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模擬實驗在科學教學中的運用

2019-05-27 14:12:55

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作為科學啟蒙課程的小學科學課,其首要任務是培養學生的科學素養。對于小學生來說,培養科學素養的最好方法是以探究為核心,為學生提供充分的探究機會,讓他們在親身經歷以探究為主的學習活動中,體驗學習科學的興趣,增強探索科學的能力,從而獲取科學知識,形成嚴謹的科學態度。模擬實驗法是體現探究思想的重要方法,它在小學科學課程的教學中應用廣泛、特點突出,且有著嚴格的操作步驟。

1模擬實驗的含義和特點

在科學探索的過程中,許多問題單憑簡單觀察是很難得出正確結論的,這就需要通過一系列實驗來探究。在難以直接用研究對象做進一步探究時,通常可選擇具有相似性的模型做實驗,如模仿實驗研究的對象制作模型或者模仿實驗中的某些條件來進行實驗。模擬實驗是科學探索中最基本的實驗方法之一,從實驗的方式上可以分為數據模擬、實物模擬、情境模擬等。模擬實驗是對直接實驗的進一步擴充,有利于研究微觀或宏觀的事物,具有一定的實踐性和探究性;同時有利于提升學生的想象力、觀察力和判斷力,提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,啟迪學生的創造性思維,培養其動手操作能力及創新能力。選擇的實驗材料與研究對象的原型具有相似性。做實驗時,要研究的問題往往很復雜,有著眾多的影響因素。為方便分析研究,要將實驗中的一些條件化繁為簡,在遵循保持決定事物本質屬性不變的基礎上,將一些復雜的實際問題轉化為理想的簡單問題,排除一些次要因素以及偶然因素對實驗的影響。可將模擬過程清晰地展示出來,具有很強的直觀性。受年齡特點的影響,小學生對直觀的現象容易理解,而模擬實驗能夠還原研究對象的本質特點,將實驗過程完整無誤地呈現出來。模擬實驗讓學生親身去演繹模擬實驗,形象直觀地體會到實驗完整的變化過程。可將探索過程得到的結果類推到原型中去,鍛煉學生的思維。在教學過程中利用模擬實驗的方法探究事物,既能得到研究結果,讓學生體驗探索的過程,也大大提升了學生觀察與分析事物的能力、自主設計實驗的能力以及利用模擬實驗的方法揭示事物本質的能力。例如:學習《在星空中》時,在課堂上無法直接去觀察天空中的北斗七星。于是,教師可引導學生通過建立一個星座模型來觀察北斗七星。通過模擬實驗,可將得到的結論類推到所要研究的原型中,從而揭示所要研究事物的本質屬性。

2模擬實驗的一般步驟

一是理解原型。理解是建立模擬實驗的基礎。只有了解研究對象的客觀現象,認識其本質,才能準確地描述原型,建立對應的模型,從而進行模擬實驗。如果把模型中各個部分看成一個要素,各個要素又具有其特殊的作用,而每個要素之間又相互聯系、相互作用,那么在建立模型時,就要根據研究對象各要素之間的關系,對應地去建立模型,使模型各要素之間也具有與此相對應的聯系。因此在建立模型前,教師應引導學生充分了解所要研究對象的客觀現象,并掌握產生這一現象的原因及原理。二是建構模型。模型是對所要研究的對象進行簡單化的模擬。模型可能是一個計劃、一個裝置、一個草圖,甚至可能只是一個想象,但其卻具有巨大的價值,能幫助學生理解原型的本質特點。在實驗的過程中,教師應幫助學生挖掘相關素材,引導其設計出周密的研究計劃,選擇恰當的工具和材料進行模擬實驗,并了解所選用的材料與原型中的哪個要素相對應,從而通過想象、對比、模仿等手段與所研究對象建立聯系,從而研究出原型的本質,找出規律,得出結論。建立模型是進行實驗的最基本的前提,而實驗結果的準確性也取決于模型與原型的相似度或模仿條件的真實程度,因此在建立模型時應注意實驗模型或實驗條件與原型的相似程度,進而增強模擬實驗的可信度。三是實驗并記錄。在做模擬實驗時,應按照實驗步驟運用模型,按照原型的本質屬性及規律進行推測性模擬。四是形成認識。通過建立模型、實驗記錄,把所觀測到的現象進行整理,通過歸納推理得出結論,從而驗證模擬實驗中原型的本質特征,最終形成正確的認識。五是模擬還原。引導學生將模擬實驗與客觀事物進行對比,使學生認識到模擬實驗具有很大的理想成分,是將研究的對象進行了“概括”,對實驗環境做出一定的“限制”,將復雜的實驗過程簡單化,是一個理想實驗。作為教師,應引導學生從實驗中走出來,將研究結果進行推廣,并還原到所要研究的原型中去。

3模擬實驗的作用

學生從中學會合作與分享 合作意識是現代人所必備的基本素質。在模擬實驗中,通過小組合作的方式對事物的本質進行探究,使學生在這一過程中的語言表達能力以及人際交往能力都有了提升,也體會到了分享所帶來的驚喜。能夠加強學生科學方法的訓練,形成良好的思維習慣 小學科學的學習目的就是讓學生通過自主探究掌握一定的科學知識,并將所學知識與日常生活相聯系,進而解決生活中的一些實際問題。在小學科學模擬實驗的教學中,教師應根據學生的年齡特征及認知水平,在了解研究對象本質屬性的基礎上,抓住教學規律,進行有的放矢的教學。在實驗過程中,教師應引導學生明確實驗目的,確定模擬對象,建立模型與原型之間的對應關系;在實驗后,觀察實驗現象,從而將模擬實驗與現實事物相聯系,進而揭示事物的本質。

作者:張慧瑩 單位:江蘇省徐州市星光小學

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