借助模拟实验构建高效小学科学课堂

许楠欣

【摘要】科学是一门综合性课程，包含物质科学、生命科学、地球与宇宙、技术与工程等四个领域，为小学生科学素养的初步形成和持续发展奠定良好的教育基础。“地球与宇宙科学”领域的大部分探究内容对学生来说比较抽象，本文以教科版五年级下册《昼夜交替现象》为例，简述模拟实验在此科学领域中的教学意义与如何构建模拟实验。

【關键词】小学科学;模拟实验;构建;昼夜交替现象;科学课堂

地球与宇宙科学领域的学习内容大多宏观且抽象，很多时候学生难以通过直接探究的方法进行学习，也因此本领域的学习也建议采用体验式学习方式。以《昼夜交替现象》作为教学案例，本课主要采用体验式学习中的模拟实验。

一、模拟实验的定义

“模拟实验”一词，在第七版《现代汉语词典》中的解释为“通过在实验室中设计和制作出与某种自然现象或过程（即原型）相似的模型来间接地研究原型的形态、特点和规律性的方法。特点是可对已事过境迁的自然现象进行实验研究，可将研究对象放大或缩小并在短时间内重复出现。”

二、模拟实验的作用

在小学科学的教学中，地球与宇宙领域的内容是科学教师心目中“最难啃的硬骨头”，这些内容抽象且难以重现。模拟实验在此领域的教学承担的角色举足轻重，教师把研究的科学对象制成模型，或模仿其某些重要科学特征来设计并进行实验。

再根据小学阶段的学情特点，通过游戏模拟、动画演示、制作教学具等措施来开展模拟实验，突破教学中的重难点问题，促进学生抽象思维的发展，提升其动手能力、空间想象能力、逻辑思维能力等整体综合素养。

三、模拟实验的构建

在开展模拟实验时，要对教材进行整体分析，放眼于整个单元、整个学段在新课程标准中的要求，再根据学生的认识水平和年龄特点，提炼模拟对象的特点，指导学生合理设计和实验来验证猜想，得出结论。

（一）模拟实验的构建始于猜想

猜想不是无根据的猜测和随意的幻想，它是在已有知识基础上对未知的事物及规律作出的一种大胆的假设或提出预测的看法。学生对昼夜变化的认识十分零碎，很难凭空提出对此现象成因的猜想。因此我会先进行谈话，介绍“日出而作、日落而息”，再展示地球被太阳照亮了一面的图片，给予学生知识铺垫，此时再进行猜想，可有效地扩展学生思维的宽度。

但在上课过程中，存在个别学生不愿发言的情况，课堂活跃度较低。在课后我抽取部分学生进行交流，总结为两方面的原因，一是表面上的，学生怕“出错”后被人笑话而不愿发言，课堂细节中可以看出学生已经知道昼夜交替现象的根本原因，也知道还有其他的猜想可以验证昼夜交替现象的存在，但错误的猜想提出被验证后要排除抹去，学生怕会被人笑话;另一方面是根本上的，学生们对于书本上的知识过分崇拜，大部分学生在课外读物、纪录片、教科书上，都看到过关于昼夜交替现象成因的介绍，上课前已有前概念认知，而把书本知识神圣化，认为昼夜交替现象的成因猜想如此统一，不需再进行猜想了，但并不利于学生科学思维的发展。

因此我设计了“明知故犯”的环节，让教师故意“犯错”，逼着学生质疑。我将“如果地球不自转也不公转， 就不会有昼夜现象， 也不会有昼夜更替现象”作为一个结论写在黑板上。刚写完就有同学发现问题，不时地还有些讨论和小声的争执。激发起学生的兴趣后，我及时地引导学生进行科学猜想，鼓励学生排列出太阳与地球二者的所有相对运动方式，并让学生思考如何运用器材来进行模拟实验验证猜想，最后学生也认识到，当地球不自转也不公转时，存在昼夜现象，但并没有昼夜交替现象。

（二）模拟实验的构建精于改进

模拟实验的进行需要选择合适的模拟物，这直接影响着教学效果。例如本节课的教学参考用书中建议采用乒乓球与手电筒进行实验，虽然这两者已较为接近实验原型，而且贴近生活、便于取材，是个较为不错的选择，但我仍想有所突破，更好地化难为易。

我将乒乓球改成了小地球仪，但地球仪也存在问题——它的地轴是倾斜的，而《地球的运动》这一单元在教材上的设计思路是沿着人类探索地球自然现象的足迹来认识地球的运动，本节课又处在单元的第一课，“地轴是倾斜的”这一结论尚未被发现。因此，在使用地球仪时，要把球体从旋转支架上取下，插入合适的一次性筷子当作支架，这也有利于控制模拟物的转动。这时“地球”的地理北极朝上，南极朝下，避免超前涉及本单元后续课程的知识。

在“太阳”的处理上，我曾将手电筒灯泡外的灯罩取下，让光向四周传播，但过程中发现两个问题，一是外形与太阳相差过大，二是灯光照耀的角度太局限。后续我又多次改进，从可充电的球形灯泡到舞台手捧圆灯，终于达到光照角度360°、光照强度明显、与原物体相似度大的要求。

（三）模拟实验的构建终于评价

模拟实验中的模型虽然脱胎于科学事实和科学知识，拥有较为严谨的逻辑，但它仍存在假定性，因为模型终究是人类想象力的产物，需要通过实验来验证教学中猜想环节提出的假设，教师带领学生抓住被模拟对象的主要特征因素，忽略次要特征，完成对模型的探究，经过“抽象——具体——抽象”，把对替代物的认识转化成实际现象的理解。

教师在评价学生时，应注重其参与探究活动的深度与广度，小组合作时是否有分工明确各司其职，探究氛围是否民主热烈，在过程中思维是否得到开拓等方面，尽力为学生创造良好的探究氛围，让每一个孩子都有所收获。

四、“以小见大”放眼于“地球与宇宙领域”教学

《昼夜交替现象》这一课作为典型的“地球与宇宙领域”课，涉及的范围不仅是地球本身，还包括“日地系统”和宇宙。而“地球与宇宙领域”的课程共同点，就是抽象，学生难以理解，知识点又细碎，课本里又有大量阅读性材料，这对教学是一个巨大的挑战。以《昼夜交替现象》一课为例，鼓励学生进行猜想，争取将前概念打破，选取不同材料作为模拟物，过程中不断改进，争取将本课的知识经验延续到下一节课，构建起“地球与宇宙领域”的知识网络。

【参考文献】

[1]思琪，刘军.2017版小学科学课程标准解读[J].教育实践与研究（A），2017（05）：4-6.

[2]王俊卿.发挥模拟实验作用 打造科学高效课堂[J].辽宁教育，2016（05）：87-89.

[3]苏善根.让学生拥有自由的思想——对“错误的假说谁要说”的反思[J].教学月刊小学版（综合），2016（Z1）：42-44.

（责任编辑：黄洁梅）