科学建立模型有效突破难点

周昌胜

1实验内容设计

教材中的模拟实验是这样设计的：用玻璃球代表月球，乒乓球代表地球，电筒代表太阳，在电筒光照射下让玻璃球围绕乒乓球转动一周。通过模拟实验，学生会发现当三者在一条直线上，且三者之间的距离合适时，乒乓球上会出现玻璃球的影子。如果改变三者之间的距离，玻璃球的影子浓淡会发生变化。在学生获得充分的感性认识的基础上，分析三者的关系，推测日食的形成原因，借助模型图建构日食成因的模型。

从教学反馈的情况来看，模拟实验很成功，学生也获得了充分的第一手资料，但在回答站在月影中的人会看到什么、日食是怎样形成的等问题时，学生产生分歧，众说纷纭，且都不能进行解释和验证。最后建构模型时，只能由教师直接讲解结论，大部分学生觉得很茫然。显然，本课难点没有得到有效突破。

反思整个教学过程，发现教材这样设计存在2个问题。

1.1教学内容的设计与学生的生活环境差距大，凭推测难以建立模型

相对而言，我们生活的时空是微观的、具体的，而宇宙中的时空是宏观的、抽象的，学生对其中的现象缺乏具体的经验与感受，从而影响了对知识的理解与掌握。这些知识远离学生的生活与经历，故对知识的理解是一种“嵌入式”的，而非在已有知识与生活经历的基础上的一种演绎、归纳与提升，学生很难通过推测达到知其然且知其所以然的效果。

1.2小学生的思维以具体形象思维为主，过于抽象的问题无法理解

小学生的抽象思维和空间想象能力较差，对形象直观的事物比较容易接受，抽象的事物往往束手无策，认识事物的本质、规律有相当大的难度。因此，学生对浩瀚宇宙中天体之间的相对运动造成的日食、月食等现象，难以在脑海中进行想象，造成理解困难。

基于此，笔者意识到要有效突破教学难点，需要对实验进行改进，变抽象为具体。在学生模拟实验、交流研讨之后，增加了一个验证性演示实验。实验装置是由三球仪改进而成的，通过这个实验装置学生不仅可以观察3个天体的运动，还能看到由天体运动发生日食的全过程，增加了实验的趣味性和直观性，为建构模型奠定了基础。

2实验方法设计

笔者设计的实验装置如图1所示。将原三球仪中的地球换成一个摄像头，将摄像头信号传输到电脑屏幕，转动三球仪的手柄，屏幕上的太阳会慢慢地被月亮遮住，形成日食；改变地月距离，可以观察到日环食；继续转动手柄，太阳又开始慢慢复原。

图1改进后的装置这套装置，为学生提供了一种近乎真实的探究情景：将学生无法目睹的3个天体缩小，利用新技术，让天体运动和天文现象同时呈现在眼前，以更加直观的方式在学生头脑中形成有一定解释力的结构模型。

3教学过程设计

改进后的教学过程设计如下：①出示图片，激趣引入；②提出问题，合理推测；③模拟实验，发现

规律；④研讨演示，建构模型。在学生完成模拟实验后，让学生交流观察到的现象，集中研讨：“如果你站在月影中，将会看到什么？为什么？你认为日食是怎样形成的？”在集中研讨中，鼓励学生大胆发言，但教师不作对与错的评判。在学生充分讨论与发言后，演示实验操作，验证实验结论。这样设计，旨在让学生掌握知识的同时发散思维，有效突破教学难点。

4教后反思

和原设计相比，改进后的设计有以下特点。

4.1在推測与验证的思维过程中建构科学概念

学生的推测是他们学习中一个重要的思维过程。当学生进行推测以后，通过实验来验证自己的推测，则是学生思维递进、矛盾冲突的过程，能检验学生之前做出的推测，了解推测错误的原因，证明推测正确的依据，建立真正的科学概念。

4.2在模拟与现实的转换过程中获得思维发展

在模拟实验中，学生看到的是3个天体的运动，而在现实中学生看到的则是太阳被遮挡的情境，将这两者通过实验装置都展示在学生眼前，能让学生在想象与现实中建立联系，在具体与抽象的转化中发展他们的抽象思维能力。

4.3在科技成果的实际应用中培养科学素养

科学探究提倡引导学生像科学家那样真刀真枪的做科学，从某种意义上说，这就是在追求一种真实的科学学习。在教学实践中，可以通过逼真的、模拟的或者创设接近真实的活动情景，最大限度地支持学生学习。科技的发展也为真实的科学学习提供了强大的技术支撑，作为一名小学科学教师，不断的去发现、去创新、去应用这些新的成果，本身也是对学生科学素养的一种培养。endprint