有效运用模拟实验

刘茹

一、引言

科学课是一门培养学生爱科学、学科学，旨在提高学生科学素养的一门学科。科学课内容也多以学生的动手活动为主。学生对这种学习科学的方式很感兴趣，也习惯了这种学习方式。在科学探究过程中，有些问题单凭观察是难以得出结论的，这时就需要通过实验来探究。实验当然也离不开观察，但与单纯的观察不同的是，实验是在人为控制研究对象的条件下进行的观察。也就是说，我们在无法直接观察和需要模仿条件的情况下，我们都可以采用模拟实验的方法。本文以《看星座》一课的教学为例，谈一谈模拟实验在这一课中的有效运用。

二、实施设想

（一）教学内容分析

《看星座》选自苏教版六年级《科学》上册“探索宇宙”单元。学生对星空充满好奇和神往，有着无数个“为什么”。下面我们来看一下教材中《看星座》这一课的教学流程：

根据教材简析，我们可以把这一课的教学重点和难点，分别界定为：看星空、认星座和利用北斗七星找北极星。面对这样设计的一个教学环节，我们应该考虑几个问题：

第一，这样的设计能否激发学生的学习兴趣。

第二，看星空、建立星座，怎样模拟？

第三，枯燥地介绍星座知识，学生的科学素养从何培养。

（二）基于学情重建教学

对于六年级学生来说，他们通过各种途径对星座已有一定认识，有的能说出一连串的星座名称来，这些都是学生从书本、网络这些途径获得的知识。学生对于星座感兴趣的地方在于，自身是什么星座的、本周我的星座是什么样的运势等，这些不科学的判断，成了学生对星座感兴趣的方面。他们对星座的真正含义、对星空并不了解，也很少会有实践的观察经验。因此，尽管教材一成不变，但我们的学生却生长在信息技术飞速发展的时代，我们的教学也不能一成不变。要知道，我们是用教材教，而并非教教材。基于以上看法，笔者重建了教学内容。

1.重建教学目标。课堂教学目标是指教学活动预期达到的结果，是教育目的、教学目标和课程目标的具体化，也是教师完成教学任务所要达到的要求和标准。那么在本课中，基于当下学生的学情，希望给学生建立一个正确的星座概念。笔者将教学总目标确立为认识恒星、正确认识星座概念，意在激发学生的观星兴趣。本课选择了两种学生熟知的星体——北极星和北斗七星，用以点带面的方式，展开教学。

重建后的教学目标，通过找一找、连一连、光影实验这些活动，让学生认识北极星和北斗七星，知道星空中的星星都是没有联系、位置各不相同的恒星。由此激发学生观察星空的兴趣。

（1）会利用北斗七星可以找到北极星;

（2）认识北斗七星是远近不同、没有联系的恒星在天空中的视觉图像;

（3）认识从不同的角度观察星座，星座图形也就不同，提高学生的空间想象力;

（4）通过一张冬季星空图，激发学生对星空的探究兴趣。

2.重建教学内容，充分发挥模拟实验的功效。借助模型，充分利用模拟实验，来激发学生的学习兴趣。因此，笔者对本课教学内容进行了重建。

重建一：借助图片模型（星空图和自制北极星北斗七星图），模拟星空，激发学生兴趣。

重建二：借助自制北斗七星模型，让学生认识恒星。

重建三：借助冬季星空图片，模拟星空，发挥学生想象力。

三、实施过程

（一）欣赏图片，引入新课

师：课前我们欣赏了一段小视频（PPT星空图），你们能猜到今天我们要来研究什么吗？

生：星星。

师：那么关于满天的繁星，你知道些什么？

学生回答。

设计意图：通过课前播放的影片欣赏，调动学生前概念的积累，也给学生创造了一个星空唯美的学习环境。对于小学生而言，情境教学是非常有效的，能很有效地激发学生的学习兴趣。自然过渡到本节课的学习。

