談小學科學模擬實驗的七環指導

摘 要 在對修訂后教科版科學教材的理解和對小學科學模擬實驗課型全局思考的基礎上，總結出模擬實驗的七步指導方法：了解現象—推理成因—選擇材料—觀察現象—形成概念—評價過程。

關鍵詞 小學科學 模擬實驗 指導

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

在科學實驗中，有時受客觀條件的限制不能對某些自然現象進行直接的實驗，例如已成為歷史的自然現象、規模巨大的自然現象等。針對這些內容，教師可采用間接的手段進行實驗。先設計與該自然現象(即原型)相似的“模型”，后通過模型間接地研究原型的自然規律。這種實驗方法稱為模擬實驗。它是科學假說成為現實的加速器。

1 新教科版小學科學模擬實驗整理

修訂后的教科版小學科學上冊教材中，有10個模擬實驗。詳見表1：

模擬實驗對學生思維的要求是比較高的。而小學生雖然對模擬實驗的興趣濃厚，但實驗易亂，易失控，甚至存在安全隱患，這與小學生的年齡特點有很大的關系。小學生自制能力差，新奇感強，愛說好動，言行易失控，給科學實驗留下一定程度的安全隱患。教師有序地對學生實驗進行精心策劃是提高實驗教學的必備條件。

2 模擬實驗的七環指導

對修訂后教科版科學教材的理解和對小學科學模擬實驗課型全局思考的基礎上開展了模擬實驗課的教學實踐及課堂觀察，總結出模擬實驗的七步指導教學法。

2.1 了解現象

“了解現象”是模擬實驗的基礎。首先要了解實驗中所要模擬的現象是怎樣的。對自然現象的了解越深入，模擬實驗設計時的細節考慮得越周密。它對模擬實驗的選材與過程設計起到重要作用。教師應多渠道挖掘感性素材，指導學生有計劃、有目的地了解某種自然現象。

例如《地球的內部運動引起的地形變化》，教材以文本閱讀資料為主，但圖文并茂的文本學習對小學生來說，仍會覺得枯燥乏味。為了激發學生興趣，開拓學生視野，A教師以一組生動的圖片帶動學生了解火山和地震的外部表現，并利用豐富的課本和課外文字、圖片、影像等資料組織學生開展認知活動。

學習材料的多樣性，讓學生的認知活動變得豐富有趣；精心設計的選項填空，讓學生的認知活動變得有目的放矢。

2.2 推測成因

推理成因是模擬實驗順利完成的階梯。在部分探究自然現象形成的教學中，讓學生穿越時空經歷歷史或體驗各種自然現象是不切實際的。教師有必要引導學生根據自然現象推測成因，從而培養學生的邏輯思維。以下是A教師在《地球的內部運動引起的地形變化》的教學中“火山和地震成因推測”環節的教學實錄：

師：科學家在研究的時候首先要進行一些推理。根據火山和地震的內部表現，我們也來推理火山和地震是什么原因引起的。

生：（小組討論）

師：你們認為火山和地震是怎么產生的？

生：我們小組覺得是巖漿在運動。

師：還有補充嗎？

生：還有巨大的壓力。

師：你是怎么知道的？

生：巖漿只有擠壓才會噴出來。

生：地球的內部溫度很高。

師：你又是怎么知道的？

生：巖漿是液態的，要讓巖石熔化，肯定溫度很高。

師：那么地震是什么引起的？

……

教師采用分組討論、全班交流的方法，引導學生從火山和地震的外部表現推測地球的內部狀態。在教師不斷地追問下，學生一一推斷出地球內部有巖漿、有壓力、溫度高，而且地層是運動的。再加上結構化板書的梳理，有效地搭建了學生邏輯思維的框架，充分培養了學生的思維能力。

2.3 選擇材料

選擇材料是模擬實驗的先決條件。實驗材料直接影響到實驗的效果，不同的材料產生的實驗現象及效果是不盡相同的，恰當的選材將更為逼真得模擬出自然現象。當然，尋找恰當的實驗材料也因此成為模擬實驗中值得探索的一項內容。教師可以引導學生在身邊的簡單材料中試用、觀察、換材料、再觀察，在多次實踐中探索材料與自然事物、實驗現象與自然現象之間的關系。

《地球的內部運動引起的地形變化》的教學中“選擇材料”環節的教學片段：

師：我們可以用書本來模擬地震。把四本書疊在一起，有哪些運動方式呢？一起試著做做。

生：（上臺演示）向中間擠壓，中間會凸上來。

生：（上臺演示）抖得厲害些，書本就會措開，然后各歸各。

師：地層分離就形成裂谷。

生：（上臺演示）有時，書本一起往左或往右移。

師：同學們模擬得很好。那么，換一種材料，用泡沫板做會怎樣呢？

（分組實驗）

師：小科學家們，用泡沫板和用書本模仿地層的實驗有什么不同的地方？斷裂的時候還感覺到什么？

生：泡沫板斷開時很響。

……

在地震模擬實驗中，引導學生感受不同材質的材料模擬地層運動時的細節和思考與實驗相關的現象。學生從實驗中體會到，不僅地層分離時會形成深谷，在隆起時也會形成深谷。如果時間允許的話，教師還可以進一步引導學生思考現實中什么情況下隆起的地層才會斷裂。

