淺論模擬實驗與初中科學教學

饒雪靜　王利娜　董麗丹

【摘要】：初中科學教育是在義務教育中以系統(tǒng)傳授和學習自然科學知識為基礎，實現(xiàn)人的科學化的教育活動。其教育目的在于提高學生認知世界、發(fā)現(xiàn)世界、探索世界的能力，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。而科學作為一門以實驗為基礎的學科，用科學實驗來“擺事實，講道理”是提升學生科學素養(yǎng)的重要手段。其中，模擬實驗是實驗教學中一個重要的方法。本文則從分析模擬實驗在初中科學教學的運用；分析模擬實驗在教學中的作用等方面論證模擬實驗在初中科學教育中的必要性及重要性。

【關鍵詞】：模擬實驗；科學教學

一、模擬實驗的定義及運用

1.1模擬實驗的定義

模擬實驗是通過設計與原型或自然現(xiàn)象或過程相似的模型，并利用該模型來間接研究原型的方法。在初中科學教學中通常用模擬實驗重現(xiàn)時過境遷或稍縱即逝的自然現(xiàn)象及過程，或模擬肉眼無法觀測到的微觀、宏觀現(xiàn)象，將科學現(xiàn)象簡化或縮放，讓學生對更加直觀具體的認識科學現(xiàn)象，幫助科學教學的開展。

1.2模擬實驗在科學教育的運用實例

在教學八年級上冊第一章有關水的知識時，學生對“水的組成”中“一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成”這個概念理解起來有難度，為幫助學生理解，課本中用藍色大圓球代表一個氧原子，用白色小圓球代表氫原子，將兩個小圓球及一個大圓球以一定結構粘在一起表示水分子模型，接著把他們拆開再重新組合這一過程來表示水電解的過程。通過這一模擬實驗，學生能對分子和原子加以區(qū)分及認知，更清晰地掌握水的電解的過程。

在教學九年級下冊第一章演化的自然時，教材介紹了一個經(jīng)典的模擬實驗：1953年，美國生物學家米勒在實驗室用充有甲烷、氨氣、氫氣和水的密閉裝置，以加熱、放電來模擬原始地球的環(huán)境條件，合成了氨基酸、有機酸和尿素等。科學家們通過這一模擬實驗來論證生命起源的化學進化假說，為假象提供支持的依據(jù)。

1.3模擬實驗的分類

根據(jù)模擬的對象，模擬實驗可分為模擬實物、模擬反應過程、模擬運動狀態(tài)、模擬圖像、模擬表格等。

根據(jù)浙教版初中科學教材及科學授課的情況，分析得現(xiàn)初中科學中常見的模擬實驗有以下四類：

（1）模擬原理：模擬溫度計、模擬密度計、模擬潛水艇沉浮等。

（2）模擬成因：模擬火山爆發(fā)、模擬泥石流形成、模擬板塊碰撞張烈、模擬巖石的分化等。

（3）模擬過程：模擬細胞分裂、模擬遠去的船只、模擬地球運動、模擬星系運動等。

（4）模擬縮放：地球儀、人眼球模型、分子模型、模擬分子間有空隙。

二、模擬實驗在科學教學中的作用

1.模擬實驗是對直接實驗的一個必要的補充：許多自然現(xiàn)象和自然過程，教師在進行授課時往往不能直接將實驗手段作用于所研究的對象或現(xiàn)象，而必須采取模擬實驗的方法進行。如在講授水分子的結構及水的電解過程時，教師不可能直接讓學生觀察水分子，因為它微觀至極。這時候，老師便可以利用模型教學，填補學生對水分子的認知空白。

2.模擬實驗有利于初中科學的直觀教學：初中的學生其思維認知和抽象想象的能力尚不成熟，而對直觀的感官知覺較為敏銳。在科學課堂上，如果純粹用文字表達的形式灌輸知識恐怕不能為之接受，而若是利用感官去施教，給以深刻具體的印象，以直觀的方式突破知識點的教學，其教學效果定會有所不同。

3.模擬實驗有利于學生學習能力的培養(yǎng)：利用模型思維認識世界、解決實際問題是一種科學探究的學習方法；動手建立模型，結合實際改善模型是學生學習能力的重要體現(xiàn)。在學生利用模擬實驗解決問題并不斷操作訓練時，學生的動手操作能力、空間想象能力、模型思維能力都在不斷提升，學生的學習水平和學習能力都得到了鍛煉。

三、模擬實驗在運用時的注意事項

1.注重原型與模型的區(qū)分。模型是從復雜的原型中抽離出來的，但模型不代表原型。模型的建立可能是建立在一定條件下的，那么尤其得出的結論及規(guī)律就有一定的運用范圍；模型不是固定不變的，它隨著人們對原型認知的進步而不斷完善，得到改善的模型也將使人們獲得對課題的進一步認識；模型不是唯一的，不同的人從不同的角度看待問題，其建立的解決問題的模型亦不同。但不論原型與模型的差異多大，在運用模型解釋原型本質(zhì)時，都要立足于實踐，用模型方法取得的研究成果認識原型的同時，用原型檢驗模型改進模型。

2.注重學生模型思維的培養(yǎng)?！皬膹碗s的實際問題中找出簡單的理想的模型，用簡單的理論去解釋復雜的實際”這是一種科學研究的思維方式。在模擬實驗的教學中教師要滲透這種思維模式，提升學生的思維能力。具體地說，就是要引導學生認識為什么要建立模型？怎么樣建立模型？模型運用的條件是什么？怎么用模型研究來拓展對客體的認識？既要傳遞一種“用模型模擬的方法解決生活實際”的理念。

3.注重學生建模方法的學習。模擬實驗一般從復雜難解的問題中抽離出有本之意義的模擬裝置——模型；再按照實驗步驟，按照原型的運行規(guī)律、形成原理等，進行推測性的模仿，演繹其變化過程；最后再把分析得出的結論運用于原型。美國教育家杜威就曾指出：對于科學，要掌握的不只是知識，還應包含過程、方法，及在科學探究中創(chuàng)建出實際問題的模型的過程和方法訓練。因此，這種建模的基本方法是學生學習的重點。

四、總結

從對模擬實驗的運用、作用等分析我們可以發(fā)現(xiàn)，模擬實驗在初中科學的教學過程中有廣泛的運用，同時模擬實驗對課堂教學起到了很好的輔助作用。這種教學方法拓寬了科學教學的空間，充分利用了學習資源，不僅解決了問題，更大大激發(fā)了學生學習科學的興趣，提高學生的學習水平。因此，模擬實驗教學不能缺席科學教學，沒有模擬實驗，初中科學學習旅程必將黯然失色。

參考文獻：

[1]陳國春. 初中科學教學中的模型教學運用[J]. 青少年日記：教育教學研究， 2012（9）：48-48.

[2]樓國軍. 初中科學模擬實驗教學實踐與反思[J]. 新課程·上旬， 2014（8）.

[3]劉云. 模擬性實驗在初中生物實驗教學中的應用[J]. 新課程·中學， 2013（11）：176-176.

[4]模型方法在初中科學教學中的應用探討_馬宏偉