例谈小学科学模拟实验材料的选择与组织之我见
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【摘 要】模拟实验是小学科学探究学习中的学习内容，是科学探究学习的重要途径，通常我们把研究的对象制成模型，或者模仿实验研究对象的某些条件进行实验。在开展小学科学模拟实验时，要根据学生的认识水平和学生的特点，依据模拟对象的现象和特点，运用模拟实验的教学规律和方法，指导学生合理设计和做实验。在模拟实验中，由于材料和工具容易准备，实验过程简单，只要实验设计合理，便能解决教学中的问题，适合小学阶段学生的发展。模拟实验能够模拟事物，揭示自然现象，利用学生进行科学探究活动，能够突破教学中的重难点，提升了科学教学效率，培养了学生的科学素养。
【关键词】小学科学 模拟实验 材料选择 组织
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2019.03.157
人们为获得事实的依据，需要寻找不同的途径和方法，模拟是其中的一种方法。模拟，人们通常是这样定义的：根据模拟对象的本质特性，发现和寻找与之相似的模型，在模型上进行实验研究，从而获得对事物的认识或依据。它的优点可以将时过境迁或者稍纵即逝的自然现象重现，或是将现象简化，将时空放大或缩小，还将不能直接看到内部外显。教科版小学科学教材中模拟实验占有相当的比重，在五、六年级的地球的运动和宇宙单元则体现得更为集中。以下是本人在模拟实验材料的选择与组织方面的一些发现，结合课例谈自己的想法和做法。
一、案例1：《地球内部的运动及其变化》
1.教学时一般有这样几个环节：认识各种地形地貌（会不会发生变化）—阅读地震、火山资料，了解地震火山能够改变地形地貌—火山地震产生的原因—地球板块—地球板块运动—板块运动模拟实验—推测世界地形的形成—板块运动与地震火山进行比较—避震知识。教师们会选择哪些材料呢？实验一：将几块不同颜色的毛巾重叠在一起表示不同的地表层，两手按住毛巾两端并向中间挤压。模拟板块经挤压会形成褶皱。实验二：将几块不同颜色的片状橡皮泥重叠在一起表示不同的地表层，且按住橡皮泥兩端并向外拉，橡皮泥断裂。模拟岩层断裂和错位。实验三：在一块长方形白色泡沫块的侧面画上不同颜色的“层”表示地表层，在上面再画一条河，然后从中间斜着切开。模拟两地表层上下、水平等错位方式。 以上实验设计材料较多，原因是现实情景即地球上地形地貌的形成也是这么复杂，从模拟实验中获得体验也相对复杂些。简而言之，用一种实验材料无法代表岩层的实际情况。但是这许多种材料、好几个实验一个接一个地做，学生并不理解其中的道理。因而许多学生在教师和教材的指挥棒下按部就班地操作，这样是不利于学生科学素养提高的。
2.对策。能否实现这些材料的整合？让一种材料代替几种，可能吗？本人尝试过只用一种橡皮泥模拟塑造地形地貌，使材料上的缺陷让学生来弥补。我是这样设计的：首先在介绍完板块和板块运动之后，我演示了一个模拟实验——让柚皮块漂浮在热粥上（当时我是在家里拍了录像后带到课堂的），提问：在“板块”的运动中你看到了什么？学生见此场景很是兴奋，惊喜地说道：“板块”平移了！“板块”在碰撞！也有些在分离……甚至还能说有一束热气流从夹缝中冒出来，这就是火山爆发吧！关掉录像，再请同学发挥想象“板块”还有可能会发生怎样的变化。在这个基础上，我再提供给学生几种色橡皮泥代替板块或各岩层，用你的双手塑造由地球内部运动引起的不同的地表形态，并详细阐述此类地形地貌形成的原因和过程。看到学生绘声绘色地介绍，看到学生“将就”地使用橡皮泥又用言语解释材料的不足，足以表明模拟实验的成功。因而，在情境创设充分前提下，可借助学生的想象力和学生的包容心理。
二、案例2：《岩石会改变模样吗》
在一次教研活动中，某老师为了将岩石的风化过程呈现在课堂中，为学生提供的探究材料是钟乳石和砂岩，在各组制定研究方案完毕之后，开展模拟实验。即给岩石加热，加热之后再冷却，重复以上步骤。由于老师提供的材料对岩石风化现象的呈现起到积极的作用，所以实验现象十分明显，如岩石裂开了，碎片掉下来等等。可到此为止，学生对于“风化作用是一个漫长的过程”的体验却被弱化。在我的实际教学中就有学生在课的结尾问：“老师，照您这么说，几年之后陆地上山川都会变成平地，是这样吗？”几年？而事实上几千年、几万年也未必有这些变化呢！造成如此悬殊的差距原因是在模拟实验中缺乏“风化作用是一个漫长的过程”的一种体验，缺乏这种体验的关键因素就是这位老师所提供的实验材料。事实上老师提供的材料只是体现风化现象的局部特征，不够全面，顾此失彼了。同时学生又并不知道这些岩石是老师事先精心挑选的。自然地，学生也就无法获得“风化作用是一个缓慢过程”的体验，也便有了对现实“几年就变成平地”的推测。在自然情景下，岩石有许多种类，其特性也各不相同。解决上述问题办法有：1.为各组学生提供不同种类的岩石，有坚硬的花岗岩、有松软的砂岩……在模拟实验之后对比呈现出来的结果，并分析原因。2.分次提供不同种类岩石，如先提供给学生坚硬的花岗岩，打消一下部分学生想当然地认为岩石会发生明显变化的想法。再提供松软的砂岩，在经历砂岩实验的过程中，学生不但意识到了“水对花岗岩风化作用是存在的”，而且认识到“自然界中岩石的风化是一个缓慢的过程，它还受不同岩石特性的影响”。
小学科学教育中部分探究活动受到时空的限制及其他条件的限制，不利于学生进行直接观察和研究，讲授起来比较困难，这就需要模拟实验，对研究的对象进行模拟，通过模拟实验去认识事物，并揭示现象，间接地进行研究，然后把研究的结果进行推理和运用，从而解释和认识对象，这样就到达学习的目的。做好模拟实验的关键是如何选用实验材料和设计尽可能接近事物原型，这样有助于学生更好地了解、认识对象，教师和学生要尽可能地寻找模型与原形在现象和过程上的相似性。正确理解和把握教学目标，以知识建构和概念形成为导向，确保模拟实验材料选择和组织的科学性。总而言之，成功模拟的实验材料选择、组织就是在研讨这样的基础上反复推敲出来的。
参考文献
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