嚴(yán)昔波

科學(xué)實驗是學(xué)生探究活動的重要載體，科學(xué)實驗的常見類型有比較實驗、析因?qū)嶒?、模擬實驗、判決實驗等。在科學(xué)探究過程中，在難以直接拿研究對象做實驗時，就需要用模型來做實驗，即模仿實驗對象制作模型，或者模仿實驗的某些條件進(jìn)行實驗，這樣的實驗叫做模擬實驗。

小學(xué)科學(xué)課中涉及天文宇宙、地理環(huán)境等很多探究活動，都需要通過模擬實驗來幫助學(xué)生進(jìn)行認(rèn)識。然而在很多情況下，教師在針對模擬實驗的教學(xué)時，都注重了如何讓學(xué)生做好模擬實驗，卻忽視了模擬實驗中學(xué)生內(nèi)在思維的發(fā)展，即沒有從學(xué)生角度來思考為什么要做模擬實驗，一次模擬實驗的價值是不是僅僅在于解決科學(xué)知識的認(rèn)知？

《證明地球在自轉(zhuǎn)》是五年級下冊教科版科學(xué)《地球的運動》單元的第三課。本課的教學(xué)在前兩課的基礎(chǔ)上，學(xué)生通過了解傅科擺和模擬傅科擺實驗，進(jìn)一步認(rèn)識到傅科擺是證明地球在自轉(zhuǎn)的直接證據(jù)。

教材的安排是：[活動一]認(rèn)識擺的特點，在轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)和平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動90°、180°、360°后，擺的方向依舊保持不變，得出擺具有保持?jǐn)[動方向不變的特點；[活動二]介紹傅科擺，告訴學(xué)生傅科擺在一段時間后擺擺動的方向和地面上的刻度盤之間會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，思考為什么發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，得出地球在自轉(zhuǎn)的結(jié)論；[活動三]進(jìn)一步反思自己對晝夜交替現(xiàn)象的解釋，去掉不合理的因素，保留需進(jìn)一步探究的因素。

教材的體系是模塊化的，需要教師在教學(xué)時根據(jù)學(xué)生的年齡、身心特點進(jìn)行重新組合和調(diào)整，以利于學(xué)生思維的發(fā)展。然而，我們在教學(xué)中，聽得最多的就是“常態(tài)化”的教學(xué)，即按照教材按部就班，把學(xué)生當(dāng)成是接受“知識”的容器，教師負(fù)責(zé)的就是如何向?qū)W生解釋這些科學(xué)知識，讓學(xué)生明白。殊不知，這樣的教學(xué)，學(xué)生在“探究”的過程中，雖然興趣盎然地參與了各項活動，但自己思考得很少，引起的思維沖突就更少！對科學(xué)質(zhì)疑精神、探究精神的培養(yǎng)是極為不利的。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：科學(xué)課以培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，積極倡導(dǎo)讓學(xué)生親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)他們的好奇心和探究欲，發(fā)展他們對科學(xué)本質(zhì)的理解，使他們學(xué)會探究解決問題的策略，為他們終身的學(xué)習(xí)和生活打好基礎(chǔ)。因此，我們在面對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)時，應(yīng)注重對教材進(jìn)行文本解讀，找出適合學(xué)生探究的出發(fā)點，設(shè)計學(xué)生思維激發(fā)的疑惑點，提升學(xué)生的思維品質(zhì)，從而促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

根據(jù)學(xué)生的思維發(fā)展要求，我對《證明地球在自轉(zhuǎn)》的一課設(shè)計中學(xué)生的思維發(fā)展思路是：肯定→否定→再否定→再肯定。具體地說：

1.肯定：肯定傅科擺的方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)

首先，教師讓學(xué)生回憶以前學(xué)過的擺的特點。學(xué)生明確擺在擺動時，在沒有受到外來因素（如風(fēng)的影響，按一條直線擺動）時，擺的方向不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

然后，教師簡介傅科及傅科擺的實驗，讓學(xué)生觀看傅科擺的錄像。學(xué)生從錄像中發(fā)現(xiàn)了傅科擺隨著時間的推移，擺的方向與地面上的刻度盤之間發(fā)生了方向上的偏轉(zhuǎn)。此時，學(xué)生心中激起了一個大大的疑問：為什么傅科擺會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？這個疑問是學(xué)生探究的起點，老師在這里要做足文章，讓學(xué)生充分猜測：是不是擺的方向真會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？

2.否定：擺的方向不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)

由于學(xué)生看到傅科擺的錄像，對原先擺具有保持?jǐn)[動方向不變的認(rèn)識產(chǎn)生了懷疑。針對學(xué)生的懷疑，教師必須讓學(xué)生通過自己的實驗來驗證自己的懷疑，即對思維上的沖突進(jìn)行解釋和求證。

教師先讓學(xué)生做一個簡單的擺（擺線長一點，擺錘重一點，擺線的上端用夾子夾住固定，盡可能減少外界因素對擺擺動的干擾），試著按不同的方向各擺兩分鐘，觀察擺的方向是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)。學(xué)生在實驗中，發(fā)現(xiàn)擺的方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

學(xué)生的思維具有單一發(fā)展的特點，他們很少同時關(guān)注兩個以上的現(xiàn)象。即在傅科擺的錄像中，學(xué)生關(guān)注的焦點是擺在方向上的偏轉(zhuǎn)，很少有學(xué)生關(guān)注到擺的方向是相對于地面上的刻度盤的方向發(fā)生的偏轉(zhuǎn)。因此，教師在學(xué)生思維的沖突中，不能讓學(xué)生陷入兩難的境地，即對兩種現(xiàn)象都無法解釋。教師應(yīng)向?qū)W生提供進(jìn)一步研究的方向，讓學(xué)生在“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”的豁然開朗中達(dá)到認(rèn)知和思維上的提升。

