借助模擬實驗構建高效小學科學課堂

許楠欣

【摘要】科學是一門綜合性課程，包含物質科學、生命科學、地球與宇宙、技術與工程等四個領域，為小學生科學素養的初步形成和持續發展奠定良好的教育基礎。“地球與宇宙科學”領域的大部分探究內容對學生來說比較抽象，本文以教科版五年級下冊《晝夜交替現象》為例，簡述模擬實驗在此科學領域中的教學意義與如何構建模擬實驗。

【關鍵詞】小學科學;模擬實驗;構建;晝夜交替現象;科學課堂

地球與宇宙科學領域的學習內容大多宏觀且抽象，很多時候學生難以通過直接探究的方法進行學習，也因此本領域的學習也建議采用體驗式學習方式。以《晝夜交替現象》作為教學案例，本課主要采用體驗式學習中的模擬實驗。

一、模擬實驗的定義

“模擬實驗”一詞，在第七版《現代漢語詞典》中的解釋為“通過在實驗室中設計和制作出與某種自然現象或過程（即原型）相似的模型來間接地研究原型的形態、特點和規律性的方法。特點是可對已事過境遷的自然現象進行實驗研究，可將研究對象放大或縮小并在短時間內重復出現。”

二、模擬實驗的作用

在小學科學的教學中，地球與宇宙領域的內容是科學教師心目中“最難啃的硬骨頭”，這些內容抽象且難以重現。模擬實驗在此領域的教學承擔的角色舉足輕重，教師把研究的科學對象制成模型，或模仿其某些重要科學特征來設計并進行實驗。

再根據小學階段的學情特點，通過游戲模擬、動畫演示、制作教學具等措施來開展模擬實驗，突破教學中的重難點問題，促進學生抽象思維的發展，提升其動手能力、空間想象能力、邏輯思維能力等整體綜合素養。

三、模擬實驗的構建

在開展模擬實驗時，要對教材進行整體分析，放眼于整個單元、整個學段在新課程標準中的要求，再根據學生的認識水平和年齡特點，提煉模擬對象的特點，指導學生合理設計和實驗來驗證猜想，得出結論。

（一）模擬實驗的構建始于猜想

猜想不是無根據的猜測和隨意的幻想，它是在已有知識基礎上對未知的事物及規律作出的一種大膽的假設或提出預測的看法。學生對晝夜變化的認識十分零碎，很難憑空提出對此現象成因的猜想。因此我會先進行談話，介紹“日出而作、日落而息”，再展示地球被太陽照亮了一面的圖片，給予學生知識鋪墊，此時再進行猜想，可有效地擴展學生思維的寬度。

但在上課過程中，存在個別學生不愿發言的情況，課堂活躍度較低。在課后我抽取部分學生進行交流，總結為兩方面的原因，一是表面上的，學生怕“出錯”后被人笑話而不愿發言，課堂細節中可以看出學生已經知道晝夜交替現象的根本原因，也知道還有其他的猜想可以驗證晝夜交替現象的存在，但錯誤的猜想提出被驗證后要排除抹去，學生怕會被人笑話;另一方面是根本上的，學生們對于書本上的知識過分崇拜，大部分學生在課外讀物、紀錄片、教科書上，都看到過關于晝夜交替現象成因的介紹，上課前已有前概念認知，而把書本知識神圣化，認為晝夜交替現象的成因猜想如此統一，不需再進行猜想了，但并不利于學生科學思維的發展。

因此我設計了“明知故犯”的環節，讓教師故意“犯錯”，逼著學生質疑。我將“如果地球不自轉也不公轉， 就不會有晝夜現象， 也不會有晝夜更替現象”作為一個結論寫在黑板上。剛寫完就有同學發現問題，不時地還有些討論和小聲的爭執。激發起學生的興趣后，我及時地引導學生進行科學猜想，鼓勵學生排列出太陽與地球二者的所有相對運動方式，并讓學生思考如何運用器材來進行模擬實驗驗證猜想，最后學生也認識到，當地球不自轉也不公轉時，存在晝夜現象，但并沒有晝夜交替現象。

（二）模擬實驗的構建精于改進

模擬實驗的進行需要選擇合適的模擬物，這直接影響著教學效果。例如本節課的教學參考用書中建議采用乒乓球與手電筒進行實驗，雖然這兩者已較為接近實驗原型，而且貼近生活、便于取材，是個較為不錯的選擇，但我仍想有所突破，更好地化難為易。

我將乒乓球改成了小地球儀，但地球儀也存在問題——它的地軸是傾斜的，而《地球的運動》這一單元在教材上的設計思路是沿著人類探索地球自然現象的足跡來認識地球的運動，本節課又處在單元的第一課，“地軸是傾斜的”這一結論尚未被發現。因此，在使用地球儀時，要把球體從旋轉支架上取下，插入合適的一次性筷子當作支架，這也有利于控制模擬物的轉動。這時“地球”的地理北極朝上，南極朝下，避免超前涉及本單元后續課程的知識。

在“太陽”的處理上，我曾將手電筒燈泡外的燈罩取下，讓光向四周傳播，但過程中發現兩個問題，一是外形與太陽相差過大，二是燈光照耀的角度太局限。后續我又多次改進，從可充電的球形燈泡到舞臺手捧圓燈，終于達到光照角度360°、光照強度明顯、與原物體相似度大的要求。

（三）模擬實驗的構建終于評價

模擬實驗中的模型雖然脫胎于科學事實和科學知識，擁有較為嚴謹的邏輯，但它仍存在假定性，因為模型終究是人類想象力的產物，需要通過實驗來驗證教學中猜想環節提出的假設，教師帶領學生抓住被模擬對象的主要特征因素，忽略次要特征，完成對模型的探究，經過“抽象——具體——抽象”，把對替代物的認識轉化成實際現象的理解。

教師在評價學生時，應注重其參與探究活動的深度與廣度，小組合作時是否有分工明確各司其職，探究氛圍是否民主熱烈，在過程中思維是否得到開拓等方面，盡力為學生創造良好的探究氛圍，讓每一個孩子都有所收獲。

四、“以小見大”放眼于“地球與宇宙領域”教學

《晝夜交替現象》這一課作為典型的“地球與宇宙領域”課，涉及的范圍不僅是地球本身，還包括“日地系統”和宇宙。而“地球與宇宙領域”的課程共同點，就是抽象，學生難以理解，知識點又細碎，課本里又有大量閱讀性材料，這對教學是一個巨大的挑戰。以《晝夜交替現象》一課為例，鼓勵學生進行猜想，爭取將前概念打破，選取不同材料作為模擬物，過程中不斷改進，爭取將本課的知識經驗延續到下一節課，構建起“地球與宇宙領域”的知識網絡。

【參考文獻】

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[3]蘇善根.讓學生擁有自由的思想——對“錯誤的假說誰要說”的反思[J].教學月刊小學版（綜合），2016（Z1）：42-44.

（責任編輯：黃潔梅）