（二）二次利用图片模型，激发学生探究兴趣

师：看来我们了解得还不少，下面我要来考一考大家。刚才大家提到北极星，你对北极星有哪些了解？

生A：北极星，我们如果迷路了可以帮我们指路。

生B：北极星在北边。

生C：北极星是二等星。

师：我今天准备了一张北方的星空图，里面有一颗北极星，在满天的繁星中，你能把它找出来吗？（出示图1：星空图）

請学生上台指一指，并说明理由。

师：我请你来说一说，找它的理由是什么？

生A：我找它的理由是我觉得它特别亮。

师：你认为它特别亮所以就是北极星。可我觉得这一颗也很亮啊，难道因为我是近视眼吗？有没有不同意见？

生B：我觉得是这一颗，北极星应该是北斗七星中的一颗。

师：他认为北极星是北斗七星当中的一颗，那你为什么认定这一颗呢？

师：其实我可以告诉大家，找北极星有一种特殊的方法，我们需要利用北斗七星。

（出示卡片：北斗七星）你觉得它像什么？

生：勺子。

师：一眼把它看出来了，古代人把它比作盛酒的斗勺。谁能在这幅图上把北斗七星找出来？

学生上台用激光笔连一连。

师：他连得对不对呢？让我们一起来看一看。恭喜你找对了！

师：那北极星在哪里呢？我们一起来看一看，勺口的这条线，我们把它延长5倍，这颗星就是北极星了。它和你想象的一样吗？

生：不一样。

师：不一样在哪里？

生：没有我想象中的那么亮。

师：是的，北极星虽然没有我们想象中的那么亮，但它却是一盏指路明灯，只要你能在星空当中把它找出来，它就能给我们指引方向。

师：我今天还给每个小组准备了一张星空图， 我想请大家小组合作帮老师把北极星和北斗七星找出来，并且在纸上把北斗七星连出来，把北极星圈出来。下面开始。

学生小组合作，用笔在纸上连一连。

师：（贴上黑板），我们先来看一下，大家找的都找对不对？我把一样的放在一起，便于我们纠错。

师：我们六（2）班同学很厉害，都找对了。我又有问题了，你们看（移动位置）（见图1），你有什么发现？

生：把这4张图的北斗七星组合起来，发现北斗七星的位置是变化的。

师：也就是说，从地球上看到的北斗七星位置是在变化的。有谁知道是什么原因吗？

生A：北斗七星围绕着北极星转动。

生B：因为地球在公转和自转，所以我们看到的北斗七星位置不同。

师：大家比较赞同谁的看法？

生C：我赞同B的，因为A说北斗七星围绕着北极星转是不对的，星星都是恒星，他们之间的位置变化很小。

师：那么现在是冬季，我们看到的北斗七星应该是哪一幅图？

学生回答。

师：天气晴朗的晚上，我们可以和爸爸妈妈一起，在空旷的野外考证一下，看看它在星空中是不是这样的位置。

设计意图：在这一环节中，图片模拟起到了两次效果。第一次，是教会学生找的方法。第二次，通过自制星空图（因为要在黑板上演示，所以特将纸选为白底）让学生小组合作自己找一找，既巩固前面所学的方法，又为后面的研究埋下了伏笔，教师通过改变4张拼接，让学生自己发现问题，北斗七星在四季中的位置是各不相同的。这样，进一步激发了学生的探究兴趣，学生通过猜测，联系古人的研究，得出北斗七星的位置会随着季节的变化而改变的结论。

