仿真交互式课件在小学科学中的运用——以铁生锈了为例

王亚敏 夏嘉阳 曾梦涛 黄一峰

（1.长沙师范学院初等教育学院，湖南 长沙 410100；2.湖南省教育科学研究院，湖南 长沙 410005）

1 问题的提出

六年级的学生对于物质的变化有了一定了解。 在老师的引导下，他们具有提出猜想、设计实验、观察记录实验现象的能力。 教科版在六年级下册《物质的变化》单元《铁生锈了》一课，让学生自主发现问题、进行预测、设计对比试验，记录观察实验现象，区分物质的变化是属于化学变化还是物理变化。 实际教学中却存在各种因素限制， 诸如设置对比实验有一定的难度、实验结果难以在课堂上呈现， 需要学生课后继续探究、实验完成率和效果得不到有效保障、学生动手实验具有危险性等[1]。 若能结合仿真交互式课件，让学生自行模拟操作， 直观感受实验操作流程的严谨性，可以让学生对实验的重难点有更好的理解，更加轻松地掌握科学知识。 此外，仿真交互式课件可以缩短实验时间， 在课堂上实现学生和课件之间的有效互动，加强学生对科学探究实验规范化操作，帮助学生建立完整的科学知识体系，培养孩子科学探究的兴趣，让学生能有意愿，有能力更多的尝试和亲历探究实验。

2 仿真交互式课件在《铁生锈了》中的设计与实践

引导学生探究实验的开展过程。 学生在课堂上大胆提出自己的猜想：空气、水分会对铁生锈产生影响。到底是什么因素影响着铁生锈呢？ 教师引导学生思考应该如何设计实验验证自己的猜想，思考实验需要准备哪些材料呢？通过仿真交互式课件将其实现（图1）。

图1 铁生锈了仿真交互式课件界面

仿真交互式课件除展示探究铁钉生锈了的影响因素之外，还设置了错误实验环节。 在课堂实验过程中，很多学生会直接将铁钉放入试管中，这样的操作很容易将试管扎破，还可能误伤学生。 所以在铁生锈了仿真课件中设置了用铁钉扎破试管、试管破碎的声音以及现象等错误实验环节，使学生避免出现错误操作，从而使实验更加安全。

学生可以在实验探究之前，通过操作仿真交互式课件，熟悉实验操作流程。 首先让学生依照自己的想法撰写实验计划；其次，利用仿真交互式课件完成实验计划；最后，修改和完善实验计划。 在探究铁生锈的影响因素时，可以引导学生思考如何设置实验条件控制实验变量。 通过仿真交互式课件，可以探究水和空气对铁钉生锈的影响，通过观察实验现象并得出实验结论（见图2）。

图2 探究影响铁钉生锈的因素

在传统课堂中，探究水和空气对铁钉生锈的影响时，需要将煮沸冷却的水倒入试管1 中，没过铁钉的一半。 在探究空气对铁钉生锈的影响时，将煮沸冷却的水倒入试管2 中（水要没过铁钉）以油密封。 在探究水对铁钉生锈的影响时，保持试管本身干燥并堵住试管，防止空气中的水蒸气进入，而这三种情况都需要静置一周后观察铁钉的情况。 学生很难在课堂中发现实验结果。

通过科学仿真实验课件，探究影响铁钉生锈的原因，三只试管分别代表不同的因素对铁钉生锈实验的影响。 探究空气对铁钉生锈的影响，将蒸馏水倒入试管2 中，以油密封。 探究水对铁钉生锈的影响，试管烘干，里面放些许干燥剂，用棉花堵住，瓶口用塞子堵住。 第一组作为对照实验。 通过科学仿真交互式课件能够极大地缩短实验时间，提高学习效率，能将长期缓慢地变化在短短的40 分钟课堂时间内展现出来。

图3 可能出现的实验结果

通过仿真交互式课件的操作之后，学生可以了解可能会出现的实验现象及结果，进一步激发学生的探究欲望与学习兴趣。 通过仿真交互式课件的操作，学生了解了铁锈这种新物质，哪些环境更容易出现生锈现象。 交互式课件在小学课程中的应用，缩短教学时间，把更多的课堂主体地位还给学生，提高学生在课堂上的学习效率， 这不仅能满足教师的教学实验需要，更能对学生学习得到更好的效果。

3 仿真交互式课件的优点

3.1 有利于培养学生对科学探究兴趣

在仿真交互式课件的帮助下，有利于教师提高课堂效率，让学生在课堂上了解更多的科学知识，培养学生对科学的兴趣。 在有限的课堂时间内，通过仿真交互式课件可以让学生在课堂上多次尝试修改自己设计方案，对于有难度的实验进行体验式操作。 通过动手操作学生对影响铁钉生锈的因素会有更深刻和全面的认识和理解，对于如何设计对比实验、如何控制变量也会有更深入的思考。

3.2 有利于提高学生的科学素养

仿真交互式课件可以以学生为主体，让学生自主探索、设置对比实验的变量，最终得出实验结果。 在这一过程中， 可以充分培养学生的创新思维和实践能力，让学生不仅了解铁钉生锈的影响因素，也使学生掌握发现问题、提出猜想、设计实验、记录观察实验结果的能力。 通过培养学生进行科学的实验步骤，提高学生的科学素养。

3.3 有利于提高课堂教学效率和学生课后实验完成率

小学生课堂注意力持续时间较短。 如果纯知识理论类的学习，这一时间还会缩短。 在传统的教学形式中由于种种因素的限制， 学生很难亲自动手实验，课堂教学效率得不到保障。 通过仿真交互式课件在课堂中进行了体验式实验，寓教于乐，学生学习知识的效率得到了有效提高。 学生通过仿真交互式实验，可以充分地认识如何进行控制变量的实验。 学生通过参与仿真交互课件互动， 对实验有了充分的认识和理解，对参与动手探究实验的兴趣更为浓厚。 缩减了教师课堂教学的实验探究时间，提高了学生对于课后的探索铁钉生锈的影响因素的实验完成率。

4 结语

在教学客观条件的限制下，有些实验受限于各种因素，如：在课堂时间内无法完成的实验、危险系数较大的实验，仿真交互式课件通过有效的信息技术手段帮助孩子更好地理解知识。 在保证了实验仪器的逼真性的同时，也呈现了实验材料的多样性，有利于调动学生学习的主观能动性，培养良好的科学素养。 此外，仿真交互式课件既可以培养学生的好奇心和探究欲，提升学生探究能力，保证学生研究成果，也能大大减轻教师的负担。