科学教学想象实验实施的路径

盖玲　王兴林

想象实验是指在教师的指导下，学生运用已有的科学知识、实验经验、思维方式对新的实验情境、实验过程、实验结果在头脑中进行合理地想象、推测而完成的实验。科学课上，有的教师片面关注动手实验教学，导致小学生思维参与不到位，造成小学生想象实验一定程度上的缺失。为了改变这种现象，我们进行了有益的尝试。

一、根据已知的实验现象，通过想象实验获得未做实验的结果

小学生科学学习的过程，实际上是探究和解决一个个科学问题的过程，学生的探究能力、科学思维随着问题的不断解决而提高。在科学教学中，既要考虑到学生的年龄特点和认知水平的制约，又要考虑学生操作时的安全，有的实验不能让学生亲自操作。这时，教师可以指导学生根据已经做过的实验或者已经知道的实验现象，通过想象实验的方法，使学生在头脑中进行想象操作，从而推出未做实验的结果。

如研究“食盐溶解的快慢与水的温度有关吗”时，教师指导学生分别取热水（60℃）和冷水各一杯，每杯大约30毫升，再取两份同样多的食盐，把它们同时放入水中。学生观察并做好实验记录后会发现，热水能使食盐溶解得更快。这个对比实验中，考虑到学生操作时的安全，选用的是60℃的热水，温度更高的热水，没有让学生操作，避免造成伤害。这时，教师指导学生根据已获得的实验结论进行想象实验：学生通过想象实验很容易得出“水的温度越高，食盐溶解得越快，温度的高低能影响物质的溶解”这一结论。

二、根据已知的变化过程，借助想象实验推想事物的变化规律

推想是学生根据已经获取的信息进行推测、想象，以期获得事物内在的变化规律，形成完整的科学概念。小学生主要以观察、实验等方式获取事物的特征、外部形态的变化。这些特征、变化都是零散的，没有内在的沟通与联系。因此，教师要创造条件，指导学生根据已知事物的变化过程，借助想象实验在头脑中分析比较，推想它们之间的联系和变化规律，不断拓展学生的思维。

如“观察一株油菜上的花”是一个很有意思的活动，这个活动的目的是让学生了解花发育成果实的过程，在花和果实之间建立联系。教师指导学生观察一株完整的油菜上的花蕾、开了的花、凋谢的花，以及一个个成长中的果荚。学生会发现这些不同时期的花及果荚，正是从花蕾变化来的。这是一个很有价值的发现。这时，教师再一次出示完整的油菜，让学生看着一个花蕾，指导学生进行想象实验，大胆推想：这个花蕾将来会发生什么变化？ 根据同一株油菜不同时期花的观察，教师指导学生借助想象实验，合理地推想，学生会想象出花蕾会慢慢生长、开放、凋谢，在花凋谢的地方长出小果荚。这不仅拓展了学生的科学思维，还帮助学生发现了从花蕾到果荚的变化历程。

三、借助有结构的材料研究，运用想象实验概括物体的共同特点

科学课上，有结构的材料是学生进行科学学习的基础，是他们自主参与探究的前提，对学生发现、概括事物的共同特点起到促进作用。由于需要探究的材料数量庞大，小学生不可能一一去验证、探究，这就需要教师精选一定数量典型的、有结构的材料，通过对这些材料的研究，获得一定的科学概念，然后引导学生通过想象实验进行想象、分析、推想等思维活动，概括出所研究事物的共同特点。

如研究“导体和绝缘体”活动时，教师首先以一块橡皮的导电性作为研究的开始。用电路检测器检测一块橡皮导电性的结果很简单，但是检测的完整过程和做好实验记录的要求为检测20种物体是导体还是绝缘体奠定了基础。接着，让学生自行按照刚才的检测方法检测20种常见的物体，为学生建立了充分的感性认识。经过检测，发现像铜丝这样的材料容易让电流通过，像塑料那样的材料不容易让电流通过。为了使学生对导体和绝缘体的理解更深刻，教师引导学生进行想象实验，如果我们用电路检测器检测更多的物体，你会发现什么材料容易让电流通过？学生根据已经检测过的材料，会推想金属材料容易让电流通过，教师适时给出导体的概念。这样，经过学生的想象、推想等思维活动，对“导体容易让电流通过”这一科学概念的理解更加深刻。

