例談小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇與組織

1、例談小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇與組織模擬是一種間接的實(shí)驗(yàn)方法，它是根據(jù)模擬對(duì)象的本質(zhì)特性，建立或選擇一種與對(duì)象客體一致或相似的模型，在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究然后將研究的結(jié)果推廣到對(duì)象客體中，從而達(dá)到解釋對(duì)象、認(rèn)識(shí)對(duì)象的目的。模擬實(shí)驗(yàn)可以將事過(guò)境遷或稍縱即逝的自然現(xiàn)象或過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室重現(xiàn)，將現(xiàn)象簡(jiǎn)化或進(jìn)行時(shí)空的放大、縮小，可對(duì)那些既不能打開(kāi)，又不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行研究。如，地球內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，巖石的風(fēng)化，月相的變化等。特別是解決那些尚無(wú)簡(jiǎn)單有效的儀器可演示的實(shí)驗(yàn)，則成了一種重要的輔助手段。從小學(xué)科學(xué)的教材內(nèi)容看，模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)占有相當(dāng)?shù)谋戎?。在五、六年?jí)的地球的運(yùn)動(dòng)和宇宙單元?jiǎng)t體現(xiàn)得更為

2、集中。下面，就模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中遇到的材料選擇與組織問(wèn)題談一些自己的看法。案例1：巖石會(huì)改變模樣嗎a教師為了便于學(xué)生觀察到巖石的風(fēng)化現(xiàn)象，為各組提供了在實(shí)驗(yàn)條件下容易破碎的“鐘乳石”和比較松軟的“砂巖”。接著各組按自己制定的方案，開(kāi)展“溫度的作用”和“水的作用”的研究實(shí)驗(yàn)。最后交流研究結(jié)果，形成共識(shí)。由于教師提供的材料在呈現(xiàn)“風(fēng)化作用”上有積極的作用，所以學(xué)生對(duì)風(fēng)化現(xiàn)象的存在以及水、溫度對(duì)巖石的作用過(guò)程認(rèn)識(shí)十分清晰。但是，因?yàn)樘骄炕顒?dòng)到此為止，學(xué)生對(duì)于“風(fēng)化作用是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程”的體驗(yàn)被弱化。本人清晰地記得曾有一回在課的結(jié)尾學(xué)生向我發(fā)問(wèn)：“如果按照您這么說(shuō)，過(guò)幾年以后陸地上豈不都消失變成平地了

3、？”。不清楚學(xué)生說(shuō)的“幾年”大約是幾年，不會(huì)大于幾百年、幾千年吧？然而現(xiàn)實(shí)中幾十萬(wàn)年也未必有這些變化呀。造成如此懸殊的差距原因是在模擬實(shí)驗(yàn)中缺乏“風(fēng)化作用是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程”的一種體驗(yàn)，而模擬實(shí)驗(yàn)中體會(huì)不到這一點(diǎn)的原因就是教師所提供的實(shí)驗(yàn)材料。分析上述材料的特征，可以發(fā)現(xiàn)教師提供的材料過(guò)于突出對(duì)探究結(jié)論的強(qiáng)烈指向性，在探究過(guò)程中缺乏對(duì)學(xué)生心智的挑戰(zhàn)，同時(shí)學(xué)生又并不知道這些巖石是教師精心挑選的。自然地，學(xué)生學(xué)生也就無(wú)法獲得“風(fēng)化作用是一個(gè)緩慢過(guò)程”的體驗(yàn)，也便有了對(duì)現(xiàn)實(shí)“幾年就變成平地”的推測(cè)。在自然情景下，巖石有許多種類，其特性也各不相同。解決上述問(wèn)題辦法有：1、為各組學(xué)生提供不同種類的巖石，有