2.4 明確步驟

明確實驗目的、原理、步驟，做到胸有全局，是實驗順利進行的有力保證。模擬實驗是科學實踐的重要表現形式之一，是一種有目的、有步驟地通過模擬自然現象來認識自然事物和規律的一種感性活動。如果學生心中無數，實驗中就會漫無目的地瞎玩，更不會去關注實驗現象和結果。

明確實驗步驟的方法有明示法、練習指導法、集體討論法等。《地球的內部運動引起的地形變化》的教學中火山噴發模擬實驗前的指導練習：火山噴發的模擬實驗。

（1）連一連模型和自然現象：

（2）讀一讀模擬實驗方法與步驟：

①把灌滿水的洗耳球輕輕拿在手中，看水會不會噴出來；

②輕輕擠壓洗耳球，看水會不會噴出來；

③用力擠壓洗耳球，看水會不會噴出來。

通過學習單元的設計和練習完成對火山模擬實驗步驟的指導。通過模型和自然現象之間各因素的連線練習，讓學生清楚地知道在火山模擬實驗中是什么模擬什么，細化了學生對模擬實驗各個環節的的認識。而通過火山模擬實驗方法與步驟的朗讀，對學生的實際操作提供了有效的指導和幫助，同時明確了實驗觀察的要求。

2.5 觀察現象

細心觀察是小學生應該具備的科學態度之一。但小學生的年齡特征決定了他們行為隨意性大的特點，很容易導致實驗徒勞無獲。因此，教師首先要做好“指導”。在學生實驗操作前，就讓學生明確要觀察什么。如在“雨水對土地的侵蝕”模擬實驗前，教師引導學生觀察模型的特征，然后讓學生表達“下雨”后的猜測和需要觀察的內容，并寫在黑板上，然后再開始實驗操作。再則，教師還應在實驗過程中有計劃地加入學生實驗小組中以身示范，產生輻射作用，逐漸形成有計劃、細心觀察的良好習慣。

2.6 形成概念

模擬實驗的目的就是通過對實驗過程與現象的解析，形成概念，即人們對事物本質的認識。修訂后的教科版教材的理論框架有兩個維度——科學概念和科學探究。與修訂前的教材相比，更加突出了科學概念在培養學生科學素養中的重要性。教師一定要引導學生積極參與討論，說出自己在實驗中觀察到的現象，大膽發表觀點。模擬實驗的現象解釋清楚了，形成概念也就水到渠成了。教學時，可以采用“談話法”共同歸納；也可以采用“作業引導法”，通過學習單讓學生在書面練習中形成概念。

六年級上冊《拱形的力量》教學中拱的模擬實驗“形成概念”部分的教學實錄：

師：是什么原因讓瓜皮拱不但不垮，還承受了那么多重量呢？

生：我們覺得瓜皮就像熱水瓶的塞子一樣上大下小，是不會掉下去的，而且越是往下塞得越緊。

師：（邊板書邊肯定）拱各部分相互擠壓，結合得更加緊密。

師：平橋承重時重力是向下的，承重力是向上的，那么，瓜皮拱的重力和承重力又是怎樣的呢？

生：重力也是向下的，但是會跟著拱彎曲。

師：請你到黑板上來畫畫看。

生：（邊畫邊說）因為拱是彎的，承重力是集中向外推的，不像平橋那么分散，所以拱的承重量很大。

生：我覺得瓜皮拱兩邊的水瓶也很重要，剛才我們沒有放好水瓶就開始塔，瓜皮拱一下子就塌了。

引導學生從解釋實驗現象出發，利用談話歸納法層層遞進地形成對拱承重秘密的本質認識。教師以板書的形式總結科學概念，讓學生讀一讀，記一記，在提出探究的“雙螺旋”結構教學的今天，概念教學中揀起老套的方法也未嘗不可。

2.7 評價過程

小學科學教學中，應引導學生樹立正確的科學思想、學會科學探究。因此，在模擬實驗的過程中和活動后期，應該對學生的實驗過程和推理過程給予全面評價。

在四年級上冊《跳動起來會怎樣（二）》心臟跳動模擬實驗：

雖然我們無法看到我們自己心臟的跳動，但是我們尋找了合適的材料做了模擬實驗，讓我們穿越空間，研究了看不到的心臟是如何跳動的。

在模擬實驗的過程中，同學們對實驗現象展開了細致入微的觀察，有的同學除了原計劃觀察的內容以外，還觀察到了更多有價值的細節。老師從你們身上看到了童第周的身影。

評價讓學生明確了應該按照怎樣的過程完成一個模擬實驗，同時，也引導學生本著科學的態度去投入到探究活動中。

總之，在模擬實驗的七個教學環節中，“了解現象”和“推測成因”是模擬實驗的基礎，尋找證據”（ 選擇材料—觀察現象—形成概念）是模擬實驗的重點，過程評價是學生發展的橋梁。教師可以采用學習單指導法、板書歸納法、討論法、師生談話法、評價導向法等方法指導學生開展模擬實驗，在從扶到放的指導過程逐步培養學生的探究能力和正確的科學思想。