何美惠

（泉州市實(shí)驗(yàn)小學(xué)，福建 泉州 362000）

在小學(xué)科學(xué)“地球與宇宙”領(lǐng)域中，有關(guān)現(xiàn)象、事物規(guī)律，具有時(shí)空的復(fù)雜性，常需要通過(guò)建構(gòu)模型、模擬實(shí)驗(yàn)和邏輯推理等方法進(jìn)行研究。而小學(xué)生的空間想象、模型思維、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和邏輯推理能力比較弱，這些能力是做好模擬實(shí)驗(yàn)所必備的，同時(shí)通過(guò)有效的模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)能促進(jìn)學(xué)生的這些能力的發(fā)展。這一領(lǐng)域的模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)常存在：材料選取缺乏科學(xué)性、忽略實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、類(lèi)比推理能力的培養(yǎng)等問(wèn)題。［1］

模擬實(shí)驗(yàn)是根據(jù)事物之間的相似性，對(duì)于不可能或不允許進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，運(yùn)用模擬的方法，設(shè)計(jì)出模型來(lái)，對(duì)被研究對(duì)象進(jìn)行研究的一種實(shí)驗(yàn)類(lèi)型。筆者根據(jù)“從原型到模型再到原型”的規(guī)律，細(xì)化了模擬實(shí)驗(yàn)步驟，思考了模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)策略，具體見(jiàn)圖1。以《我們來(lái)造“環(huán)形山”》一課為例談?wù)劇?/p>

圖1 模擬實(shí)驗(yàn)步驟與教學(xué)引導(dǎo)策略

一、感知原型，推測(cè)成因

（一）提供資源，獲取更多原型信息

感知原型是模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。在一些探究自然現(xiàn)象形成的教學(xué)中，讓學(xué)生穿越時(shí)空經(jīng)歷歷史或體驗(yàn)各種自然現(xiàn)象是不切實(shí)際的，模擬實(shí)驗(yàn)之前，要盡可能用更合理的途徑讓學(xué)生獲得關(guān)于研究對(duì)象更全面的信息，如可以提供圖片、視頻、實(shí)物、文字等，引導(dǎo)孩子對(duì)這些材料進(jìn)行全面的觀察、解讀。對(duì)原型了解越深入，模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)細(xì)節(jié)就能考慮得越周密，模擬實(shí)驗(yàn)就越科學(xué)有效。

《我們來(lái)造“環(huán)形山”》一課，筆者展示宇航員近距離拍攝的月球上環(huán)形山的圖片，引導(dǎo)學(xué)生全面觀察，不僅讓孩子觀察了解月球上的環(huán)形山分布規(guī)律：大小不一、深淺不一、數(shù)量眾多，還特別引導(dǎo)學(xué)生觀察描述環(huán)形山的特點(diǎn)：中間凹，四周隆起。為之后推測(cè)和形成假說(shuō)打基礎(chǔ)。

（二）搭建思維“腳手架”，引導(dǎo)科學(xué)推測(cè)

推測(cè)成因是模擬實(shí)驗(yàn)順利完成的階梯。推測(cè)是一種重要的思維活動(dòng)，它是人們?cè)谝延兄R(shí)基礎(chǔ)上，對(duì)未知的事物做出一種大膽的猜測(cè)。由于“地球與宇宙”的內(nèi)容比較抽象，在做推測(cè)時(shí)，可以提供結(jié)構(gòu)化的資料和利用有針對(duì)性的語(yǔ)言，為孩子的思維搭建“腳手架”，引導(dǎo)孩子科學(xué)推測(cè)，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和邏輯推理能力。

