改造火山實(shí)驗(yàn)裝置，揭開火山神秘面紗

孫仙偉

摘? 要：火山是一種常見的地貌形態(tài)，該內(nèi)容屬于小學(xué)科學(xué)地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域。在日常教學(xué)中總是出現(xiàn)學(xué)生未能真正揭開火山神秘面紗，達(dá)成了解火山噴發(fā)形成的原因教學(xué)目標(biāo)。通過對模擬實(shí)驗(yàn)裝置改造，達(dá)成模擬更真實(shí)，成因可視化的創(chuàng)新價值。進(jìn)而幫助學(xué)生自我糾正原有對火山噴發(fā)成因的錯誤認(rèn)識，自主建構(gòu)正確的認(rèn)識，一舉拿下學(xué)生無法自主建構(gòu)火山噴發(fā)成因的難題。

關(guān)鍵詞：火山?? 實(shí)驗(yàn)裝置??? 改造

火山是一種常見的地貌形態(tài)，該內(nèi)容屬于小學(xué)科學(xué)地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域。在2017年版《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)習(xí)內(nèi)容14.5中提到“知道地殼運(yùn)動是地震、火山噴發(fā)等自然現(xiàn)象形成的原因”，同時建議“利用圖片和視頻資料，或通過模擬實(shí)驗(yàn)，初步了解地震和火山噴發(fā)形成的原因”[1]。作為學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，在日常教學(xué)中總是出現(xiàn)學(xué)生未能真正揭開火山神秘面紗，達(dá)成了解火山噴發(fā)形成的原因教學(xué)目標(biāo)。

一、問題分析。

現(xiàn)有的教材中，對火山噴發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)的做法：如蘇教版教材和青島版教材的模擬火山做法大同小異，主要是通過對鐵盒中的番茄醬加熱，觀察土豆泥表面產(chǎn)生的現(xiàn)象。

冀教版教材采用的模擬實(shí)驗(yàn)，它是通過醋與蘇打反映，從而觀察瓶子內(nèi)部產(chǎn)生的現(xiàn)象，進(jìn)而聯(lián)想到火山爆發(fā)的景象，最終根據(jù)現(xiàn)象推測火山爆發(fā)的原因。

二、存在弊端。

通過對比觀察、實(shí)踐操作和現(xiàn)象分析，我們發(fā)現(xiàn)上述做法中至少存在兩大弊端：

1.蘇教版和青島版雖然可以看到番茄醬從土豆泥上部最薄的位置噴發(fā)出來，噴發(fā)的過程現(xiàn)象明顯，但土豆泥內(nèi)部的番茄醬在受熱過程中產(chǎn)生了什么樣的現(xiàn)象無從得知，而且在此過程中無法直觀看到土豆泥內(nèi)部的番茄醬在受熱過程中溫度發(fā)生的變化，從而造成不利于學(xué)生利用實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、推測得出火山噴發(fā)的原因。

2.冀教版可以直觀看到瓶子內(nèi)部醋和干蘇打產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象，但整個模擬實(shí)驗(yàn)不夠真實(shí)，不利于學(xué)生將模擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)生活中火山噴發(fā)建立起直接聯(lián)系，同時更不利于學(xué)生自主建構(gòu)火山噴發(fā)成因概念。

三、裝置改造。

為了更好解決上述弊端，揭開火山神秘面紗，突破學(xué)生自主建構(gòu)火山成因的難點(diǎn)問題，可以對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)。該裝置的改進(jìn)利用了發(fā)明創(chuàng)造技法中的遷移法，將微波爐結(jié)構(gòu)中有一個可視窗口，數(shù)顯中可以顯示時間的功能遷移到火山模擬實(shí)驗(yàn)裝置中。

（一）裝置實(shí)踐應(yīng)用

環(huán)節(jié)一：執(zhí)教者讓學(xué)生自己先跟現(xiàn)象對話，將加熱前和加熱過程中所看到的現(xiàn)象進(jìn)行梳理和對比，自己嘗試概括出從現(xiàn)象中有什么發(fā)現(xiàn);緊接著在小組內(nèi)部輪流交流，讓學(xué)生與學(xué)生之間在小組內(nèi)部進(jìn)行對話，在對話中讓學(xué)生一方面將發(fā)現(xiàn)盡可能梳理和補(bǔ)充完整，另一方面讓學(xué)生學(xué)會在同伴對話中學(xué)會批判性思考伙伴的思維的角度與自己的異同點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力。