4、堅(jiān)硬的花崗巖、有松軟的砂巖在模擬實(shí)驗(yàn)之后對(duì)比呈現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果，并分析原因。2、分次提供不同種類巖石，如先提供給學(xué)生堅(jiān)硬的花崗巖，打消一下部分學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為巖石會(huì)發(fā)生變化的想法。再提供松軟的砂巖，在經(jīng)歷砂巖實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生不但意識(shí)到了 “水對(duì)花崗巖存在風(fēng)化作用”，而且認(rèn)識(shí)到“自然界中巖石的風(fēng)化是一個(gè)緩慢的過(guò)程，它還受不同巖石特性的影響”。案例2：地球內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)及其變化教學(xué)時(shí)一般有這樣幾個(gè)環(huán)節(jié)：認(rèn)識(shí)各種地形地貌（會(huì)不會(huì)發(fā)生變化） 閱讀地震、火山資料，了解地震火山能夠改變地形地貌 火山地震產(chǎn)生的原因 地球板塊 地球板塊運(yùn)動(dòng) 板塊運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn) 推測(cè)世界地形的形成 板塊運(yùn)動(dòng)與地震火山進(jìn)行比較 避震知識(shí)

5、。教師們會(huì)選擇哪些材料呢？實(shí)驗(yàn)一：幾塊不同顏色的毛巾折疊在一起表示不同的地層，用手從毛巾的兩端向中間擠壓。模擬板塊的擠壓會(huì)形成褶皺。實(shí)驗(yàn)二：幾塊不同顏色的橡皮泥疊在一起表示不同的地層，用手從兩端往外拉，橡皮泥斷裂。模擬巖層斷裂和錯(cuò)位。實(shí)驗(yàn)三：一塊長(zhǎng)方形泡沫塑料塊，側(cè)面染出不同的層次表示地層，在上面畫(huà)出一條河，然后從中間斜著切開(kāi)。模擬兩塊巖層的上下錯(cuò)動(dòng)、水平錯(cuò)動(dòng)等不同的錯(cuò)位方式。以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)材料較多，原因是現(xiàn)實(shí)情景即地球上地形地貌的形成也是這么復(fù)雜，從模擬實(shí)驗(yàn)中獲得體驗(yàn)也相對(duì)復(fù)雜些。簡(jiǎn)而言之，用一種實(shí)驗(yàn)材料無(wú)法代表巖層的實(shí)際情況。但是這許多種材料、好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)一個(gè)接一個(gè)地做，學(xué)生并不理解其中的道理

6、。因而許多學(xué)生在教師和教材的指揮棒下按部就班地操作，這樣是不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提高的。對(duì)策：能否實(shí)現(xiàn)這些材料的整合？讓一種材料代替幾種，可能嗎？本人嘗試過(guò)只用一種橡皮泥模擬塑造地形地貌，使材料上的缺陷讓學(xué)生來(lái)彌補(bǔ)。我是這樣設(shè)計(jì)的：首先在介紹完板塊和板塊運(yùn)動(dòng)之后，我演示了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)讓柚皮塊漂浮在熱粥上（當(dāng)時(shí)我是在家里拍了錄像后帶到課堂的) ，提問(wèn)：在“板塊”的運(yùn)動(dòng)中你看到了什么？學(xué)生見(jiàn)此場(chǎng)景很是興奮，驚喜地說(shuō)道：“板塊”平移了！“板塊”在碰撞！也有些在分離！甚至還能說(shuō)有一束熱氣流從夾縫中冒出來(lái)，這就是火山爆發(fā)吧！我關(guān)掉錄像，再請(qǐng)同學(xué)發(fā)揮想象“板塊”還有可能會(huì)發(fā)生怎樣的變化。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我再提供

7、給學(xué)生幾色橡皮泥代替板塊或各巖層，用你的雙手塑造由地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)引起的不同的地表形態(tài)，并詳細(xì)闡述此類地形地貌形成的原因和過(guò)程?？吹綄W(xué)生繪聲繪色地介紹，看到學(xué)生“將就”地使用橡皮泥又用言語(yǔ)解釋材料的不足，足以表明模擬實(shí)驗(yàn)的成功。案例3：月相的變化模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇和組合需要反復(fù)地推敲，推敲模擬實(shí)驗(yàn)的材料和場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)情景的差距。本人曾在書(shū)刊中讀到過(guò)一則中學(xué)科學(xué)教研組的磨課記，他們對(duì)教學(xué)方案的每回修改都在推敲著統(tǒng)一的主題，那就是“選擇怎樣的模擬實(shí)驗(yàn)材料和場(chǎng)景才能使模擬和現(xiàn)實(shí)更接近，更有利于科學(xué)概念目標(biāo)的順利達(dá)成?！彼麄?cè)?jīng)過(guò)六次試教和商討，終于有了最后精彩的展示課。第一回，先引出月相問(wèn)題，隨后展開(kāi)月相

