改造火山實驗裝置，揭開火山神秘面紗

孫仙偉

摘? 要：火山是一種常見的地貌形態，該內容屬于小學科學地球與宇宙科學領域。在日常教學中總是出現學生未能真正揭開火山神秘面紗，達成了解火山噴發形成的原因教學目標。通過對模擬實驗裝置改造，達成模擬更真實，成因可視化的創新價值。進而幫助學生自我糾正原有對火山噴發成因的錯誤認識，自主建構正確的認識，一舉拿下學生無法自主建構火山噴發成因的難題。

關鍵詞：火山?? 實驗裝置??? 改造

火山是一種常見的地貌形態，該內容屬于小學科學地球與宇宙科學領域。在2017年版《小學科學課程標準》的學習內容14.5中提到“知道地殼運動是地震、火山噴發等自然現象形成的原因”，同時建議“利用圖片和視頻資料，或通過模擬實驗，初步了解地震和火山噴發形成的原因”[1]。作為學生學習的內容，在日常教學中總是出現學生未能真正揭開火山神秘面紗，達成了解火山噴發形成的原因教學目標。

一、問題分析。

現有的教材中，對火山噴發模擬實驗的做法：如蘇教版教材和青島版教材的模擬火山做法大同小異，主要是通過對鐵盒中的番茄醬加熱，觀察土豆泥表面產生的現象。

冀教版教材采用的模擬實驗，它是通過醋與蘇打反映，從而觀察瓶子內部產生的現象，進而聯想到火山爆發的景象，最終根據現象推測火山爆發的原因。

二、存在弊端。

通過對比觀察、實踐操作和現象分析，我們發現上述做法中至少存在兩大弊端：

1.蘇教版和青島版雖然可以看到番茄醬從土豆泥上部最薄的位置噴發出來，噴發的過程現象明顯，但土豆泥內部的番茄醬在受熱過程中產生了什么樣的現象無從得知，而且在此過程中無法直觀看到土豆泥內部的番茄醬在受熱過程中溫度發生的變化，從而造成不利于學生利用實現現象進行分析、推測得出火山噴發的原因。

2.冀教版可以直觀看到瓶子內部醋和干蘇打產生化學反應過程中產生的現象，但整個模擬實驗不夠真實，不利于學生將模擬實驗與現實生活中火山噴發建立起直接聯系，同時更不利于學生自主建構火山噴發成因概念。

三、裝置改造。

為了更好解決上述弊端，揭開火山神秘面紗，突破學生自主建構火山成因的難點問題，可以對實驗裝置進行改進。該裝置的改進利用了發明創造技法中的遷移法，將微波爐結構中有一個可視窗口，數顯中可以顯示時間的功能遷移到火山模擬實驗裝置中。

（一）裝置實踐應用

環節一：執教者讓學生自己先跟現象對話，將加熱前和加熱過程中所看到的現象進行梳理和對比，自己嘗試概括出從現象中有什么發現;緊接著在小組內部輪流交流，讓學生與學生之間在小組內部進行對話，在對話中讓學生一方面將發現盡可能梳理和補充完整，另一方面讓學生學會在同伴對話中學會批判性思考伙伴的思維的角度與自己的異同點，培養學生批判性思維能力。

環節二：執教者在各組內部輪流分享完畢后，請各個小組進行分享交流，在交流中搭建小組與小組之間對話的平臺，讓學生的思維再次碰撞。當學生相互交流觀察到的現象過程中，隨著交流的深入，讓學生自己開始嘗試分析造成火山噴發的原因——高溫、高壓。

該裝置的使用中，不僅有利于學生自主觀察，也教會學生掌握透過現象看科學本質的研究方法，同時，自我糾正原有對火山噴發成因的錯誤認識，自主建構正確的認識，一舉拿下學生無法自主建構火山噴發成因的難題。

（二）裝置的創新點

1.模擬更真實。

在模擬實踐過程中，火山堆由原來的土豆泥變為土壤，土壤隨處可取，在土壤中還會有一些腐殖質、如螞蟻、千足蟲之類的小動物，當在對番茄醬模擬的巖漿進行加熱過程中，有部分學生會發現小動物較為急躁的爬行，有的會聞到來自火山堆內部散發出來的氣味，有的還會看到火山內部巖漿涌動的樣子，噴發前“火山口”位置震動變化過程等。這些現象有助于學生與生活實際建立真實聯系，小動物因為感受到土壤溫度在升高，“火山口”位置在震動引起周邊土壤震動變得焦躁不安，讓學生深刻理解為什么地震發生前家禽高飛，不吃食，不進窩，貓狗狂叫不安等;“火山口”上下震動讓學生明白火山噴發也會引起地震;從“火山口”散發出來的“煙”有助于學生理解火山噴發時伴隨的濃煙對周邊環境的影響。該裝置的使用，讓整個模式實驗更具真實性，讓學生更容易與生活中火山噴發產生的一些現象建立起聯系。

2.成因可視化。

火山噴發成因對學生而言顯得抽象，通過裝置應用實踐，我們發現該裝置將成因可視化問題輕松化解。裝置上的可視窗，可以讓學生清晰看到火山堆內部“巖漿”在密閉空間中，隨著溫度不斷升高，“巖漿”如何活動?！皫r漿”劇烈活動現象發生的原因在于溫度的不斷升高，密閉空間內“巖漿”體積發生變化，體積變化的發現得益于可視窗的設置，同時劇烈活動的發現也是因為可視窗。有了可視窗，再配合數顯溫度計的使用，讓學生直觀看到在“巖漿”活動不是很劇烈前，溫度處于較低位置，隨著溫度的不斷升高，“巖漿”活動越來越劇烈，如此一來，讓學生自主建構起因為溫度越來越高，密閉空間內壓強增大，“火山堆”內部需要將能量釋放，因此，在“火山堆”最薄弱的口的位置出現了火山噴發的現象。通過該裝置的使用，完美幫助學生將火山噴發成因問題進行突破，揭開火山神秘的面紗。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定. 義務教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017：1-98.

[2]義務教育課程標準實驗教科書科學六年級（上冊）[M].江蘇：江蘇鳳凰教育出版社，2003：1-82.

[3]義務教育課程標準實驗教科書科學五年級（上冊）[M].青島：青島出版社，2017：1-76.

[4]義務教育課程標準實驗教科書科學五年級（上冊）[M].河北：河北人民出版社，2017：1-76.