模擬實驗在小學科學課堂教學中的運用策略

小學科學課堂的一些探究活動受到時間、空間以及其他條件的制約，學生無法對研究對象進行直接的探究，這就需要教師和學生一起對研究對象進行模擬實驗，并用模擬實驗建立的認知去解釋研究的對象，從而達到課堂教學目的。本文試以五年級下冊《誰先迎來黎明》一課為例，針對小學生空間想象能力不強，對地球自轉方向及其產生的自然現象理解困難等問題，采用“先學后教，以學定教”的教學理念，策略地大量運用模擬實驗，使學生體驗到科學探究的樂趣，從而抓住教學重點，突破教學難點，達成教學目標的要求。

一、 先學后教，加強模擬實驗專項訓練

小學五年級“地球的運動”單元的內容遠離生活實際，知識尺度大，特別宏觀。但就是這部分知識，學生對它的關注程度卻超過了許多其他的科學內容。為使學生有“地球及其運動”的知識儲備，筆者采用先學后教的策略，即以學生自主學習為核心，由認識內化到發展的教學方法。

在上這單元課之前，我們先造勢，在年級段開展《我們的地球》科普周系列活動，人人都參與到對地球知識的調查研究中來。筆者動員學生把這方面的書籍帶到教室，同學們相互學習，利用課余時間經常在教室里播放地球與宇宙方面的視頻，與班委會協商辦好以《我們的地球》為主題的手抄小報等。學生有了這方面的知識儲備，不僅可以滿足他們的好奇心，還可以樹立學習信心，從而培養學生積極的情感態度與價值觀。在執教該單元中的《誰先迎來黎明》一課前，為使學生有直觀形象的感知，筆者指導學生觀察日出的情形，晚上看星空的變化，并讓學生進行記錄。這樣筆者才能以學定教，了解學生課前學到什么程度了，從而提高課堂教學的效果。

要讓小學生突破空間感，掌握宏觀的現象知識，模擬實驗無疑是一種非常好的教學手段。模擬實驗是在難以直接拿研究對象做實驗時，模仿實驗對象制作模型，模仿實驗的某些條件進行的實驗。本單元模擬實驗很多，教師要加強對學生模擬實驗基本常識的訓練，讓學生明白模擬實驗中的三要素，即“什么模擬什么”“怎樣模擬”“模擬說明了什么”。只有當學生明白了這些基本問題，才能更好地推進模擬實驗。

二、 邊教邊學，注重模擬實驗的可信度

模擬實驗需要我們準備一定的體驗材料，這些材料必須要有結構，能較好地體現模擬實驗的意義，解決實際教學中的難題。模擬實驗結果的真實性取決于模型和被模仿實驗對象的相似度，模仿實驗條件的真實可信程度。

教學過程是師生雙向活動的一個復雜的動態性總體，是學生在教師引導下教師和學生積極參與進行集體認知的過程，教為主導、學為主體，邊教邊學，兩者互為客體，相輔相成。在執教《誰先迎來黎明》一課時，教學進入到要研究烏魯木齊和北京誰先迎來黎明，同學們很自然地提議做模擬實驗，師生需要共同商定用什么模擬什么，怎樣模擬。在選定用地球儀代表地球，用手電筒代表太陽后，還要確定哪面是白天。這時多數教師會出于思維慣性，將太陽張貼在黑板上，或將講臺這面當做白天。筆者覺得這種處理方式不妥，因為這樣就把學生這面當成了黑夜。學生坐在課桌后面，地球儀擺在課桌前面，黑板這面被地球儀擋著，是看不見的一面。所以通過討論，我們認為應將黑板這面作為黑夜，而將學生這面作為白天比較合適，同學四人小組應坐到后面及側面來，形成U字形。在模擬實驗中同學間還要學會合作，如模擬太陽的手電筒必須固定不動，先找到中國對面的美國紐約為起始點，告訴學生現在紐約是白天，慢慢轉動地球儀，看哪個城市先見到太陽。教師的模擬演示活動有時也會讓學生產生一定的負面影響，從而引起一些錯誤的認知，如教師演示地球儀時的轉動方向會直接影響學生們轉動地球儀的方向，所以在教師演示時要有意識地把兩種方向都轉一轉。

這樣，在教師和學生的邊教邊學中，選擇真實感強、可信度高的模擬材料，切實掌握模擬的技巧，學生很自然地得出“由于地球自轉方向的不同，迎來黎明的先后也不同”的結論，從而為后面的進一步探究奠定了基礎。

三、 邊學邊教，提高模擬實驗的參與度

對一些學習障礙較小的教學內容，要盡量把“學”的主動權還給學生，激發、鼓勵學生的探究意識，調動學生參與學習的自覺性，提高知識生長的自由度。好奇、好動、喜愛體驗是兒童的天性，如果把理性的嚴謹的實驗操作結合到激情的游戲中，就能有效地激發學生的參與熱情，可以讓學生在歡快的氛圍中不知不覺地學到科學知識，掌握實驗技巧，情感也得以陶冶。

