例談模擬實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)中的有效運(yùn)用

王亞麗

[摘要]模擬實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生理解生活中常見事物的科學(xué)道理，有利于提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力、科學(xué)探究能力與實(shí)證能力。小學(xué)科學(xué)教師要結(jié)合教材，科學(xué)有效地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，在模擬實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

[關(guān)鍵詞]小學(xué)科學(xué);模擬實(shí)驗(yàn);運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn);成因模擬實(shí)驗(yàn);原理模擬實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)]G623.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)] 1007-9068（2020）36-0067-01

模擬實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一種基本類型。小學(xué)科學(xué)中常見的模擬實(shí)驗(yàn)有三類，即運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)、成因模擬實(shí)驗(yàn)、原理模擬實(shí)驗(yàn)。無論是教師演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，都要遵循“了解原型，提出假設(shè)——建立模型，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——解釋原型，建構(gòu)概念”的三段式教學(xué)模式，重點(diǎn)解決好“用什么模擬什么”“怎樣模擬”兩個(gè)問題，這是做好模擬實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。其中，“用什么模擬什么”實(shí)際上就是確立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪^程。模擬實(shí)驗(yàn)中的模型是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的載體，從某種意義上講，建立模型是進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)前，教師要根據(jù)研究問題，讓學(xué)生合理推測(cè)，引導(dǎo)學(xué)生找到代替原型的物體，即實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀！霸鯓幽M”就是指根據(jù)事物的運(yùn)動(dòng)變化情況、形成原因或工作原理等設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程。這兩個(gè)問題解決了，接下來的概念建構(gòu)也就水到渠成了。下面，筆者以具體課例來談?wù)勥\(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)、成因模擬實(shí)驗(yàn)、原理模擬實(shí)驗(yàn)的操作過程。

一、運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)——了解運(yùn)動(dòng)變化過程

運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)，就是對(duì)事物的運(yùn)動(dòng)變化過程進(jìn)行模擬的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)教學(xué)中，這類模擬實(shí)驗(yàn)主要包括模擬晝夜、四季、月相的變化規(guī)律等實(shí)驗(yàn)。如《四季的形成》是科學(xué)教學(xué)中較難的內(nèi)容，因?yàn)樯婕暗闹R(shí)較深、相關(guān)因素多、過程復(fù)雜。因此，教師要遵循事物之間共變的關(guān)系，抓住主要矛盾，以概念的逐步完善、建立為原則沒計(jì)教學(xué)教程，從學(xué)生的原始認(rèn)識(shí)出發(fā)，突出形成四季現(xiàn)象的關(guān)鍵因素，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)對(duì)四季形成的原因進(jìn)行猜想與假設(shè)。

實(shí)驗(yàn)中，筆者選用地球儀來模擬地球，在地球儀上的相同位置固定高度相同的小棒，用燈泡模擬太陽(yáng)，左邊的開關(guān)用來控制燈泡的亮與滅。為了便于研究，可在地球公轉(zhuǎn)的軌道圖上確定最具代表性的四個(gè)點(diǎn)的位置——春分、夏至、秋分和冬至來研究，對(duì)地球儀上小棒影子的長(zhǎng)短進(jìn)行觀察。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把“地球”和“太陽(yáng)”放到軌道圖中合適的位置，讓地球的地軸一直保持向北傾斜的狀態(tài)。模擬實(shí)驗(yàn)沒計(jì)好后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察地球傾斜狀態(tài)時(shí)地球儀上立桿影子的長(zhǎng)短變化，并對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行空間想象，從影子的長(zhǎng)短變化想象太陽(yáng)高度的變化，明確四季形成是由地球公轉(zhuǎn)時(shí)地軸傾斜造成的，從而對(duì)四季形成的成因有一個(gè)清晰、科學(xué)、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

二、成因模擬實(shí)驗(yàn)——探索事物變化規(guī)律

成因模擬實(shí)驗(yàn)，就是對(duì)事物造成某種局面或結(jié)果的原因進(jìn)行模擬的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)教學(xué)中，這類模擬實(shí)驗(yàn)主要包括模擬火山爆發(fā)、地震、巖石風(fēng)化、地表變化，模擬風(fēng)、雨、露的形成等。如在《山脈的變化》一課教學(xué)中，學(xué)生對(duì)山脈變化的學(xué)習(xí)研究受到時(shí)間、空間以及條件的限制，有較大困難。所以，筆者采用模擬實(shí)驗(yàn)的方法，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。在教材的處理上，首先讓學(xué)生觀察山體表面，發(fā)現(xiàn)破碎巖石，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生提出研究問題“山體表面巖石破碎的原因”。學(xué)生觀察山體表面，發(fā)現(xiàn)了與山體巖石密切接觸的水、植物、陽(yáng)光、空氣等自然力量。在模擬實(shí)驗(yàn)中，筆者演示“冰膨脹對(duì)巖石的破壞作用”，即用石膏模擬巖石，水模擬自然界中的水，冰箱模擬很冷的天氣。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（l）把石灰弄成糊狀，裝入粉筆盒中，將氣球盛上水弄成乒乓球那樣大，然后把它壓入石灰中;（2）石灰變硬后，出現(xiàn)一個(gè)小的裂縫;（3）去掉外面的粉筆盒，放入冰箱冷凍，24小時(shí)后取出;（4）從冰箱取出后，石灰很像個(gè)破殼而出的種子，也像個(gè)蛋糕;（5）慢慢恢復(fù)室溫;（6）石灰出現(xiàn)大的裂縫和不小的洞。

三、原理模擬實(shí)驗(yàn)——剖析結(jié)構(gòu)及原理

原理模擬實(shí)驗(yàn)，就是對(duì)事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及T作原理進(jìn)行模擬的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)教學(xué)中，這類模擬實(shí)驗(yàn)主要包括呼吸運(yùn)動(dòng)、血液循環(huán)等。如在《呼吸與交換》一課教學(xué)中，為了讓學(xué)生更好地了解肺的工作原理，筆者指導(dǎo)學(xué)生制作一個(gè)肺的模型，并用模型模擬呼吸的過程。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）先把兩個(gè)小氣球用細(xì)線扎在Y形玻璃管上，將Y形玻璃管的另一端套上膠塞，用細(xì)線把薄橡皮膜扎在瓶的邊緣;（2）用Y形玻璃管代表氣管，瓶子代表胸腔，氣球代表左右兩肺，橡膠皮膜代表膈肌;（3）左手握住瓶子，右手把橡皮膜逐漸向上抬，觀察小氣球的變化;（4）把橡皮膜用力向下拉，觀察小氣球的變化。

（特約編輯 木清）