《我們來(lái)造“環(huán)形山”》一課，在推測(cè)環(huán)形山的成因環(huán)節(jié)，引導(dǎo)孩子再次回到環(huán)形山的圖片，根據(jù)剛才觀察環(huán)形山的特點(diǎn)來(lái)推測(cè)成因。有學(xué)生推測(cè)：環(huán)形山可能是隕石撞擊形成的。筆者追問(wèn)：你是怎么想到的？讓學(xué)生的思維顯性化——是根據(jù)環(huán)形山的形狀，想到可能是隕石撞擊而成，而且地球上也有隕石坑。筆者又及時(shí)運(yùn)用評(píng)價(jià)引導(dǎo)學(xué)生思維：這位同學(xué)是運(yùn)用聯(lián)想的方法，從環(huán)形山的形狀想象可能是圓形的東西撞擊而成的，又聯(lián)想到地球上的隕石坑，從而推測(cè)可能是隕石撞擊。想象、聯(lián)想是科學(xué)思維方法。緊接著，筆者展示月球上的環(huán)形山圖片和地球上的隕石坑的圖片進(jìn)行對(duì)比，讓孩子有更感性的認(rèn)識(shí)。之后又利用月球上的環(huán)形山和火山口的對(duì)比圖片，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想推測(cè)火山噴發(fā)也可能形成環(huán)形山。

二、建構(gòu)模型，模擬實(shí)驗(yàn)

（一）材料選取注重“相似性”

模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇不當(dāng)，會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇必須遵循相似性的原理，模型和研究對(duì)象（原型）之間具有相似性、模擬所處的實(shí)驗(yàn)條件與研究對(duì)象所處的實(shí)驗(yàn)條件之間具有相似性。

《我們來(lái)“造環(huán)形山”》一課，“火山噴發(fā)說(shuō)”的實(shí)驗(yàn)材料選擇，筆者引導(dǎo)：可以用什么來(lái)模擬巖漿？教材里是用水來(lái)模擬巖漿。筆者追問(wèn)：還可以用什么材料能更像巖漿？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也更明顯？有同學(xué)想到用紅色墨水、番茄醬來(lái)模擬巖漿。筆者繼續(xù)追問(wèn)：紅墨水和番茄醬哪個(gè)更好？通過(guò)交流，大家一致認(rèn)為用番茄醬更好，更像巖漿。另外，教材中是利用針筒的擠壓作為火山噴發(fā)的動(dòng)力，針筒的力度不夠，且與實(shí)際情況是不符合的，可以引導(dǎo)孩子從生活中尋找更符合實(shí)際（原型）的材料，通過(guò)交流，最后確定采用洗耳球作為“火山噴發(fā)”動(dòng)力的材料，模擬實(shí)驗(yàn)的效果好。

（二）模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)“自主性”

有些教師認(rèn)為，模擬實(shí)驗(yàn)比直接實(shí)驗(yàn)更有難度，常直接講解并演示方法，讓學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象。這樣學(xué)生根本不清楚實(shí)驗(yàn)的目的，只能按教師的要求去做，沒(méi)有任何思維活動(dòng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力無(wú)從培養(yǎng)。模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)思維的良好途徑，教師可以利用“有層次的問(wèn)題串”引導(dǎo)學(xué)生小組自主合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，再全班交流完善方案，真正讓孩子自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)。

《我們來(lái)“造環(huán)形山”》一課“撞擊說(shuō)”的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，可以利用“怎樣制造大小不同、深淺不同的環(huán)形山”“大小不同的球模擬什么”“球的材質(zhì)要一樣嗎”“球扔下的高度要一樣嗎”等“問(wèn)題串”引導(dǎo)方案的設(shè)計(jì)。通過(guò)全班交流啟發(fā)設(shè)計(jì)出了多種方案：有用同樣大小的球同一高度輕輕地扔和重重地扔；有用不同重量的球同樣的力度同樣高度扔的……可見(jiàn)兒童的潛力是無(wú)限的，教師要充分信任，引導(dǎo)孩子自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)孩子的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維能力。

（三）實(shí)驗(yàn)操作體現(xiàn)“規(guī)范性”

