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1、例谈小学科学模拟实验材料的选择与组织模拟是一种间接的实验方法，它是根据模拟对象的本质特性，建立或选择一种与对象客体一致或相似的模型，在模型上进行实验研究然后将研究的结果推广到对象客体中，从而达到解释对象、认识对象的目的。模拟实验可以将事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在实验室重现，将现象简化或进行时空的放大、缩小，可对那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统进行研究。如，地球内部的运动，岩石的风化，月相的变化等。特别是解决那些尚无简单有效的仪器可演示的实验，则成了一种重要的辅助手段。从小学科学的教材内容看，模拟实验的教学占有相当的比重。在五、六年级的地球的运动和宇宙单元则体现得更为
2、集中。下面，就模拟实验教学过程中遇到的材料选择与组织问题谈一些自己的看法。案例1：岩石会改变模样吗A教师为了便于学生观察到岩石的风化现象，为各组提供了在实验条件下容易破碎的“钟乳石”和比较松软的“砂岩”。接着各组按自己制定的方案，开展“温度的作用”和“水的作用”的研究实验。最后交流研究结果，形成共识。由于教师提供的材料在呈现“风化作用”上有积极的作用，所以学生对风化现象的存在以及水、温度对岩石的作用过程认识十分清晰。但是，因为探究活动到此为止，学生对于“风化作用是一个漫长的过程”的体验被弱化。本人清晰地记得曾有一回在课的结尾学生向我发问：“如果按照您这么说，过几年以后陆地上岂不都消失变成平地了
3、？”。不清楚学生说的“几年”大约是几年，不会大于几百年、几千年吧？然而现实中几十万年也未必有这些变化呀。造成如此悬殊的差距原因是在模拟实验中缺乏“风化作用是一个漫长的过程”的一种体验，而模拟实验中体会不到这一点的原因就是教师所提供的实验材料。分析上述材料的特征，可以发现教师提供的材料过于突出对探究结论的强烈指向性，在探究过程中缺乏对学生心智的挑战，同时学生又并不知道这些岩石是教师精心挑选的。自然地，学生学生也就无法获得“风化作用是一个缓慢过程”的体验，也便有了对现实“几年就变成平地”的推测。在自然情景下，岩石有许多种类，其特性也各不相同。解决上述问题办法有：1、为各组学生提供不同种类的岩石，有
4、坚硬的花岗岩、有松软的砂岩在模拟实验之后对比呈现出来的结果，并分析原因。2、分次提供不同种类岩石，如先提供给学生坚硬的花岗岩，打消一下部分学生想当然地认为岩石会发生变化的想法。再提供松软的砂岩，在经历砂岩实验的过程中，学生不但意识到了 “水对花岗岩存在风化作用”，而且认识到“自然界中岩石的风化是一个缓慢的过程，它还受不同岩石特性的影响”。案例2：地球内部的运动及其变化教学时一般有这样几个环节：认识各种地形地貌（会不会发生变化） 阅读地震、火山资料，了解地震火山能够改变地形地貌 火山地震产生的原因 地球板块 地球板块运动 板块运动模拟实验 推测世界地形的形成 板块运动与地震火山进行比较 避震知识
5、。教师们会选择哪些材料呢？实验一：几块不同颜色的毛巾折叠在一起表示不同的地层，用手从毛巾的两端向中间挤压。模拟板块的挤压会形成褶皱。实验二：几块不同颜色的橡皮泥叠在一起表示不同的地层，用手从两端往外拉，橡皮泥断裂。模拟岩层断裂和错位。实验三：一块长方形泡沫塑料块，侧面染出不同的层次表示地层，在上面画出一条河，然后从中间斜着切开。模拟两块岩层的上下错动、水平错动等不同的错位方式。以上实验设计材料较多，原因是现实情景即地球上地形地貌的形成也是这么复杂，从模拟实验中获得体验也相对复杂些。简而言之，用一种实验材料无法代表岩层的实际情况。但是这许多种材料、好几个实验一个接一个地做，学生并不理解其中的道理
