小學科學想象實驗的教學模式創新實踐

劉蕓

科學想象實驗是一種實驗方法，用于探索科學問題，運用科學原理改善人們的生活。它將科學概念和實踐相結合，以一系列有吸引力的實驗為基礎，將科學理論、數據和可視化技術轉化為有用的結論，激發學生運用科學原理進行思考、分析和創造，為解決實際問題提供有效的解決方案。本文從推測實驗現象、分析變化規律、總結共同特點、遷移科學規律、類比本質特征等方面介紹小學科學想象實驗的開展方式，從認知能力、觀察能力、操作能力、探究能力、科學思維能力等方面提出了具體的小學想象實驗教學模式。

想象實驗是以學生已經獲得的知識體驗為前提，是不同于教師示范的實驗。在想象實驗中，學生充分調動積極性，對實驗中出現的問題進行嚴謹的邏輯推導和科學聯想，以達到解決問題的目的。想象的過程能夠讓學生積累解決問題的方法和技能，發展學生的理性思維和創新能力，從而樹立科學精神。在教學過程中，要注重教學示范與學生實踐，注重形象化的教學，將其與示范和學生實踐相結合，充分發揮其積極作用，提高學生的綜合素質。

一、小學科學想象實驗的開展方式

（一）推測實驗現象

小學階段的科學想象實驗可以從實驗的現象進行推斷。在小學教學中，實驗現象往往是比較清晰和直觀的。通過對實驗的觀察，教師可以引導學生運用現有的知識和體驗對其進行理性想象和推理，并進行相應實驗，這是最容易實現的一種科學想象實驗。小學科學課程主要通過培養學生認識周圍環境的習慣，促使其對科學問題進行思考，從而逐漸培養其科學思想。雖然以想象的方式進行科學探究，但是在實驗方式和步驟上也要做到科學化和理性化，學生的推理、想象和解釋要有充足的基礎。

比如“沉和浮”知識的教學中，教師可以給學生提供豐富的實驗材料，讓學生去想象、推測、驗證不同事物的漂浮現象，并總結和歸納漂浮法則。例如，教師向學生展示泡沫塊、蘿卜、小石子、橡皮、回形針、木塊等，讓學生分別針對不同材料做實驗，其余學生則根據自己的想象力和想法做出正確判斷，最終得出結論。教師再列出一些材料，讓學生根據浮力定律進行各種聯想實驗，從而推斷出重力、密度與物質浮力之間的關系。

（二）分析變化規律

小學生認識事物的變化規律多是靠觀測和實驗來完成的，而這些現象的特點和變化規律常常沒有以直觀的方式表現出來，從而會影響學生的認識和判斷力。教師可以運用想象實驗的方法，讓學生更深刻地認識事物發展的客觀法則和內在關系，用自己的想象力去比較和剖析這些事情，從而更好地掌握各種事物的發展和演變規律，從而促進不斷地發展自己的科學思維。

比如，通過對油菜花的觀測，學生可以認識到油菜花從開花到成熟的整個歷程及花和果的相互聯系。通過對油菜開花、結莢、枯萎的細致研究可以看出，每一階段的開花與結莢都是從萌芽發育而來。然后教師給學生演示其他花苞，引導其進行想象實驗，設想將來的花苞會有怎樣的改變。學生做出理性推理，快速地說明花苞會慢慢生長、開花、枯萎，枯萎處會結出細小的果子。通過這種方法，可以促進學生進行科學思考，了解花朵在不同時期內的發育和生長情況。

（三）總結共同特點

相似的東西通常都有共通性，要想把相同的東西逐一剖析和研究，勢必耗費很多時間和精力。在想象實驗中，教師可以指導學生對所學內容進行探究，激發其對相似事物的推理和歸納，可以有效降低重復實驗次數，從而獲得更好的實驗效果。

比如，在導線與絕緣子的實驗中，首先，教師讓學生了解橡膠的導電性能；其次，學生自己去測試其他常用物品，從而對導線及絕緣材料有一個基本概念；最后，教師指導學生解析和判定材料的傳導特性，并鼓勵其歸納出“銅絲、鐵絲等材料易于傳導，而塑料、橡膠等材料不易傳導”的觀點，讓學生對導線、絕緣材料的導電性和不同材料的導電性有較為具體的認識，對日常使用的器具、材質等有初步理解，從而加深對日常使用材料的導電性的理解。

（四）遷移科學規律

一些在初等教育中不能進行的實驗，如關于探索地球的一些實驗，教師可以通過仿真和想象力來引導學生應用科學知識。小學生的認知模式主要依靠意象和直覺，教師可以在課堂進行模擬，讓學生在掌握了一定的客觀法則后，再利用自己的想象力去完成那些不可能實現的實驗。

比如，日夜變化實驗，對小學生來說，他們很難用自己的經驗來探究日夜的變化。教師可以用手電筒、地球儀、人物貼畫等方式來模仿地球的轉動，幫助學生更好地理解“由于光線被阻擋而造成光明與黑暗之間的改變”。然后學生用自己的想象力來傳遞這種法則，想象自己看到一個星球在圍繞太陽轉動時，會感覺到晝夜的交替和氣溫的高低。

