小学科学想象实验的教学模式创新实践

刘芸

科学想象实验是一种实验方法，用于探索科学问题，运用科学原理改善人们的生活。它将科学概念和实践相结合，以一系列有吸引力的实验为基础，将科学理论、数据和可视化技术转化为有用的结论，激发学生运用科学原理进行思考、分析和创造，为解决实际问题提供有效的解决方案。本文从推测实验现象、分析变化规律、总结共同特点、迁移科学规律、类比本质特征等方面介绍小学科学想象实验的开展方式，从认知能力、观察能力、操作能力、探究能力、科学思维能力等方面提出了具体的小学想象实验教学模式。

想象实验是以学生已经获得的知识体验为前提，是不同于教师示范的实验。在想象实验中，学生充分调动积极性，对实验中出现的问题进行严谨的逻辑推导和科学联想，以达到解决问题的目的。想象的过程能够让学生积累解决问题的方法和技能，发展学生的理性思维和创新能力，从而树立科学精神。在教学过程中，要注重教学示范与学生实践，注重形象化的教学，将其与示范和学生实践相结合，充分发挥其积极作用，提高学生的综合素质。

一、小学科学想象实验的开展方式

（一）推测实验现象

小学阶段的科学想象实验可以从实验的现象进行推断。在小学教学中，实验现象往往是比较清晰和直观的。通过对实验的观察，教师可以引导学生运用现有的知识和体验对其进行理性想象和推理，并进行相应实验，这是最容易实现的一种科学想象实验。小学科学课程主要通过培养学生认识周围环境的习惯，促使其对科学问题进行思考，从而逐渐培养其科学思想。虽然以想象的方式进行科学探究，但是在实验方式和步骤上也要做到科学化和理性化，学生的推理、想象和解释要有充足的基础。

比如“沉和浮”知识的教学中，教师可以给学生提供丰富的实验材料，让学生去想象、推测、验证不同事物的漂浮现象，并总结和归纳漂浮法则。例如，教师向学生展示泡沫块、萝卜、小石子、橡皮、回形针、木块等，让学生分别针对不同材料做实验，其余学生则根据自己的想象力和想法做出正确判断，最终得出结论。教师再列出一些材料，让学生根据浮力定律进行各种联想实验，从而推断出重力、密度與物质浮力之间的关系。

（二）分析变化规律

小学生认识事物的变化规律多是靠观测和实验来完成的，而这些现象的特点和变化规律常常没有以直观的方式表现出来，从而会影响学生的认识和判断力。教师可以运用想象实验的方法，让学生更深刻地认识事物发展的客观法则和内在关系，用自己的想象力去比较和剖析这些事情，从而更好地掌握各种事物的发展和演变规律，从而促进不断地发展自己的科学思维。

比如，通过对油菜花的观测，学生可以认识到油菜花从开花到成熟的整个历程及花和果的相互联系。通过对油菜开花、结荚、枯萎的细致研究可以看出，每一阶段的开花与结荚都是从萌芽发育而来。然后教师给学生演示其他花苞，引导其进行想象实验，设想将来的花苞会有怎样的改变。学生做出理性推理，快速地说明花苞会慢慢生长、开花、枯萎，枯萎处会结出细小的果子。通过这种方法，可以促进学生进行科学思考，了解花朵在不同时期内的发育和生长情况。

（三）总结共同特点

相似的东西通常都有共通性，要想把相同的东西逐一剖析和研究，势必耗费很多时间和精力。在想象实验中，教师可以指导学生对所学内容进行探究，激发其对相似事物的推理和归纳，可以有效降低重复实验次数，从而获得更好的实验效果。

比如，在导线与绝缘子的实验中，首先，教师让学生了解橡胶的导电性能；其次，学生自己去测试其他常用物品，从而对导线及绝缘材料有一个基本概念；最后，教师指导学生解析和判定材料的传导特性，并鼓励其归纳出“铜丝、铁丝等材料易于传导，而塑料、橡胶等材料不易传导”的观点，让学生对导线、绝缘材料的导电性和不同材料的导电性有较为具体的认识，对日常使用的器具、材质等有初步理解，从而加深对日常使用材料的导电性的理解。

（四）迁移科学规律

一些在初等教育中不能进行的实验，如关于探索地球的一些实验，教师可以通过仿真和想象力来引导学生应用科学知识。小学生的认知模式主要依靠意象和直觉，教师可以在课堂进行模拟，让学生在掌握了一定的客观法则后，再利用自己的想象力去完成那些不可能实现的实验。

比如，日夜变化实验，对小学生来说，他们很难用自己的经验来探究日夜的变化。教师可以用手电筒、地球仪、人物贴画等方式来模仿地球的转动，帮助学生更好地理解“由于光线被阻挡而造成光明与黑暗之间的改变”。然后学生用自己的想象力来传递这种法则，想象自己看到一个星球在围绕太阳转动时，会感觉到昼夜的交替和气温的高低。

