例談小學科學模擬實驗材料的選擇與組織之我見

安家祿

【摘? ? 要】模擬實驗是小學科學探究學習中的學習內容，是科學探究學習的重要途徑，通常我們把研究的對象制成模型，或者模仿實驗研究對象的某些條件進行實驗。在開展小學科學模擬實驗時，要根據學生的認識水平和學生的特點，依據模擬對象的現象和特點，運用模擬實驗的教學規律和方法，指導學生合理設計和做實驗。在模擬實驗中，由于材料和工具容易準備，實驗過程簡單，只要實驗設計合理，便能解決教學中的問題，適合小學階段學生的發展。模擬實驗能夠模擬事物，揭示自然現象，利用學生進行科學探究活動，能夠突破教學中的重難點，提升了科學教學效率，培養了學生的科學素養。

【關鍵詞】小學科學? 模擬實驗? 材料選擇? 組織

中圖分類號：G4? ? ? 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2019.03.157

人們為獲得事實的依據，需要尋找不同的途徑和方法，模擬是其中的一種方法。模擬，人們通常是這樣定義的：根據模擬對象的本質特性，發現和尋找與之相似的模型，在模型上進行實驗研究，從而獲得對事物的認識或依據。它的優點可以將時過境遷或者稍縱即逝的自然現象重現，或是將現象簡化，將時空放大或縮小，還將不能直接看到內部外顯。教科版小學科學教材中模擬實驗占有相當的比重，在五、六年級的地球的運動和宇宙單元則體現得更為集中。以下是本人在模擬實驗材料的選擇與組織方面的一些發現，結合課例談自己的想法和做法。

一、案例1：《地球內部的運動及其變化》

1.教學時一般有這樣幾個環節：認識各種地形地貌（會不會發生變化）—閱讀地震、火山資料，了解地震火山能夠改變地形地貌—火山地震產生的原因—地球板塊—地球板塊運動—板塊運動模擬實驗—推測世界地形的形成—板塊運動與地震火山進行比較—避震知識。教師們會選擇哪些材料呢？實驗一：將幾塊不同顏色的毛巾重疊在一起表示不同的地表層，兩手按住毛巾兩端并向中間擠壓。模擬板塊經擠壓會形成褶皺。實驗二：將幾塊不同顏色的片狀橡皮泥重疊在一起表示不同的地表層，且按住橡皮泥兩端并向外拉，橡皮泥斷裂。模擬巖層斷裂和錯位。實驗三：在一塊長方形白色泡沫塊的側面畫上不同顏色的“層”表示地表層，在上面再畫一條河，然后從中間斜著切開。模擬兩地表層上下、水平等錯位方式。 以上實驗設計材料較多，原因是現實情景即地球上地形地貌的形成也是這么復雜，從模擬實驗中獲得體驗也相對復雜些。簡而言之，用一種實驗材料無法代表巖層的實際情況。但是這許多種材料、好幾個實驗一個接一個地做，學生并不理解其中的道理。因而許多學生在教師和教材的指揮棒下按部就班地操作，這樣是不利于學生科學素養提高的。

2.對策。能否實現這些材料的整合？讓一種材料代替幾種，可能嗎？本人嘗試過只用一種橡皮泥模擬塑造地形地貌，使材料上的缺陷讓學生來彌補。我是這樣設計的：首先在介紹完板塊和板塊運動之后，我演示了一個模擬實驗——讓柚皮塊漂浮在熱粥上（當時我是在家里拍了錄像后帶到課堂的），提問：在“板塊”的運動中你看到了什么？學生見此場景很是興奮，驚喜地說道：“板塊”平移了！“板塊”在碰撞！也有些在分離……甚至還能說有一束熱氣流從夾縫中冒出來，這就是火山爆發吧！關掉錄像，再請同學發揮想象“板塊”還有可能會發生怎樣的變化。在這個基礎上，我再提供給學生幾種色橡皮泥代替板塊或各巖層，用你的雙手塑造由地球內部運動引起的不同的地表形態，并詳細闡述此類地形地貌形成的原因和過程?？吹綄W生繪聲繪色地介紹，看到學生“將就”地使用橡皮泥又用言語解釋材料的不足，足以表明模擬實驗的成功。因而，在情境創設充分前提下，可借助學生的想象力和學生的包容心理。

二、案例2：《巖石會改變模樣嗎》

在一次教研活動中，某老師為了將巖石的風化過程呈現在課堂中，為學生提供的探究材料是鐘乳石和砂巖，在各組制定研究方案完畢之后，開展模擬實驗。即給巖石加熱，加熱之后再冷卻，重復以上步驟。由于老師提供的材料對巖石風化現象的呈現起到積極的作用，所以實驗現象十分明顯，如巖石裂開了，碎片掉下來等等?？傻酱藶橹梗瑢W生對于“風化作用是一個漫長的過程”的體驗卻被弱化。在我的實際教學中就有學生在課的結尾問：“老師，照您這么說，幾年之后陸地上山川都會變成平地，是這樣嗎？”幾年？而事實上幾千年、幾萬年也未必有這些變化呢！造成如此懸殊的差距原因是在模擬實驗中缺乏“風化作用是一個漫長的過程”的一種體驗，缺乏這種體驗的關鍵因素就是這位老師所提供的實驗材料。事實上老師提供的材料只是體現風化現象的局部特征，不夠全面，顧此失彼了。同時學生又并不知道這些巖石是老師事先精心挑選的。自然地，學生也就無法獲得“風化作用是一個緩慢過程”的體驗，也便有了對現實“幾年就變成平地”的推測。在自然情景下，巖石有許多種類，其特性也各不相同。解決上述問題辦法有：1.為各組學生提供不同種類的巖石，有堅硬的花崗巖、有松軟的砂巖……在模擬實驗之后對比呈現出來的結果，并分析原因。2.分次提供不同種類巖石，如先提供給學生堅硬的花崗巖，打消一下部分學生想當然地認為巖石會發生明顯變化的想法。再提供松軟的砂巖，在經歷砂巖實驗的過程中，學生不但意識到了“水對花崗巖風化作用是存在的”，而且認識到“自然界中巖石的風化是一個緩慢的過程，它還受不同巖石特性的影響”。

小學科學教育中部分探究活動受到時空的限制及其他條件的限制，不利于學生進行直接觀察和研究，講授起來比較困難，這就需要模擬實驗，對研究的對象進行模擬，通過模擬實驗去認識事物，并揭示現象，間接地進行研究，然后把研究的結果進行推理和運用，從而解釋和認識對象，這樣就到達學習的目的。做好模擬實驗的關鍵是如何選用實驗材料和設計盡可能接近事物原型，這樣有助于學生更好地了解、認識對象，教師和學生要盡可能地尋找模型與原形在現象和過程上的相似性。正確理解和把握教學目標，以知識建構和概念形成為導向，確保模擬實驗材料選擇和組織的科學性?？偠灾?，成功模擬的實驗材料選擇、組織就是在研討這樣的基礎上反復推敲出來的。

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