小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及策略

在小學(xué)科學(xué)課中，“科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)”，但由于三四年級(jí)教材中研究對(duì)象的直觀性較強(qiáng)，所以比較實(shí)驗(yàn)、析因?qū)嶒?yàn)較多，模擬實(shí)驗(yàn)較少出現(xiàn)；而在五六年級(jí)中，模擬實(shí)驗(yàn)開始逐漸增多。模擬實(shí)驗(yàn)是小學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的重要方法，是培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的重要途徑。

一、模擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵

模擬實(shí)驗(yàn)具有科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)模型的雙重特性，一方面，它的主體以實(shí)物儀器和器材為中介與客觀事物發(fā)生相互作用；另一方面，實(shí)驗(yàn)者所直接研究的對(duì)象并不是原型事物本身，而是用來(lái)代替它們的特制模型。所以，模擬實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)是一種特殊的實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)模型方法的有機(jī)結(jié)合（如圖）。

二、當(dāng)前模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

1、忽視對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)科學(xué)性的研究

模擬實(shí)驗(yàn)作為類比思維在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，它根據(jù)的是相似性原理，它往往要求模型和研究對(duì)象之間具有相似性、模型所處的實(shí)驗(yàn)條件與研究對(duì)象所處的實(shí)際條件之間具有相似性。

五年級(jí)中《巖石會(huì)改變模樣嗎》一課中，有這樣一些科學(xué)教師均非常熟悉并普遍認(rèn)可的模擬實(shí)驗(yàn)：

取一些棱角明顯的碎磚塊或碎石塊，放進(jìn)裝有半瓶水的玻璃瓶中，蓋好瓶蓋，用力搖晃。搖一會(huì)兒，把碎磚塊或碎石塊取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)磚塊或石塊已經(jīng)變小了，它們的棱角已經(jīng)消失、表面變得較為光滑，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了自然界中的水會(huì)對(duì)巖石產(chǎn)生風(fēng)化作用。

這是一個(gè)科學(xué)的模擬實(shí)驗(yàn)嗎？也許我們從來(lái)沒(méi)有提出過(guò)質(zhì)疑。然而一次聽課的過(guò)程中，筆者卻聽到了孩子不同的聲音：

【案例】

師：現(xiàn)在我們來(lái)交流一下大家的發(fā)現(xiàn)。

生1：我發(fā)現(xiàn)搖過(guò)的石塊，比沒(méi)搖過(guò)的石塊光滑多了。（師表?yè)P(yáng)）

生2：我們留下來(lái)的幾塊石塊是有棱角的，而搖過(guò)的石塊的棱角已經(jīng)沒(méi)有了，這說(shuō)明水是可以改變巖石模樣的。（師表?yè)P(yáng)）

生3：我們組的石塊已經(jīng)變的很小了，說(shuō)明水能很快改變巖石的模樣，而且改變的效果很明顯。

師：你們組真棒！還有嗎？

生4：（面帶擔(dān)心受責(zé)的表情）老師，我可以問(wèn)一個(gè)問(wèn)題嗎？

師：當(dāng)然可以，你說(shuō)！

生4：這些是巖石嗎？怎么搖幾分鐘就變成這樣了，我爺爺家的磨刀石都（磨）那么多年了，可還是老樣子！

生5：我看不一定會(huì)改變模樣，有些巖石是很硬的

……

“沒(méi)想到水能這么快地使巖石改變模樣”，現(xiàn)實(shí)顯然不是這樣的！“磚是磚，巖石是很硬的，根本就不一樣”、“怎么搖幾分鐘就變成這樣了，我爺爺家的磨刀石都（磨）那么多年了，可還是老樣子”，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)提出了疑問(wèn)，他們的真實(shí)想法折射出這樣的模擬實(shí)驗(yàn)是存在著科學(xué)性問(wèn)題的。