（五）类比本质特征

小学生大都处于具象的思考状态，所以在进行小学科学实验时要尽量做到形象、清楚，但是一些具体的实验步骤和操作却不能很好地体现。在这种情况下，教师可以利用特定的方法来帮助学生了解实验的各种现象，比如，教师可以用色彩鲜艳的物质来代替不太显眼和难以发现的东西，使学生有针对性地探索，由此得出一些看不见的实验想象，发现它们的本质，从而形成科学想象力。

二、小学科学想象实验的创新教学策略

（一）用想象实验提高学生的认知能力

一方面，想象实验可以促进知识的吸收，使学生能够将现有知识与实验相联系，通过对已有认知的重构，在新的认知上得到进一步发展。另一方面，在教学实践中，通过对实验进行创新，使学生主动参与、充分想象，从而提高认知水平。

比如，四年级的小学生已经具备一些人生阅历，知道摩擦现象，但是对摩擦的影响因素及如何减少摩擦等缺乏足够的研究。教师可以让学生观看相关视频，即以汽车、纸箱等不同的材料为实验对象进行相应测试。教师可以让学生想象一下，为何不同材料的摩擦力会有所差别，当学生回忆实验时，就会想起有些团体用汽车做移动对象，有些团体用纸箱做移动对象，两者的质量不同，产生的摩擦力也会不同。在想象实验中，虽然没有进行实践摸索，但学生的认知却有了变化。

（二）用想象实验培养学生的观察能力

在科研活动中，观察是提高学生科学素养的一种有效途径。但是小学生的观察力较弱，一方面，小学生的好奇心很强，非常活跃，难以对一个物体或现象进行仔细观察；另一方面，小学生受外部环境的影响较大，在观察过程中会被同学的一言一行所影响，导致学习过程不完整。为了解决这个问题，教师可以在观看部分引进想象实验，先让学生去想象，然后将想象的与所看到的事物进行比较，从而更好地进行观察，更清晰地了解事物的本质。

比如，在“探索绿豆萌发的外部环境”实验中，要求学生每日浇水并随时观测。首先，教师要引导学生将自己的经历与想象力联系起来，有的学生认为绿豆一日内可以萌发，有的学生认为种子先萌发后生根。其次，教师不要轻易地否认学生的想象力，要引导学生仔细观察，找到正确答案，从而提高观察能力，加深对实驗的认识。

（三）用想象实验培养学生的操作能力

在小学科学实验中，实验的成功与否与学生的实际动手能力有着密切联系。学生亲身实践、探究学问的秘密并不是一蹴而就的，需要一点一点地累积。为了提高学生的实际应用技能，教师应指导学生进行探索和实验，注重对学生动手能力的训练，引进想象实验，让学生运用想象力搭建实验模式，从而其培养良好的操作能力。

比如，“建高塔”的实验中，教师准备塑料瓶、胶带、沙子等材料，让学生搭建一座不易倒塌的“高塔”。首先，教师向学生介绍一些日常生活中经常见到的高楼，并引导其将各种各样的高楼进行对比，帮助学生对这种高耸的建筑有一个基本认知；其次，让学生想一想什么样的建筑最稳定；最后，教师引导学生回想自己学过的知识，做一些想象实验，学生很容易就能把“高塔”的形状勾勒出来。在此学习过程中，想象实验是教学活动的中心环节，通过引导学生进行联想和对比，为以后的教学工作打下良好基础。

（四）用想象实验培养学生的探究能力

在教学中，教师要创设适当的问题情境，营造轻松自在的教学氛围，让学生自主地去探究问题，科学合理地使用想象力，在进行思维活动的同时探索新的解决方法。在科学教学中，教师要鼓励学生大胆想象，然后进行实验，以提高学生的综合应用能力和创新思考能力。

比如，利用塑料杯、气球皮、音叉等材料进行鼓膜振动实验，学生发现音叉距离耳膜较远或较轻时，会出现很小的振动，这种现象很难察觉，因此会产生误差。此时，教师就可以提出怎样解决教学计划的问题，激发学生的思维和想象力。有的学生认为，不管距离耳膜多远，音叉都要有很大振动，要将音质聚集在耳膜上，那么如何将音质聚集在耳膜上呢？有的学生认为，用不锈钢的杯子来代替音叉，然后用杯口对着耳廓，这样音质就会通过杯子的边缘集中起来，耳膜的振动就会大大加强了。通过想象实验，学生可以很好地将所学知识进行迁移和运用。

（五）用想象实验发展学生的科学思维能力

思维是以感觉和表象为基本依据的，科学思维是将思维的对象具体到科学范畴中去，将对象转化为科学现象、过程和结果。在想象实验中，学生将自己的知识、方法和过程用想象力表达出来，从而了解知识与法则之间的联系，将自己的领悟和见解相融合，推动思维的发展。

三、结语

目前我国对小学科学想象实验的实践性研究较少，挖掘具有代表性的材料是当前教学中迫切需要解决的问题。为探索想象实验的有效途径，推动小学科学教学良性发展，科学教师应从多方面完善教学策略，逐渐形成一套完整的想象实验操作程序与方法，全面优化教学模式，为小学科学教育的改革提供丰富的资源与经验，为学生科学素质的发展打下扎实基础。