例谈模拟实验在科学教学中的有效运用

王亚丽

[摘要]模拟实验有助于学生理解生活中常见事物的科学道理，有利于提高学生的动手操作能力、科学探究能力与实证能力。小学科学教师要结合教材，科学有效地指导学生进行模拟实验，在模拟实验中培养学生的科学素养

[关键词]小学科学;模拟实验;运动模拟实验;成因模拟实验;原理模拟实验

[中图分类号]G623.6 [文献标识码]A [文章编号] 1007-9068（2020）36-0067-01

模拟实验是科学实验中的一种基本类型。小学科学中常见的模拟实验有三类，即运动模拟实验、成因模拟实验、原理模拟实验。无论是教师演示实验，还是学生分组实验，都要遵循“了解原型，提出假设——建立模型，进行实验——解释原型，建构概念”的三段式教学模式，重点解决好“用什么模拟什么”“怎样模拟”两个问题，这是做好模拟实验的关键。其中，“用什么模拟什么”实际上就是确立实验模型的过程。模拟实验中的模型是学生进行实验研究的载体，从某种意义上讲，建立模型是进行模拟实验的基础。在进行模拟实验前，教师要根据研究问题，让学生合理推测，引导学生找到代替原型的物体，即实验模型。“怎样模拟”就是指根据事物的运动变化情况、形成原因或工作原理等设计实验方案的过程。这两个问题解决了，接下来的概念建构也就水到渠成了。下面，笔者以具体课例来谈谈运动模拟实验、成因模拟实验、原理模拟实验的操作过程。

一、运动模拟实验——了解运动变化过程

运动模拟实验，就是对事物的运动变化过程进行模拟的实验。科学教学中，这类模拟实验主要包括模拟昼夜、四季、月相的变化规律等实验。如《四季的形成》是科学教学中较难的内容，因为涉及的知识较深、相关因素多、过程复杂。因此，教师要遵循事物之间共变的关系，抓住主要矛盾，以概念的逐步完善、建立为原则没计教学教程，从学生的原始认识出发，突出形成四季现象的关键因素，引导学生运用已有的知识对四季形成的原因进行猜想与假设。

实验中，笔者选用地球仪来模拟地球，在地球仪上的相同位置固定高度相同的小棒，用灯泡模拟太阳，左边的开关用来控制灯泡的亮与灭。为了便于研究，可在地球公转的轨道图上确定最具代表性的四个点的位置——春分、夏至、秋分和冬至来研究，对地球仪上小棒影子的长短进行观察。实验时，把“地球”和“太阳”放到轨道图中合适的位置，让地球的地轴一直保持向北倾斜的状态。模拟实验没计好后，学生在实验中观察地球倾斜状态时地球仪上立杆影子的长短变化，并对观察到的现象进行空间想象，从影子的长短变化想象太阳高度的变化，明确四季形成是由地球公转时地轴倾斜造成的，从而对四季形成的成因有一个清晰、科学、准确的认识。

二、成因模拟实验——探索事物变化规律

成因模拟实验，就是对事物造成某种局面或结果的原因进行模拟的实验。科学教学中，这类模拟实验主要包括模拟火山爆发、地震、岩石风化、地表变化，模拟风、雨、露的形成等。如在《山脉的变化》一课教学中，学生对山脉变化的学习研究受到时间、空间以及条件的限制，有较大困难。所以，笔者采用模拟实验的方法，降低学生的学习难度。在教材的处理上，首先讓学生观察山体表面，发现破碎岩石，进而引导学生提出研究问题“山体表面岩石破碎的原因”。学生观察山体表面，发现了与山体岩石密切接触的水、植物、阳光、空气等自然力量。在模拟实验中，笔者演示“冰膨胀对岩石的破坏作用”，即用石膏模拟岩石，水模拟自然界中的水，冰箱模拟很冷的天气。实验步骤如下：（l）把石灰弄成糊状，装入粉笔盒中，将气球盛上水弄成乒乓球那样大，然后把它压入石灰中;（2）石灰变硬后，出现一个小的裂缝;（3）去掉外面的粉笔盒，放入冰箱冷冻，24小时后取出;（4）从冰箱取出后，石灰很像个破壳而出的种子，也像个蛋糕;（5）慢慢恢复室温;（6）石灰出现大的裂缝和不小的洞。

三、原理模拟实验——剖析结构及原理

原理模拟实验，就是对事物的内部结构及T作原理进行模拟的实验。科学教学中，这类模拟实验主要包括呼吸运动、血液循环等。如在《呼吸与交换》一课教学中，为了让学生更好地了解肺的工作原理，笔者指导学生制作一个肺的模型，并用模型模拟呼吸的过程。实验步骤如下：（1）先把两个小气球用细线扎在Y形玻璃管上，将Y形玻璃管的另一端套上胶塞，用细线把薄橡皮膜扎在瓶的边缘;（2）用Y形玻璃管代表气管，瓶子代表胸腔，气球代表左右两肺，橡胶皮膜代表膈肌;（3）左手握住瓶子，右手把橡皮膜逐渐向上抬，观察小气球的变化;（4）把橡皮膜用力向下拉，观察小气球的变化。

（特约编辑 木清）