8、變化的模擬演示：教師手持一排球，一半涂黑，面朝黑板以教室右窗為太陽(yáng)平行光線照射的方向，按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)身子。請(qǐng)學(xué)生畫(huà)出球光亮部分的形狀，進(jìn)而解釋月相形成的原理。還采用了網(wǎng)上下載的月相變化的動(dòng)畫(huà)模擬，進(jìn)一步演示其變化規(guī)律。但結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)用一個(gè)排球，老師演示，照顧不到全體；演示時(shí)方位不明確，學(xué)生畫(huà)的圖順序不一致；四個(gè)較特殊的月相不夠突出；月相的變化很難用實(shí)景展示。第二回，教師演示改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)：四人一組，合作分工，一人手持一球繞全組轉(zhuǎn)動(dòng)，南窗模擬太陽(yáng)照射的方向，向半球?qū)?zhǔn)南窗不變。其余三位同學(xué)幫助操作，控制方位，繪圖記錄；動(dòng)畫(huà)演示采取動(dòng)靜結(jié)合方式，在介紹八個(gè)主要月相時(shí)作一停頓，給學(xué)生比較對(duì)照的時(shí)間。結(jié)

9、果發(fā)現(xiàn):月相圖，許多學(xué)生搞不清楚，看來(lái)一個(gè)排球還要用!第三回，學(xué)生實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)學(xué)生演示，老師指點(diǎn)，糾正。學(xué)生活動(dòng)改為人手一球，教師先演示，在演示過(guò)程中特別強(qiáng)調(diào)方位問(wèn)題，拿球的方法，身體向什么方向做怎樣的轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，各種月相變化的形狀學(xué)生都畫(huà)出來(lái)了。但到后面的“月相變化規(guī)律”學(xué)習(xí)時(shí)，問(wèn)題又出來(lái)了：學(xué)生怎么也不理解下半月的月相。老師自己心里很明白，要跳出學(xué)生所處位置來(lái)看，可學(xué)生就是不理解。他們反復(fù)推敲幾回試教出現(xiàn)的問(wèn)題和提議：“關(guān)鍵在方位問(wèn)題”、“把大自然的天象搬進(jìn)課堂”、“把月相圖改成圖形，上半個(gè)月的月相圖畫(huà)好后，把圖形對(duì)折，畫(huà)下半個(gè)月就可以了”、“把學(xué)生的練習(xí)和書(shū)上的月相變化圖比較?！弊詈?，他們終于明白：現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)生觀察月相是在月球公轉(zhuǎn)軌道之內(nèi)，而課堂上學(xué)生觀察課本中的月相變化圖是站在軌道之外，觀察的方位不同，造成了學(xué)生的思維障礙。要在方位問(wèn)題上給學(xué)生的思維架一座橋。問(wèn)題解決的辦法逐漸明晰：用一個(gè)呼啦圈模擬月球公轉(zhuǎn)軌道，把呼啦圈等分八處，粘上八個(gè)圓，每個(gè)圓上標(biāo)注a-h八個(gè)觀察方位。呼啦圈放在前后桌邊緣，人站在中間，手持球，按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，用鉛筆畫(huà)出看到的球光亮部分形狀。若將呼啦圈豎直放，得到的圖則與書(shū)上的月相變化圖是一樣的!做好模擬實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何選用實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)盡可能接近事物原型，這樣有助于學(xué)生更好地了解、認(rèn)識(shí)對(duì)象。教師和