教師在學(xué)生矛盾和困惑時，引導(dǎo)學(xué)生猜一猜：如果按一個方向慢慢而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動底盤，擺的方向是否會發(fā)生偏轉(zhuǎn)呢？大部分學(xué)生依據(jù)經(jīng)驗會認(rèn)為擺的方向會隨著轉(zhuǎn)動的方向而偏轉(zhuǎn)！此時，教師提供轉(zhuǎn)動的底盤，讓學(xué)生試著按一個方向緩慢而平穩(wěn)地90°、180°、360°轉(zhuǎn)動底盤，觀察擺的方向。學(xué)生通過實驗后發(fā)現(xiàn)，無論朝哪個方向，無論轉(zhuǎn)動多少角度，擺依舊保持?jǐn)[動的方向而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)！從而進(jìn)一步鞏固擺具有保持?jǐn)[動方向不變的特點。

3.再否定：傅科擺不是擺的方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)

第一次觀看傅科擺的錄像，學(xué)生建立了擺的方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的印象，這是一個錯誤的印象。緊接著，學(xué)生通過自己的再一次實驗驗證了原先正確的認(rèn)知：擺的方向不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。學(xué)生會因自己的驗證而否定傅科擺的實驗。

思維的沖突在于如何解決學(xué)生自己的擺不會偏轉(zhuǎn)和傅科的擺會偏轉(zhuǎn)。此時，教師需要將學(xué)生進(jìn)一步置入模擬情境中去發(fā)現(xiàn)問題。教師可以用一個圓桌的轉(zhuǎn)盤和一個照相機(jī)的三腳架做成一個大的擺，在圓桌轉(zhuǎn)盤面上貼一條雙面膠表示擺運動的軌跡，讓學(xué)生來擺一擺這個擺。教師先讓學(xué)生站在軌跡的一端，擺動擺后，慢慢轉(zhuǎn)動圓盤，學(xué)生和圓盤一起按逆時針方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動90°后，問下面的學(xué)生：擺的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)了嗎？（沒有，因為擺擺動的方向相對于下面的學(xué)生位置沒有發(fā)生變化）。再問：擺相對于做實驗的學(xué)生，方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)了嗎？（偏轉(zhuǎn)了，從原先的水平方向變成了垂直方向）。再追問：為什么做實驗的學(xué)生看起來，擺的方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？此時，學(xué)生豁然開朗：原來傅科擺看起來會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是因為人們和轉(zhuǎn)動的底盤在一起轉(zhuǎn)動的緣故。如果把轉(zhuǎn)動的底盤擴(kuò)大，擴(kuò)大到和地球一樣，那么，人在地球這個大轉(zhuǎn)盤上，就只看到傅科擺在發(fā)生偏轉(zhuǎn)了，偏轉(zhuǎn)的原因是地球在轉(zhuǎn)動。

在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上，教師讓學(xué)生再一次觀看傅科擺的實驗錄像，讓學(xué)生進(jìn)一步理解為什么傅科擺看起來在一段時間內(nèi)擺的方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)？

這一過程，是學(xué)生思維聯(lián)系和判斷的過程。學(xué)生通過錄像的觀看，通過自己的模擬實驗，把兩者聯(lián)系起來考慮，原來并不是傅科擺擺動的方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而是和自己的模擬實驗一樣，整個擺的底盤在轉(zhuǎn)動！

4.再肯定：傅科擺證明地球在自轉(zhuǎn)

學(xué)生通過自己的模擬實驗，證明隨著擺底盤的轉(zhuǎn)動，會使擺的方向和底盤上的標(biāo)尺的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。那么，傅科擺擺動的方向和地面上刻度盤之間的偏轉(zhuǎn)，是什么在轉(zhuǎn)動呢？學(xué)生聯(lián)系到地球就好比是一個大的轉(zhuǎn)盤，擺在地球上擺動，隨著地球的轉(zhuǎn)動，擺的方向就慢慢發(fā)生了偏轉(zhuǎn)！

如果僅僅認(rèn)識到這一層，那對傅科擺的認(rèn)識還是膚淺的。教師可以進(jìn)一步挖掘?qū)W生的思維，讓學(xué)生仔細(xì)觀察：（1）傅科擺偏轉(zhuǎn)的方向是順時針還是逆時針？（2）傅科擺多長時間偏轉(zhuǎn)一周？（3）為什么傅科擺要用60余米長的細(xì)金屬擺線和重達(dá)27千克重的擺錘？這些問題的思考，對學(xué)生是有益的，使學(xué)生在觀察現(xiàn)象時能更多地思考與之相關(guān)聯(lián)的問題。

同樣的一課教學(xué)內(nèi)容，老師站的角度不同，關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展不同，設(shè)計的教學(xué)流程不同，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)也就不同。

科學(xué)探究活動中的模擬實驗和其他實驗一樣，實驗的目的不僅僅在于獲取正確的科學(xué)知識，更重要的是讓學(xué)生通過實驗，掌握一定的科學(xué)探究技能和方法，在思維上得到訓(xùn)練和發(fā)展，從而通過一次次的探究實驗為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

編輯 謝尾合endprint