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有些學(xué)生沒(méi)有規(guī)范操作，教師要發(fā)揮組織者的作用，在操作前要強(qiáng)調(diào)按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行操作，在實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)調(diào)控，［2］并引導(dǎo)孩子細(xì)心觀察做好記錄?！段覀儊?lái)造“環(huán)形山”》一課，引導(dǎo)孩子不僅觀察模擬實(shí)驗(yàn)造出的環(huán)形山是否大小不一、深淺不一，重點(diǎn)觀察造出的環(huán)形山是否跟月球上的環(huán)形山外形相似，教師提供手電筒，讓孩子更仔細(xì)、更清楚地觀察、對(duì)比。

三、回到原型，建構(gòu)概念

（一）還原思考，類(lèi)比推理

模擬實(shí)驗(yàn)的目的就是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)象的解析，形成概念或建立假說(shuō)。實(shí)驗(yàn)后教師還必須對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行還原思考，［3］引導(dǎo)學(xué)生將模擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果轉(zhuǎn)化到現(xiàn)實(shí)研究對(duì)象中，讓孩子去類(lèi)比推理實(shí)物變化的過(guò)程和結(jié)果，也能很好地訓(xùn)練類(lèi)比遷移思維能力。

《我們來(lái)造“環(huán)形山”》一課，引導(dǎo)學(xué)生類(lèi)比分析：同樣大小的球從同一高度輕輕地扔，造出的“環(huán)形山”小、淺，用力扔造出的“環(huán)形山”大、深，可以解讀為：同樣大小的隕石撞擊月球的速度不同，撞擊力不同，形成的環(huán)形山大小深淺就不同等。通過(guò)類(lèi)比分析，學(xué)生就不會(huì)僅滿(mǎn)足并停留于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上，還會(huì)對(duì)環(huán)形山的成因進(jìn)行更深入的思考。

（二）有根有據(jù)，建構(gòu)概念

科學(xué)概念的建構(gòu)是學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程。這個(gè)建構(gòu)過(guò)程要遵循科學(xué)探究的本質(zhì)——證據(jù)意識(shí)。教師要引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用實(shí)驗(yàn)所收集到的證據(jù)，和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行綜合，有根有據(jù)地建構(gòu)概念（假說(shuō)）。

《我們來(lái)造“環(huán)形山”》一課，環(huán)形山的成因還是未知的領(lǐng)域，建構(gòu)的是假說(shuō)。筆者引導(dǎo)學(xué)生有依據(jù)建立假說(shuō)：我們組的觀點(diǎn)是“火山噴發(fā)說(shuō)”，依據(jù)是實(shí)驗(yàn)收集到的信息，當(dāng)用力擠壓洗耳球時(shí)，也就是火山爆發(fā)激烈時(shí)和用比較粗的管，也就是火山口比較大時(shí)，形成的環(huán)形山比較大……在孩子們充分交流后，筆者繼續(xù)引發(fā)思考：僅依靠今天的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，能確定月球上環(huán)形山的成因？引導(dǎo)大家繼續(xù)尋找其他證據(jù)，建構(gòu)自己的假說(shuō)。

總之，小學(xué)科學(xué)“地球與宇宙”領(lǐng)域的模擬實(shí)驗(yàn)有其復(fù)雜性，不同的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)策略可能有差異，細(xì)化模擬實(shí)驗(yàn)步驟，在各步驟采取相應(yīng)的教學(xué)引導(dǎo)策略，能培養(yǎng)學(xué)生的空間想象、模型思維、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和邏輯推理等能力，使模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)更有效。

［1］王合建． 小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題及對(duì)策［J］． 中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備， 2017 （1）：31-32．

［2］毛君明． 模擬實(shí)驗(yàn)在“地球與宇宙” 領(lǐng)域中的教學(xué)策略［J］． 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器， 2012 （10）： 52-53．

［3］喬廷強(qiáng)． 模擬實(shí)驗(yàn)要重視類(lèi)比推理［J］． 湖北教育：科學(xué)課，2015（3）：51．