2、忽視對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的重視

在當(dāng)前情況下許多教師往往只將模擬實(shí)驗(yàn)作為一種手段，其目的就是為了獲得對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)、以揭示其本質(zhì)和規(guī)律，結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生只能在教師的指導(dǎo)下運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)探究事物。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根源就在于教師沒(méi)有認(rèn)識(shí)到模擬實(shí)驗(yàn)也是一種可以并且需要轉(zhuǎn)化為能力的方法，因而沒(méi)有對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵和教學(xué)策略進(jìn)行研究，也沒(méi)有對(duì)學(xué)生運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)的能力進(jìn)行系統(tǒng)的指導(dǎo)與訓(xùn)練，所以模擬實(shí)驗(yàn)就成了游離于學(xué)習(xí)方法之外的方法。

三、模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略

1、要確保模型與原型具有概念意義上的相似性

案例中學(xué)生的交流，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)之所以沒(méi)有取得應(yīng)有的效果，主要是因?yàn)槟M實(shí)驗(yàn)中的材料（一般的碎石塊）與原型中的研究對(duì)象（各種各樣的巖石）的相似度不高：巖石的硬度差異很大。只有遵循了模擬實(shí)驗(yàn)的相似性原理，學(xué)生才能通過(guò)對(duì)模型的認(rèn)識(shí)與研究，獲得關(guān)于原型的知識(shí)及其在自然界中的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。

2、要善于將模擬的過(guò)程清晰地展示出來(lái)

學(xué)生如果能通盤考慮模擬實(shí)驗(yàn)的步驟，也就能完整、連貫地完成模擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。但是，受小學(xué)生年齡特點(diǎn)的影響，學(xué)生的思維能力還不能將模擬實(shí)驗(yàn)的步驟完整無(wú)誤的保存在記憶中，這樣，在將模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類推到原型上的過(guò)程中，學(xué)生的思維就容易受到干擾，以致被遺忘。如在上述模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師可以通過(guò)板書或多媒體展示出模擬的過(guò)程：

問(wèn)題水流的沖刷和搬運(yùn)能使巖石改變模樣嗎？

假設(shè)水流的沖刷和搬運(yùn)會(huì)使巖石改變模樣

建立模型

（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)）材 料用花崗巖碎石塊和砂巖碎石塊代表河道中不同種類、不同硬度的巖石

過(guò) 程用搖晃瓶子使花崗巖碎石塊和砂巖碎石塊發(fā)生碰撞代表巖石在河道水流的沖刷和搬運(yùn)下的碰撞

實(shí)驗(yàn)結(jié)果瓶子中的巖石改變了模樣，其中，花崗巖碎石塊變化較小，而砂巖碎石塊變化較大。

認(rèn)識(shí)原型（驗(yàn)證結(jié)果）河道中的巖石也會(huì)在水流的沖刷和搬運(yùn)下改變模樣，不同的巖石變化的速度會(huì)有差異。

采用這種表格的方式記錄下模型與原型在結(jié)構(gòu)、過(guò)程或功能上的相似處，有利于理順學(xué)生的思維，成功地將模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類推到原型上；同時(shí)，清晰地展示模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，十分有利于讓學(xué)生領(lǐng)悟模擬實(shí)驗(yàn)是一種“了解原型、提出假設(shè)——建立模型、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——明確結(jié)果、認(rèn)識(shí)原型”的問(wèn)題解決過(guò)程。

3、要追求經(jīng)歷過(guò)程與學(xué)會(huì)技能的和諧統(tǒng)一

在模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要為學(xué)生的學(xué)習(xí)搭建“腳手架”，幫助他們達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。但是，教師應(yīng)該明確：我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)方法去探究事物時(shí)，并不僅僅是為了獲得研究的結(jié)果，同時(shí)也應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)模擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)方法的能力。只有將經(jīng)歷模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程與學(xué)會(huì)模擬實(shí)驗(yàn)技能和諧地統(tǒng)一起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值的最大化，達(dá)到“一箭雙雕”的效果，真正有效地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

事實(shí)上，模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程也是一種模式，讓學(xué)生熟識(shí)模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)施步驟，反復(fù)經(jīng)歷這樣的過(guò)程，學(xué)生運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)的能力就會(huì)逐漸形成。不管采用何種方式進(jìn)行教學(xué)，教師都要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前明白實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鞔_在用什么模擬什么；實(shí)驗(yàn)后要讓學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能把模擬實(shí)驗(yàn)與自然界中存在的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)思考。

【作者單位：溫州市甌海區(qū)婁橋街道婁橋第一小學(xué)浙江325041】