談小學科學模擬實驗教學現(xiàn)狀及策略 - 基礎(chǔ)教育

談小學科學模擬實驗教學現(xiàn)狀及策略-基礎(chǔ)教育實驗是人類探索未知世界的有效伎倆之一?？茖W實驗的類型有多種，常見的類型有比擬實驗、析因?qū)嶒?、模擬實驗、判決實驗等。在小學科學課中，“科學探究是科學學習的中心環(huán)節(jié)〞，但由于三四年級教材中研究對象的直觀性較強，所以比擬實驗、析因?qū)嶒炤^多，模擬實驗較少出現(xiàn)；而在五六年級中，隨著研究對象越來越不便于直接察看，模擬實驗開始逐漸增多，如?地球的運動》、?地球外表及其變化》單元中的實驗根本上都是模擬實驗。可見，模擬實驗是小學生進行科學探究的重要辦法，是培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)的重要途徑。

一、模擬實驗的內(nèi)涵

由于受到客觀條件的限制，不能對某些自然事物或現(xiàn)象進行直接的實驗，不得不借助于間接的伎倆，先設(shè)計與自然事物和現(xiàn)象及其開展變化相似的模型，然后通過對模型的實驗和研究來間接地認識原型事物的性質(zhì)和規(guī)律性的實驗，被稱為模擬實驗。

模擬實驗具有科學實驗和科學模型的雙重特性，一方面，它的主體以實物儀器和器材為中介與客觀事物發(fā)生相互作用；另一方面，實驗者所直接研究的對象并不是原型事物本身，而是用來代替它們的特制模型。所以，模擬實驗可以說是一種特殊的實驗，是科學實驗和科學模型辦法的有機結(jié)合。

二、當前模擬實驗教學現(xiàn)狀

1．無視對模擬實驗科學性的研究

模擬實驗作為類比思維在實驗中的應(yīng)用，它根據(jù)的是相似性原理，它往往要求模型和研究對象之間具有相似性、模型所處的實驗條件與研究對象所處的實際條件之間具有相似性。然而，在當前的模擬實驗教學中，教師往往無視了對模擬實驗設(shè)計的科學性思考，使兩者的相似性得以弱化。

如在五年級中?巖石會改變模樣嗎》一課中，有這樣一些科學教師均非常熟悉并普遍認可的模擬實驗：

取一些棱角明顯的碎磚塊或碎石塊，放進裝有半瓶水的玻璃瓶中，蓋好瓶蓋，用力搖晃。搖一會兒，把碎磚塊或碎石塊取出來，發(fā)現(xiàn)磚塊或石塊已經(jīng)變小了，它們的棱角已經(jīng)消失、外表變得較為光滑，這個實驗表明了自然界中的水會對巖石產(chǎn)生風化作用。

這是一個科學的模擬實驗嗎？也許我們從來沒有提出過質(zhì)疑。然而一次聽課的過程中，筆者卻聽到了孩子不同的聲音：

【案例】

師：現(xiàn)在我們來交流一下大家的發(fā)現(xiàn)。

生1：我發(fā)現(xiàn)搖過的石塊，比沒搖過的石塊光滑多了。

生2：我們留下來的幾塊石塊是有棱角的，而搖過的石塊的棱角已經(jīng)沒有了，這說明水是可以改變巖石模樣的。

生3：我們組的石塊已經(jīng)變的很小了，表明水能很快改變巖石的模樣，而且改變的效果很明顯。

師：你們組真棒！還有嗎？

生4：老師，我可以問一個問題嗎？

師：當然可以，你說！

生4：這些是巖石嗎？怎么搖幾分鐘就變成這樣了，我爺爺家的磨刀石都則多年了，可還是老樣子！

生5：我看不一定會改變模樣，有些巖石是很硬的

……

“沒想到水能這么快地使巖石改變模樣〞，現(xiàn)實顯然不是這樣的！“磚是磚，巖石是很硬的，基本就不一樣〞、“怎么搖幾分鐘就變成這樣了，我爺爺家的磨刀石都則多年了，可還是老樣子〞，學生對實驗提出了疑問，他們的真實想法折射出這樣的模擬實驗是存在著科學性問題的。

