模擬實(shí)驗在科學(xué)教學(xué)中的應用論文
作為科學(xué)啟蒙課程的小學(xué)科學(xué)課，其首要任務(wù)是培養學(xué)生的科學(xué)素養。對于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，培養科學(xué)素養的最好方法是以探究為核心，為學(xué)生提供充分的探究機會(huì )，讓他們在親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習活動(dòng)中，體驗學(xué)習科學(xué)的興趣，增強探索科學(xué)的能力，從而獲取科學(xué)知識，形成嚴謹的科學(xué)態(tài)度。模擬實(shí)驗法是體現探究思想的重要方法，它在小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)中應用廣泛、特點(diǎn)突出，且有著(zhù)嚴格的操作步驟。
1、模擬實(shí)驗的含義和特點(diǎn)
在科學(xué)探索的過(guò)程中，許多問(wèn)題單憑簡(jiǎn)單觀(guān)察是很難得出正確結論的，這就需要通過(guò)一系列實(shí)驗來(lái)探究。在難以直接用研究對象做進(jìn)一步探究時(shí)，通�？蛇x擇具有相似性的模型做實(shí)驗，如模仿實(shí)驗研究的對象制作模型或者模仿實(shí)驗中的某些條件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗。模擬實(shí)驗是科學(xué)探索中最基本的實(shí)驗方法之一，從實(shí)驗的方式上可以分為數據模擬、實(shí)物模擬、情境模擬等。模擬實(shí)驗是對直接實(shí)驗的進(jìn)一步擴充，有利于研究微觀(guān)或宏觀(guān)的事物，具有一定的實(shí)踐性和探究性；同時(shí)有利于提升學(xué)生的想象力、觀(guān)察力和判斷力，提高學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，啟迪學(xué)生的創(chuàng )造性思維，培養其動(dòng)手操作能力及創(chuàng )新能力。選擇的實(shí)驗材料與研究對象的原型具有相似性。做實(shí)驗時(shí)，要研究的問(wèn)題往往很復雜，有著(zhù)眾多的影響因素。為方便分析研究，要將實(shí)驗中的一些條件化繁為簡(jiǎn)，在遵循保持決定事物本質(zhì)屬性不變的基礎上，將一些復雜的實(shí)際問(wèn)題轉化為理想的簡(jiǎn)單問(wèn)題，排除一些次要因素以及偶然因素對實(shí)驗的影響�？蓪⒛M過(guò)程清晰地展示出來(lái)，具有很強的直觀(guān)性。受年齡特點(diǎn)的影響，小學(xué)生對直觀(guān)的現象容易理解，而模擬實(shí)驗能夠還原研究對象的本質(zhì)特點(diǎn)，將實(shí)驗過(guò)程完整無(wú)誤地呈現出來(lái)。模擬實(shí)驗讓學(xué)生親身去演繹模擬實(shí)驗，形象直觀(guān)地體會(huì )到實(shí)驗完整的變化過(guò)程�？蓪⑻剿鬟^(guò)程得到的結果類(lèi)推到原型中去，鍛煉學(xué)生的思維。在教學(xué)過(guò)程中利用模擬實(shí)驗的方法探究事物，既能得到研究結果，讓學(xué)生體驗探索的過(guò)程，也大大提升了學(xué)生觀(guān)察與分析事物的能力、自主設計實(shí)驗的能力以及利用模擬實(shí)驗的方法揭示事物本質(zhì)的能力。例如：學(xué)習《在星空中》時(shí)，在課堂上無(wú)法直接去觀(guān)察天空中的北斗七星。于是，教師可引導學(xué)生通過(guò)建立一個(gè)星座模型來(lái)觀(guān)察北斗七星。通過(guò)模擬實(shí)驗，可將得到的結論類(lèi)推到所要研究的原型中，從而揭示所要研究事物的本質(zhì)屬性。
2、模擬實(shí)驗的一般步驟
