（磨）那么多年了，可還是老樣子”，學生對實驗提出了疑問，他們的真實想法折射出這樣的模擬實驗是存在著科學性問題的。

2、忽視對模擬實驗技能訓練的重視

在當前情況下許多教師往往只將模擬實驗作為一種手段，其目的就是為了獲得對研究對象的認識、以揭示其本質和規律，結果導致學生只能在教師的指導下運用模擬實驗來探究事物。出現這種現象的根源就在于教師沒有認識到模擬實驗也是一種可以并且需要轉化為能力的方法，因而沒有對模擬實驗的內涵和教學策略進行研究，也沒有對學生運用模擬實驗的能力進行系統的指導與訓練，所以模擬實驗就成了游離于學習方法之外的方法。

三、模擬實驗教學的策略

1、要確保模型與原型具有概念意義上的相似性

案例中學生的交流，我們會發現，實驗之所以沒有取得應有的效果，主要是因為模擬實驗中的材料（一般的碎石塊）與原型中的研究對象（各種各樣的巖石）的相似度不高：巖石的硬度差異很大。只有遵循了模擬實驗的相似性原理，學生才能通過對模型的認識與研究，獲得關于原型的知識及其在自然界中的運動變化規律。

2、要善于將模擬的過程清晰地展示出來

學生如果能通盤考慮模擬實驗的步驟，也就能完整、連貫地完成模擬實驗的過程。但是，受小學生年齡特點的影響，學生的思維能力還不能將模擬實驗的步驟完整無誤的保存在記憶中，這樣，在將模擬實驗的結果類推到原型上的過程中，學生的思維就容易受到干擾，以致被遺忘。如在上述模擬實驗教學的過程中，教師可以通過板書或多媒體展示出模擬的過程：

問題水流的沖刷和搬運能使巖石改變模樣嗎？

假設水流的沖刷和搬運會使巖石改變模樣

建立模型

（設計實驗）材 料用花崗巖碎石塊和砂巖碎石塊代表河道中不同種類、不同硬度的巖石

過 程用搖晃瓶子使花崗巖碎石塊和砂巖碎石塊發生碰撞代表巖石在河道水流的沖刷和搬運下的碰撞

實驗結果瓶子中的巖石改變了模樣，其中，花崗巖碎石塊變化較小，而砂巖碎石塊變化較大。

認識原型（驗證結果）河道中的巖石也會在水流的沖刷和搬運下改變模樣，不同的巖石變化的速度會有差異。

采用這種表格的方式記錄下模型與原型在結構、過程或功能上的相似處，有利于理順學生的思維，成功地將模擬實驗的結果類推到原型上；同時，清晰地展示模擬實驗的設計與實驗過程，十分有利于讓學生領悟模擬實驗是一種“了解原型、提出假設——建立模型、進行實驗——明確結果、認識原型”的問題解決過程。

3、要追求經歷過程與學會技能的和諧統一

在模擬實驗教學中，教師需要為學生的學習搭建“腳手架”，幫助他們達成學習目標。但是，教師應該明確：我們在指導學生運用模擬實驗方法去探究事物時，并不僅僅是為了獲得研究的結果，同時也應該引導學生認識模擬實驗的過程，培養學生自主設計、運用模擬實驗方法的能力。只有將經歷模擬實驗過程與學會模擬實驗技能和諧地統一起來，才能實現模擬實驗教學價值的最大化，達到“一箭雙雕”的效果，真正有效地提升學生的科學素養。

事實上，模擬實驗過程也是一種模式，讓學生熟識模擬實驗的實施步驟，反復經歷這樣的過程，學生運用模擬實驗的能力就會逐漸形成。不管采用何種方式進行教學，教師都要讓學生在實驗前明白實驗目的，明確在用什么模擬什么；實驗后要讓學生關注實驗現象，并能把模擬實驗與自然界中存在的現象聯系起來思考。

【作者單位：溫州市甌海區婁橋街道婁橋第一小學浙江325041】