（五）類比本質特征

小學生大都處于具象的思考狀態，所以在進行小學科學實驗時要盡量做到形象、清楚，但是一些具體的實驗步驟和操作卻不能很好地體現。在這種情況下，教師可以利用特定的方法來幫助學生了解實驗的各種現象，比如，教師可以用色彩鮮艷的物質來代替不太顯眼和難以發現的東西，使學生有針對性地探索，由此得出一些看不見的實驗想象，發現它們的本質，從而形成科學想象力。

二、小學科學想象實驗的創新教學策略

（一）用想象實驗提高學生的認知能力

一方面，想象實驗可以促進知識的吸收，使學生能夠將現有知識與實驗相聯系，通過對已有認知的重構，在新的認知上得到進一步發展。另一方面，在教學實踐中，通過對實驗進行創新，使學生主動參與、充分想象，從而提高認知水平。

比如，四年級的小學生已經具備一些人生閱歷，知道摩擦現象，但是對摩擦的影響因素及如何減少摩擦等缺乏足夠的研究。教師可以讓學生觀看相關視頻，即以汽車、紙箱等不同的材料為實驗對象進行相應測試。教師可以讓學生想象一下，為何不同材料的摩擦力會有所差別，當學生回憶實驗時，就會想起有些團體用汽車做移動對象，有些團體用紙箱做移動對象，兩者的質量不同，產生的摩擦力也會不同。在想象實驗中，雖然沒有進行實踐摸索，但學生的認知卻有了變化。

（二）用想象實驗培養學生的觀察能力

在科研活動中，觀察是提高學生科學素養的一種有效途徑。但是小學生的觀察力較弱，一方面，小學生的好奇心很強，非常活躍，難以對一個物體或現象進行仔細觀察；另一方面，小學生受外部環境的影響較大，在觀察過程中會被同學的一言一行所影響，導致學習過程不完整。為了解決這個問題，教師可以在觀看部分引進想象實驗，先讓學生去想象，然后將想象的與所看到的事物進行比較，從而更好地進行觀察，更清晰地了解事物的本質。

比如，在“探索綠豆萌發的外部環境”實驗中，要求學生每日澆水并隨時觀測。首先，教師要引導學生將自己的經歷與想象力聯系起來，有的學生認為綠豆一日內可以萌發，有的學生認為種子先萌發后生根。其次，教師不要輕易地否認學生的想象力，要引導學生仔細觀察，找到正確答案，從而提高觀察能力，加深對實驗的認識。

（三）用想象實驗培養學生的操作能力

在小學科學實驗中，實驗的成功與否與學生的實際動手能力有著密切聯系。學生親身實踐、探究學問的秘密并不是一蹴而就的，需要一點一點地累積。為了提高學生的實際應用技能，教師應指導學生進行探索和實驗，注重對學生動手能力的訓練，引進想象實驗，讓學生運用想象力搭建實驗模式，從而其培養良好的操作能力。

比如，“建高塔”的實驗中，教師準備塑料瓶、膠帶、沙子等材料，讓學生搭建一座不易倒塌的“高塔”。首先，教師向學生介紹一些日常生活中經常見到的高樓，并引導其將各種各樣的高樓進行對比，幫助學生對這種高聳的建筑有一個基本認知；其次，讓學生想一想什么樣的建筑最穩定；最后，教師引導學生回想自己學過的知識，做一些想象實驗，學生很容易就能把“高塔”的形狀勾勒出來。在此學習過程中，想象實驗是教學活動的中心環節，通過引導學生進行聯想和對比，為以后的教學工作打下良好基礎。

（四）用想象實驗培養學生的探究能力

在教學中，教師要創設適當的問題情境，營造輕松自在的教學氛圍，讓學生自主地去探究問題，科學合理地使用想象力，在進行思維活動的同時探索新的解決方法。在科學教學中，教師要鼓勵學生大膽想象，然后進行實驗，以提高學生的綜合應用能力和創新思考能力。

比如，利用塑料杯、氣球皮、音叉等材料進行鼓膜振動實驗，學生發現音叉距離耳膜較遠或較輕時，會出現很小的振動，這種現象很難察覺，因此會產生誤差。此時，教師就可以提出怎樣解決教學計劃的問題，激發學生的思維和想象力。有的學生認為，不管距離耳膜多遠，音叉都要有很大振動，要將音質聚集在耳膜上，那么如何將音質聚集在耳膜上呢？有的學生認為，用不銹鋼的杯子來代替音叉，然后用杯口對著耳廓，這樣音質就會通過杯子的邊緣集中起來，耳膜的振動就會大大加強了。通過想象實驗，學生可以很好地將所學知識進行遷移和運用。

（五）用想象實驗發展學生的科學思維能力

思維是以感覺和表象為基本依據的，科學思維是將思維的對象具體到科學范疇中去，將對象轉化為科學現象、過程和結果。在想象實驗中，學生將自己的知識、方法和過程用想象力表達出來，從而了解知識與法則之間的聯系，將自己的領悟和見解相融合，推動思維的發展。

三、結語

目前我國對小學科學想象實驗的實踐性研究較少，挖掘具有代表性的材料是當前教學中迫切需要解決的問題。為探索想象實驗的有效途徑，推動小學科學教學良性發展，科學教師應從多方面完善教學策略，逐漸形成一套完整的想象實驗操作程序與方法，全面優化教學模式，為小學科學教育的改革提供豐富的資源與經驗，為學生科學素質的發展打下扎實基礎。