模拟实验在小学科学课堂教学中的运用策略

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小学科学课堂的一些探究活动受到时间、空间以及其他条件的制约，学生无法对研究对象进行直接的探究，这就需要教师和学生一起对研究对象进行模拟实验，并用模拟实验建立的认知去解释研究的对象，从而达到课堂教学目的。本文试以五年级下册《谁先迎来黎明》一课为例，针对小学生空间想象能力不强，对地球自转方向及其产生的自然现象理解困难等问题，采用“先学后教，以学定教”的教学理念，策略地大量运用模拟实验，使学生体验到科学探究的乐趣，从而抓住教学重点，突破教学难点，达成教学目标的要求。

一、 先学后教，加强模拟实验专项训练

小学五年级“地球的运动”单元的内容远离生活实际，知识尺度大，特别宏观。但就是这部分知识，学生对它的关注程度却超过了许多其他的科学内容。为使学生有“地球及其运动”的知识储备，笔者采用先学后教的策略，即以学生自主学习为核心，由认识内化到发展的教学方法。

在上这单元课之前，我们先造势，在年级段开展《我们的地球》科普周系列活动，人人都参与到对地球知识的调查研究中来。笔者动员学生把这方面的书籍带到教室，同学们相互学习，利用课余时间经常在教室里播放地球与宇宙方面的视频，与班委会协商办好以《我们的地球》为主题的手抄小报等。学生有了这方面的知识储备，不仅可以满足他们的好奇心，还可以树立学习信心，从而培养学生积极的情感态度与价值观。在执教该单元中的《谁先迎来黎明》一课前，为使学生有直观形象的感知，笔者指导学生观察日出的情形，晚上看星空的变化，并让学生进行记录。这样笔者才能以学定教，了解学生课前学到什么程度了，从而提高课堂教学的效果。

要让小学生突破空间感，掌握宏观的现象知识，模拟实验无疑是一种非常好的教学手段。模拟实验是在难以直接拿研究对象做实验时，模仿实验对象制作模型，模仿实验的某些条件进行的实验。本单元模拟实验很多，教师要加强对学生模拟实验基本常识的训练，让学生明白模拟实验中的三要素，即“什么模拟什么”“怎样模拟”“模拟说明了什么”。只有当学生明白了这些基本问题，才能更好地推进模拟实验。

二、 边教边学，注重模拟实验的可信度

模拟实验需要我们准备一定的体验材料，这些材料必须要有结构，能较好地体现模拟实验的意义，解决实际教学中的难题。模拟实验结果的真实性取决于模型和被模仿实验对象的相似度，模仿实验条件的真实可信程度。

教学过程是师生双向活动的一个复杂的动态性总体，是学生在教师引导下教师和学生积极参与进行集体认知的过程，教为主导、学为主体，边教边学，两者互为客体，相辅相成。在执教《谁先迎来黎明》一课时，教学进入到要研究乌鲁木齐和北京谁先迎来黎明，同学们很自然地提议做模拟实验，师生需要共同商定用什么模拟什么，怎样模拟。在选定用地球仪代表地球，用手电筒代表太阳后，还要确定哪面是白天。这时多数教师会出于思维惯性，将太阳张贴在黑板上，或将讲台这面当做白天。笔者觉得这种处理方式不妥，因为这样就把学生这面当成了黑夜。学生坐在课桌后面，地球仪摆在课桌前面，黑板这面被地球仪挡着，是看不见的一面。所以通过讨论，我们认为应将黑板这面作为黑夜，而将学生这面作为白天比较合适，同学四人小组应坐到后面及侧面来，形成U字形。在模拟实验中同学间还要学会合作，如模拟太阳的手电筒必须固定不动，先找到中国对面的美国纽约为起始点，告诉学生现在纽约是白天，慢慢转动地球仪，看哪个城市先见到太阳。教师的模拟演示活动有时也会让学生产生一定的负面影响，从而引起一些错误的认知，如教师演示地球仪时的转动方向会直接影响学生们转动地球仪的方向，所以在教师演示时要有意识地把两种方向都转一转。

这样，在教师和学生的边教边学中，选择真实感强、可信度高的模拟材料，切实掌握模拟的技巧，学生很自然地得出“由于地球自转方向的不同，迎来黎明的先后也不同”的结论，从而为后面的进一步探究奠定了基础。

三、 边学边教，提高模拟实验的参与度

对一些学习障碍较小的教学内容，要尽量把“学”的主动权还给学生，激发、鼓励学生的探究意识，调动学生参与学习的自觉性，提高知识生长的自由度。好奇、好动、喜爱体验是儿童的天性，如果把理性的严谨的实验操作结合到激情的游戏中，就能有效地激发学生的参与热情，可以让学生在欢快的氛围中不知不觉地学到科学知识，掌握实验技巧，情感也得以陶冶。

上例的用手电筒模拟地球自转实验已在第一教时“昼夜交替现象的研究”中模拟过，在《谁先迎来黎明》教学中如再次进行相似的实验，学生的激情会打折扣。所以笔者让学生先想想还可以怎样模拟这个实验，小组探讨后我们把这块内容改为让学生主体进行体验的模拟实验。在教室的中央，五六位同学手拉手面朝成一个圆圈模拟地球，其中一位同学贴“北京”卡片，代表北京；在他右手边的一位同学贴“乌鲁木齐”卡片，代表乌鲁木齐，再请一位同学站在圈外举手电筒代表太阳。这样让学生在游戏模拟中直观地体验“由于自转方向的不同，迎来黎明的先后也不同”的结论。

这种“边学边教”的教学形式，能让学生亲身演绎模拟实验，真切感知实验现象的变化，体悟实验信息的过程完整，进一步对照、比较、分析，有助于学生提高收集实验信息的能力。

四、 先教后学，凸显模拟实验的生活化

对于一些难度大、要求高，理解有一定的困难的模拟实验，教师要预先设置生活化情境，让模拟实验的环境尽量接近现实生活，教师还需要通过几个有梯度的相关问题来降低思维难度，采用“先教后学”的形式就非常有必要了。

1. 实拍模拟实验过程，真实显现相对运动

前面昼夜交替现象模拟实验只能说明地球是在自转，那么自转的方向又是如何呢？确认地球自转的方向是判断谁先迎来黎明的关键。如果根据太阳东升西落的现象，学生的推测有“自西向东”或“自东向西”两种可能，到底哪种是正确的？必须要通过相对运动的实验后方能建立认识，是教学的重点。而要研究相对运动，又必须先对参照物（假设不动的对象）的概念有所认识。教材中设置的坐在向前的汽车上的情境只是经验的回忆，坐在转椅上转动时，学生们也很难感觉到景物在转动，所以这段情境也是教学的难点。