上例的用手電筒模擬地球自轉實驗已在第一教時“晝夜交替現象的研究”中模擬過，在《誰先迎來黎明》教學中如再次進行相似的實驗，學生的激情會打折扣。所以筆者讓學生先想想還可以怎樣模擬這個實驗，小組探討后我們把這塊內容改為讓學生主體進行體驗的模擬實驗。在教室的中央，五六位同學手拉手面朝外圍成一個圓圈模擬地球，其中一位同學貼“北京”卡片，代表北京；在他右手邊的一位同學貼“烏魯木齊”卡片，代表烏魯木齊，再請一位同學站在圈外舉手電筒代表太陽。這樣讓學生在游戲模擬中直觀地體驗“由于自轉方向的不同，迎來黎明的先后也不同”的結論。

這種“邊學邊教”的教學形式，能讓學生親身演繹模擬實驗，真切感知實驗現象的變化，體悟實驗信息的過程完整，進一步對照、比較、分析，有助于學生提高收集實驗信息的能力。

四、 先教后學，凸顯模擬實驗的生活化

對于一些難度大、要求高，理解有一定的困難的模擬實驗，教師要預先設置生活化情境，讓模擬實驗的環境盡量接近現實生活，教師還需要通過幾個有梯度的相關問題來降低思維難度，采用“先教后學”的形式就非常有必要了。

1. 實拍模擬實驗過程，真實顯現相對運動

前面晝夜交替現象模擬實驗只能說明地球是在自轉，那么自轉的方向又是如何呢？確認地球自轉的方向是判斷誰先迎來黎明的關鍵。如果根據太陽東升西落的現象，學生的推測有“自西向東”或“自東向西”兩種可能，到底哪種是正確的？必須要通過相對運動的實驗后方能建立認識，是教學的重點。而要研究相對運動，又必須先對參照物（假設不動的對象）的概念有所認識。教材中設置的坐在向前的汽車上的情境只是經驗的回憶，坐在轉椅上轉動時，學生們也很難感覺到景物在轉動，所以這段情境也是教學的難點。

筆者認為，需要把這兩個實驗進行適當的改進。相對運動盡管每個學生在生活中都體驗過，但在靜態的課堂中讓學生回憶曾經乘在向前行駛的車上，看窗外的樹木的運動情況，確實有點勉為其難，課堂上也不可能讓每一個學生都坐一次轉椅，體驗周圍景物的運動方向。怎么辦？這時數碼相機就能顯現實驗的神奇效果。筆者在演示模擬地球“大轉椅”時，只需讓一個同學坐在轉椅上體驗，看周圍的景物是怎樣的？同時向同學們設問：轉椅外的同學在轉動嗎？轉椅往什么方向轉動？轉椅上的人看轉椅外的同學會有什么感覺？讓轉椅上的人手持相機，直接拍攝實驗過程，相機與電腦相連，學生可從投影儀上清楚地看到轉椅往逆時針轉動，端坐的同學們卻往順時針往反方向轉動的實驗過程，這樣先教后學，教學難點輕易突破。

2. 媒體模擬實驗過程，動態展現時區時差

我們又怎么知道北京和烏魯木齊日出時間相差多少小時呢？其他城市間又相差多少呢？世界時區圖能迅速幫我們尋找到答案。分析世界時區圖是本課的另一個難點。小學五年級學生對世界地理的認知是比較模糊的。為使學生能明白經線、時區、時差等概念，了解時區圖的形成過程，筆者將時區圖制成多媒體動畫，模擬地展現世界時區圖，層層打開，先教后學，學生用學到的知識解釋即將進行的倫敦奧運會開幕式的時間差，起到了事半功倍的功效。

3. 電話查詢網絡瀏覽，驗證實驗模擬結果

科學學習的最終目的在于應用，生活是驗證科學實驗結果最好的平臺。學了《誰先迎來黎明》一課后，可讓學生說說現在世界各地的人們分別在干什么，你還可以用哪些方法來證實？我們可以打電話來證實，如果有同學的親朋好友在外地或國外，教師能真實安排這樣的環節，用通電話的方式讓全體同學真切地感受到兩地時間的不同，將會把課堂教學推向高潮。

電腦網絡在當今時代已非常普及，上網查看各地的時間對學生也有很大的吸引力，如果你的課堂能上網，教師不妨教給學生查詢全球時區的方法，并進行現場演示。信息技術與科學教學的整合，能為學生課外驗證模擬實驗結果提供一條自主實踐、自我探索的有效途徑，使學生學以致用，主動地把科學探究引向課外！

綜上所述，在小學模擬實驗課堂教學中，我們必須根據小學生的認知水平與心理特點，根據自然界中原型特征找模型，堅持模擬實驗的教學原則，同時根據實驗操作的難易程度確定教學方法。實驗要求過高時，“先教后學”；實驗要求較高時，可“邊教邊學”，也可“邊學邊教”；實驗要求適中時，可“先學后教”。在課堂上須策略運用模擬實驗技巧。

(浙江省舟山市普陀區桃花鎮中心學校 316100）