（三）借助模型，从不可能到可能

师：今天，我们认识了北极星和北斗七星（板书）。那么，关于北斗七星，我又有个问题，我们现在在地球上看到的是勺子形状，你觉得在宇宙当中看到的还会是勺子形状吗？

生：不会。

师：为什么？

生：从不同的角度看物体，看到的形状应该是不一样的。

师：这可能会是一个因素。老师这里有一个北斗七星的模型（出示北斗七星模型），下面的橡皮泥搓成的小球表示了7颗星。这个模型和你看到的这七颗星的位置有什么不同？

生：这七颗星距离我们的位置各不相同。（板书：距离不同）

师：在什么位置看到的是勺子形状？那么，在宇宙的不同位置看北斗七星又是什么形状的呢？

生：（表情疑惑）

师：今天，我给大家准备了手电筒、一个纸板、一个模型，能不能利用这些材料把你从不同位置看到的图像画下来。（PPT出示）小组讨论一下。

生：（小组讨论）

师：你们打算怎么做这个实验？

生：把纸板放在模型后面，用手电筒在前面照射。

师：你们组能不能来给大家示范一下？

生：（小组学生上台示范）

师追问：我想问一下，你用手电筒从4个不同角度照射模型模拟的是什么？

生：模拟从不同位置看北斗七星。

师：好的！也就是我们可以用光和影来做这个实验。很好，你们组很会利用材料。

师：会做这个试验了吗？

生：会。

师：（PPT）下面还有一些注意点，为了节省时间，我们可以先把影子的轮廓画下来，请另一个同学涂上颜色，并把它連起来。

师：在做实验的过程中，大家想一想在模型的什么位置看到的是勺子形状，在其他位置看到的图案，分别像什么？

学生实验，教师巡视。

师：（把学生画的贴在黑板上）这是第4小组画的，哪一个是我们在地球上看到的？大概在什么位置？

学生回答。

师：（PPT）这七颗星距离我们的位置各不相同，我们看到的只是它们映在天幕上的影像。

师：那其他是在哪里看到的呢？你觉得其他的像什么？

生：像推车、像爆米花……

师：（PPT出示）北斗七星的这七颗星位置各不相同，最近的有50光年，最远的150光年。我们看到的只是我们自然发光映在天幕上的整体影像。

设计意图：到宇宙中去看北斗七星是不可能的事，要让不可能成为可能，借助模型是一种很好的方法。这一环节中，教师先出示各种实验器材（模型、手电筒、记号笔、纸板屏、纸）（见图2），让学生根据器材，展开小组讨论，设计实验。这对于六年级的学生来说并不是什么难事。学生利用光和影，模拟在宇宙不同的位置看到的北斗七星图像。这个实验让学生体会到，人们看到的只是恒星发光照射在天幕上的影像，它们之间的距离、位置各不相同。通过光影实验，学生发现不同角度的照射看到的图像也各不相同，并且还发挥想象给各个图像取名（见图3）。在这一环节中，我们借助模型，解决了无法去宇宙中看一看的问题。同样，也很清晰地让学生对恒星有了新的认识，我们在地球上看到的恒星都是平面的，只有明暗的不同，而事实上这些恒星之间的距离、位置都是不一样的。不仅如此，在这个过程中还培养了学生的动手能力和想象能力，我们也可以发现六年级学生的想象力是惊人的。

（四）三次借助图片模型，激发学生创造力

师：今天，我们认识了星空中的北极星和北斗七星，你对它们还有哪些新的认识？

生A：我知道了北极星没那么亮和找北极星的方法。

生B：我以前一直认为北极星是北斗七星中的一颗，现在我知道了不是的。

生C：我知道了恒星之间的距离都是不一样的。

师：在天空中，这样的恒星还有很多很多。人们把三五成群的恒星联系在一起，编织成神话故事中的人物或器具，就形成了星座概念。

师：我们今天学习的北极星和北斗七星，就分别属于大熊星座和小熊星座上的几颗星，你能找到它们吗？（PPT出示）

生：（找一找）

师：马上到冬天了，送给大家一张冬季星空图，有没有双子座的同学？好的，送给你的特别礼物。你看，这里是双子座。这个是猎户座，猎人喜欢打猎，所以在下面放了一只玉兔，可是老师也觉得这个一点也不像玉兔，反而更像holle  kity。

师：晚上我们可以和爸爸妈妈一起去野外，找一找这些星星，也可以自己编织一些图案。

师：今天这节课就学到这里，谢谢大家！

设计意图：这一环节，再一次借助图片模型，在前面通过一系列模拟实验认识了恒星之后，在新认知的基础上，建立学生正确的星座观。笔者在此选择了与北极星和北斗七星有关的大熊星座和小熊星座，通过再一次让学生找一找，巩固今天所学的知识。最后，通过一张冬季星空图，引出我们熟知的双子座竟然真的在星空当中，激发学生的课后观星兴趣。

四、教学反思

回顾本节课的教学，基本上体现了如下几个变化。

（一）勇于打破传统教学设计

本节课教学设计有了很大的变化，教师根据学生的基本学情，降低了教学难度。从认识恒星大概念出发，选择了北极星和北斗七星做研究，以点带面进行教学。

（二）模拟实验的有效运用

模拟实验在本课教学中贯穿全程。对于星空、宇宙这样抽象的概念，模拟实验是最为有效的。本课教学中，教师选择图片模拟和模型展示，让学生觉得身临其境，在模拟的环境中展现思维。

（三）学生立场的体现

著名教育家叶圣陶先生曾说过，教师的教是为了不教。本课打破传统教学设计，只为了一个目的，即培养学生的科学素养。学生才是学习的主人。在短暂的40分钟内，不是教师的一言堂，要尊重学生，让学生尽可能多地动手、动脑。

（四）不足之处

在实践过程中，还有很多不足。比如，方位感的体现，既然是激发学生观星的兴趣，那么在星空中如何辨认东南西北，这一技能也应该要传授给学生。此外，在课堂教学中，教师的语言过多，还是有很多放不开的地方，怎样在重心下移后再下移？是我今后要思考的方面。

在本课教学中，模拟实验贯穿了整个教学。学生在课堂当中认识了不一样的星空，当我发现学生在日記中娓娓道来地回味这一课时，那一刻心里的感觉是温暖的，忘记了模型制作过程的艰辛、磨课中的绞尽脑汁，因为感觉一切都是值得的。