環(huán)節(jié)二：執(zhí)教者在各組內(nèi)部輪流分享完畢后，請各個小組進(jìn)行分享交流，在交流中搭建小組與小組之間對話的平臺，讓學(xué)生的思維再次碰撞。當(dāng)學(xué)生相互交流觀察到的現(xiàn)象過程中，隨著交流的深入，讓學(xué)生自己開始嘗試分析造成火山噴發(fā)的原因——高溫、高壓。

該裝置的使用中，不僅有利于學(xué)生自主觀察，也教會學(xué)生掌握透過現(xiàn)象看科學(xué)本質(zhì)的研究方法，同時，自我糾正原有對火山噴發(fā)成因的錯誤認(rèn)識，自主建構(gòu)正確的認(rèn)識，一舉拿下學(xué)生無法自主建構(gòu)火山噴發(fā)成因的難題。

（二）裝置的創(chuàng)新點(diǎn)

1.模擬更真實(shí)。

在模擬實(shí)踐過程中，火山堆由原來的土豆泥變?yōu)橥寥溃寥离S處可取，在土壤中還會有一些腐殖質(zhì)、如螞蟻、千足蟲之類的小動物，當(dāng)在對番茄醬模擬的巖漿進(jìn)行加熱過程中，有部分學(xué)生會發(fā)現(xiàn)小動物較為急躁的爬行，有的會聞到來自火山堆內(nèi)部散發(fā)出來的氣味，有的還會看到火山內(nèi)部巖漿涌動的樣子，噴發(fā)前“火山口”位置震動變化過程等。這些現(xiàn)象有助于學(xué)生與生活實(shí)際建立真實(shí)聯(lián)系，小動物因?yàn)楦惺艿酵寥罍囟仍谏撸盎鹕娇凇蔽恢迷谡饎右鹬苓呁寥勒饎幼兊媒乖瓴话玻寣W(xué)生深刻理解為什么地震發(fā)生前家禽高飛，不吃食，不進(jìn)窩，貓狗狂叫不安等;“火山口”上下震動讓學(xué)生明白火山噴發(fā)也會引起地震;從“火山口”散發(fā)出來的“煙”有助于學(xué)生理解火山噴發(fā)時伴隨的濃煙對周邊環(huán)境的影響。該裝置的使用，讓整個模式實(shí)驗(yàn)更具真實(shí)性，讓學(xué)生更容易與生活中火山噴發(fā)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象建立起聯(lián)系。

2.成因可視化。

火山噴發(fā)成因?qū)W(xué)生而言顯得抽象，通過裝置應(yīng)用實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)該裝置將成因可視化問題輕松化解。裝置上的可視窗，可以讓學(xué)生清晰看到火山堆內(nèi)部“巖漿”在密閉空間中，隨著溫度不斷升高，“巖漿”如何活動。“巖漿”劇烈活動現(xiàn)象發(fā)生的原因在于溫度的不斷升高，密閉空間內(nèi)“巖漿”體積發(fā)生變化，體積變化的發(fā)現(xiàn)得益于可視窗的設(shè)置，同時劇烈活動的發(fā)現(xiàn)也是因?yàn)榭梢暣啊Ｓ辛丝梢暣埃倥浜蠑?shù)顯溫度計(jì)的使用，讓學(xué)生直觀看到在“巖漿”活動不是很劇烈前，溫度處于較低位置，隨著溫度的不斷升高，“巖漿”活動越來越劇烈，如此一來，讓學(xué)生自主建構(gòu)起因?yàn)闇囟仍絹碓礁撸荛]空間內(nèi)壓強(qiáng)增大，“火山堆”內(nèi)部需要將能量釋放，因此，在“火山堆”最薄弱的口的位置出現(xiàn)了火山噴發(fā)的現(xiàn)象。通過該裝置的使用，完美幫助學(xué)生將火山噴發(fā)成因問題進(jìn)行突破，揭開火山神秘的面紗。

參考文獻(xiàn)：

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