四、通过模拟实验进行迁移，利用想象实验推想原型实验的科学规律

在科学课上，往往会有一些不宜或不能直接让学生做实验进行探究的科学知识或科学规律，如地球与宇宙领域的许多原型实验，学生不容易感知，就需要教师指导学生做模拟实验间接地进行研究，以期发现自然现象中的科学规律。科学课上许多模拟实验的教学，淡化了学生的想象，缺少了由模拟实验向原型实验的转化与迁移。因此，在学生模拟实验结束后，教师需要指导学生通过想象实验进行推想，把模拟实验的科学规律迁移到原型实验中，以便发现原型实验的科学规律。

如教学“白天和黑夜”时，让学生真正经历一次人类了解昼夜交替原因的探究过程，对小学生来说是有难度的。教师可以指导学生通过模拟实验来体验：（1）教师要求学生分别坐在转椅上，把坐在转椅上的学生当作地球，周围的学生当作太阳，分组体验地球的自转。使学生思考：坐在转椅上，从右向左旋转，看周围的物体会怎样运动？（2）指导学生进行想象实验，运用类比进行推想，实际上我们看到的白天和黑夜的变化是由地球自转造成的，白天和黑夜有规律地交替变化着。这里就可以发现，学生的想象实验有利于使学生在模拟实验和昼夜交替现象之间建立联系。

五、选用有颜色的材料进行替换，应用想象实验类比出事物的本质特征

为了使探究实验的现象更加清晰，教师可以选择一些有颜色的材料替换那些现象不明显、不易观察的材料，指导学生进行探究，然后应用想象实验推想出那些现象不明显、不易观察材料的实验现象，进而发现事物的本质特征。

如研究“食盐在水中是怎样溶解的”时，学生很难直观地观察到食盐在水中溶解的过程，对食盐怎样均匀地分散到水中缺乏感性认识。这时，教师指导学生选用高锰酸钾替换食盐做溶解实验，可以直观地看到高锰酸钾是如何分散到水中的。学生观察高锰酸钾溶液，很容易发现溶液是均匀的，用肉眼无法观察到它的颗粒，而且不会自行沉降。学生的发现越来越接近溶解的本质特征。这时，教师指导学生结合高锰酸钾的溶解过程进行想象实验，推想食盐在水中溶解时可能出现的变化过程。这是一个很有意义的活动，不仅让学生从高锰酸钾的溶解过程迁移到食盐的溶解，而且使学生逐渐形成溶解的描述性概念，发现溶解的本质特征。

六、使用直观的示例进行推想，使用想象实验帮助理解“大数”的意义

在小学生科学学习过程中，经常会遇到一些比较大的数字，如天体的体积、月地之间的距离等。小学生对这些“大数”缺乏直觀的体验，很难理解它所蕴含的内涵。因此，在科学教学中，教师可以通过具体的情境设置、实践活动、具体示例等方法，在“大数”的抽象性与小学生具体形象思维之间架构支架，指导学生通过想象实验，结合直观的示例在头脑中去想象这些“大数”的意义。

如地球表面海水中盐的重量大约3 700 000 000 000亿吨。这是多少盐呢？学生对这一数据很难理解，缺乏直观的、具体的体验。为了帮助学生理解，教师列举具体的示例：如果把这些盐平铺在陆地上，盐层的厚度可以达到150米。全世界的房子都将被埋掉，只剩下比较高的摩天大楼孤零零地露在外面。通过教师列举的具体示例，学生进行想象实验，理解了海水中盐的含量之多。

参考文献

[1] 刘小东.我就“想象—实验”的化学教学尝试[J].读写算：教育教学研究，2014（02）.

[2] 王德峰.简约课堂成就探究实效.[J].教学月刊：小学版（综合），2014（04）.

[责任编辑：陈国庆]