6、。因而许多学生在教师和教材的指挥棒下按部就班地操作，这样是不利于学生科学素养提高的。对策：能否实现这些材料的整合？让一种材料代替几种，可能吗？本人尝试过只用一种橡皮泥模拟塑造地形地貌，使材料上的缺陷让学生来弥补。我是这样设计的：首先在介绍完板块和板块运动之后，我演示了一个模拟实验让柚皮块漂浮在热粥上（当时我是在家里拍了录像后带到课堂的) ，提问：在“板块”的运动中你看到了什么？学生见此场景很是兴奋，惊喜地说道：“板块”平移了！“板块”在碰撞！也有些在分离！甚至还能说有一束热气流从夹缝中冒出来，这就是火山爆发吧！我关掉录像，再请同学发挥想象“板块”还有可能会发生怎样的变化。在这个基础上，我再提供
7、给学生几色橡皮泥代替板块或各岩层，用你的双手塑造由地球内部运动引起的不同的地表形态，并详细阐述此类地形地貌形成的原因和过程。看到学生绘声绘色地介绍，看到学生“将就”地使用橡皮泥又用言语解释材料的不足，足以表明模拟实验的成功。案例3：月相的变化模拟实验材料的选择和组合需要反复地推敲，推敲模拟实验的材料和场景与现实情景的差距。本人曾在书刊中读到过一则中学科学教研组的磨课记，他们对教学方案的每回修改都在推敲着统一的主题，那就是“选择怎样的模拟实验材料和场景才能使模拟和现实更接近，更有利于科学概念目标的顺利达成。”他们曾经过六次试教和商讨，终于有了最后精彩的展示课。第一回，先引出月相问题，随后展开月相
8、变化的模拟演示：教师手持一排球，一半涂黑，面朝黑板以教室右窗为太阳平行光线照射的方向，按逆时针方向转动身子。请学生画出球光亮部分的形状，进而解释月相形成的原理。还采用了网上下载的月相变化的动画模拟，进一步演示其变化规律。但结果却发现用一个排球，老师演示，照顾不到全体；演示时方位不明确，学生画的图顺序不一致；四个较特殊的月相不够突出；月相的变化很难用实景展示。第二回，教师演示改为学生实验：四人一组，合作分工，一人手持一球绕全组转动，南窗模拟太阳照射的方向，向半球对准南窗不变。其余三位同学帮助操作，控制方位，绘图记录；动画演示采取动静结合方式，在介绍八个主要月相时作一停顿，给学生比较对照的时间。结
9、果发现:月相图，许多学生搞不清楚，看来一个排球还要用!第三回，学生实验前请学生演示，老师指点，纠正。学生活动改为人手一球，教师先演示，在演示过程中特别强调方位问题，拿球的方法，身体向什么方向做怎样的转动。结果，各种月相变化的形状学生都画出来了。但到后面的“月相变化规律”学习时，问题又出来了：学生怎么也不理解下半月的月相。老师自己心里很明白，要跳出学生所处位置来看，可学生就是不理解。他们反复推敲几回试教出现的问题和提议：“关键在方位问题”、“把大自然的天象搬进课堂”、“把月相图改成图形，上半个月的月相图画好后，把图形对折，画下半个月就可以了”、“把学生的练习和书上的月相变化图比较。”最后，他们终
10、于明白：现实生活中学生观察月相是在月球公转轨道之内，而课堂上学生观察课本中的月相变化图是站在轨道之外，观察的方位不同，造成了学生的思维障碍。要在方位问题上给学生的思维架一座桥。问题解决的办法逐渐明晰：用一个呼啦圈模拟月球公转轨道，把呼啦圈等分八处，粘上八个圆，每个圆上标注A-H八个观察方位。呼啦圈放在前后桌边缘，人站在中间，手持球，按逆时针方向转动，用铅笔画出看到的球光亮部分形状。若将呼啦圈竖直放，得到的图则与书上的月相变化图是一样的!做好模拟实验的关键是如何选用实验材料和设计尽可能接近事物原型，这样有助于学生更好地了解、认识对象。教师和学生要尽可能的寻找模型与原形在现象和过程上的相似性，正确理解和把握教学目标，以知识建构和概念形成为导向，确保模拟实验材料选择和组织的科学性。参考资料：杨志炎，小学科学模拟实验的教学策略 中国科技创新导刊 2008 .15刘君玲，月相磨课例谈当代教育科学2006（11）国家课程标准专辑 科学课程标准(3-6年级)