2．無視對模擬實驗技能訓練的重視

在當前情況下許多教師往往只將模擬實驗作為一種伎倆，其目的就是為了獲得對研究對象的認識、以揭示其本質(zhì)和規(guī)律，結(jié)果導致學生只能在教師的指導下運用模擬實驗來探究事物。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的本源就在于教師沒有認識到模擬實驗也是一種可以并且需要轉(zhuǎn)化為能力的辦法，因而沒有對模擬實驗的內(nèi)涵和教學策略進行研究，也沒有對學生運用模擬實驗的能力進行系統(tǒng)的指導與訓練，所以模擬實驗就成了游離于學習辦法之外的辦法。因此聽課時常常贊嘆某教師自制模擬實驗教具精彩，學生卻不知如何使用，使得學習活動的價值大打折扣。

三、模擬實驗教學的策略

1．要確保模型與原型具有概念意義上的相似性

案例中學生的交流，我們會發(fā)現(xiàn)，實驗之所以沒有取得應(yīng)有的效果，主要是因為模擬實驗中的材料與原型中的研究對象的相似度不高：巖石的硬度差別很大。只有遵循了模擬實驗的相似性原理，學生才能通過對模型的認識與研究，獲得關(guān)于原型的知識及其在自然界中的運動變化規(guī)律。

要指出的是，由于所要研究的實際問題往往很復雜、有著眾多的因素，為了便于著手分

析與研究，模擬實驗中模型選擇的思維辦法要遵循化繁為簡的原那么，需要把復雜的實際問題轉(zhuǎn)化為理想的簡單問題，使它保存并突出決定事物本質(zhì)屬性的主要因素，排除次要因素和偶然因素的干擾。2．要善于將模擬的過程清晰地展示出來學生如果能通盤考慮模擬實驗的步驟，也就能完整、連貫地完成模擬實驗的過程。但是，受小學生年齡特點的影響，學生的思維能力還不能將模擬實驗的步驟完整無誤的保留在記憶中，這樣，在將模擬實驗的結(jié)果類推到原型上的過程中，學生的思維就容易受到干擾，以致被遺忘。如在上述模擬實驗教學的過程中，教師可以通過板書或多媒體展示出模擬的過程：

問題水流的沖刷和搬運能使巖石改變模樣嗎？

若水流的沖刷和搬運會使巖石改變模樣

建立模型

材料用花崗巖碎石塊和砂巖碎石塊代表河道中不同種類、不同硬度的巖石

過程用搖晃瓶子使花崗巖碎石塊和砂巖碎石塊發(fā)生碰撞代表巖石在河道水流的沖刷和搬運下的碰撞

實驗結(jié)果

瓶子中的巖石改變了模樣，其中，花崗巖碎石塊變化較小，而砂巖碎石塊變化較大。

認識原型河道中的巖石也會在水流的沖刷和搬運下改變模樣，不同的巖石變化的速度會有差別。

采用這種表格的方式記錄下模型與原型在結(jié)構(gòu)、過程或功能上的相似處，有利于理順學生的思維，成功地將模擬實驗的結(jié)果類推到原型上；同時，清晰地展示模擬實驗的設(shè)計與實驗過程，十分有利于讓學生領(lǐng)悟模擬實驗是一種“了解原型、提出若——建立模型、進行實驗——明確結(jié)果、認識原型〞的問題解決過程。

3．要追求經(jīng)歷過程與學會技能的和諧統(tǒng)一

在模擬實驗教學中，教師需要為學生的學習搭建“腳手架〞，幫忙他們達成學習目標。但是，教師應(yīng)該明確：我們在指導學生運用模擬實驗辦法去探究事物時，并不僅僅是為了獲得研究的結(jié)果，同時也應(yīng)該引導學生認識模擬實驗的過程，培養(yǎng)學生自主設(shè)計、運用模擬實驗辦法的能力。只有將經(jīng)歷模擬實驗過程與學會模擬實驗技能和諧地統(tǒng)一起來，才能實現(xiàn)模擬實驗教學價值的最大化，到達“一箭雙雕〞的效果，真正有效地提升學生的科學素養(yǎng)。

事實上，模擬實驗過程也是一種模式，讓學生熟識模擬實驗的實施步驟，反復經(jīng)歷這樣的過程，學生運用模擬實驗的能力就會逐漸形成。不論采用何種方式進行教學，教師都要讓學生在實驗前明白實驗?zāi)康?，明確在用什么模擬什么；實驗后要讓學生關(guān)注