一是理解原型。理解是建立模擬實(shí)驗的基礎。只有了解研究對象的客觀(guān)現象，認識其本質(zhì)，才能準確地描述原型，建立對應的模型，從而進(jìn)行模擬實(shí)驗。如果把模型中各個(gè)部分看成一個(gè)要素，各個(gè)要素又具有其特殊的作用，而每個(gè)要素之間又相互聯(lián)系、相互作用，那么在建立模型時(shí)，就要根據研究對象各要素之間的關(guān)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(lián)系。因此在建立模型前，教師應引導學(xué)生充分了解所要研究對象的客觀(guān)現象，并掌握產(chǎn)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(jìn)行簡(jiǎn)單化的模擬。模型可能是一個(gè)計劃、一個(gè)裝置、一個(gè)草圖，甚至可能只是一個(gè)想象，但其卻具有巨大的.價(jià)值，能幫助學(xué)生理解原型的本質(zhì)特點(diǎn)。在實(shí)驗的過(guò)程中，教師應幫助學(xué)生挖掘相關(guān)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(jìn)行模擬實(shí)驗，并了解所選用的材料與原型中的哪個(gè)要素相對應，從而通過(guò)想象、對比、模仿等手段與所研究對象建立聯(lián)系，從而研究出原型的本質(zhì)，找出規律，得出結論。建立模型是進(jìn)行實(shí)驗的最基本的前提，而實(shí)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(shí)程度，因此在建立模型時(shí)應注意實(shí)驗模型或實(shí)驗條件與原型的相似程度，進(jìn)而增強模擬實(shí)驗的可信度。三是實(shí)驗并記錄。在做模擬實(shí)驗時(shí)，應按照實(shí)驗步驟運用模型，按照原型的本質(zhì)屬性及規律進(jìn)行推測性模擬。四是形成認識。通過(guò)建立模型、實(shí)驗記錄，把所觀(guān)測到的現象進(jìn)行整理，通過(guò)歸納推理得出結論，從而驗證模擬實(shí)驗中原型的本質(zhì)特征，最終形成正確的認識。五是模擬還原。引導學(xué)生將模擬實(shí)驗與客觀(guān)事物進(jìn)行對比，使學(xué)生認識到模擬實(shí)驗具有很大的理想成分，是將研究的對象進(jìn)行了“概括”，對實(shí)驗環(huán)境做出一定的“限制”，將復雜的實(shí)驗過(guò)程簡(jiǎn)單化，是一個(gè)理想實(shí)驗。作為教師，應引導學(xué)生從實(shí)驗中走出來(lái)，將研究結果進(jìn)行推廣，并還原到所要研究的原型中去。
3、模擬實(shí)驗的作用
學(xué)生從中學(xué)會(huì )合作與分享 合作意識是現代人所必備的基本素質(zhì)。在模擬實(shí)驗中，通過(guò)小組合作的方式對事物的本質(zhì)進(jìn)行探究，使學(xué)生在這一過(guò)程中的語(yǔ)言表達能力以及人際交往能力都有了提升，也體會(huì )到了分享所帶來(lái)的驚喜。能夠加強學(xué)生科學(xué)方法的訓練，形成良好的思維習慣 小學(xué)科學(xué)的學(xué)習目的就是讓學(xué)生通過(guò)自主探究掌握一定的科學(xué)知識，并將所學(xué)知識與日常生活相聯(lián)系，進(jìn)而解決生活中的一些實(shí)際問(wèn)題。在小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗的教學(xué)中，教師應根據學(xué)生的年齡特征及認知水平，在了解研究對象本質(zhì)屬性的基礎上，抓住教學(xué)規律，進(jìn)行有的放矢的教學(xué)。在實(shí)驗過(guò)程中，教師應引導學(xué)生明確實(shí)驗目的，確定模擬對象，建立模型與原型之間的對應關(guān)系；在實(shí)驗后，觀(guān)察實(shí)驗現象，從而將模擬實(shí)驗與現實(shí)事物相聯(lián)系，進(jìn)而揭示事物的本質(zhì)。
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