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科学建立模型有效突破难点——“日食成因”实验教学改进

作者:第一论文网 更新时间:2015年10月30日 10:03:34

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.

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 在推测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.