饒雪靜　王利娜　董麗丹

【摘要】：初中科學(xué)教育是在義務(wù)教育中以系統(tǒng)傳授和學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人的科學(xué)化的教育活動。其教育目的在于提高學(xué)生認(rèn)知世界、發(fā)現(xiàn)世界、探索世界的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。而科學(xué)作為一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，用科學(xué)實(shí)驗來“擺事實(shí)，講道理”是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段。其中，模擬實(shí)驗是實(shí)驗教學(xué)中一個重要的方法。本文則從分析模擬實(shí)驗在初中科學(xué)教學(xué)的運(yùn)用；分析模擬實(shí)驗在教學(xué)中的作用等方面論證模擬實(shí)驗在初中科學(xué)教育中的必要性及重要性。

【關(guān)鍵詞】：模擬實(shí)驗；科學(xué)教學(xué)

一、模擬實(shí)驗的定義及運(yùn)用

1.1模擬實(shí)驗的定義

模擬實(shí)驗是通過設(shè)計與原型或自然現(xiàn)象或過程相似的模型，并利用該模型來間接研究原型的方法。在初中科學(xué)教學(xué)中通常用模擬實(shí)驗重現(xiàn)時過境遷或稍縱即逝的自然現(xiàn)象及過程，或模擬肉眼無法觀測到的微觀、宏觀現(xiàn)象，將科學(xué)現(xiàn)象簡化或縮放，讓學(xué)生對更加直觀具體的認(rèn)識科學(xué)現(xiàn)象，幫助科學(xué)教學(xué)的開展。

1.2模擬實(shí)驗在科學(xué)教育的運(yùn)用實(shí)例

在教學(xué)八年級上冊第一章有關(guān)水的知識時，學(xué)生對“水的組成”中“一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構(gòu)成”這個概念理解起來有難度，為幫助學(xué)生理解，課本中用藍(lán)色大圓球代表一個氧原子，用白色小圓球代表氫原子，將兩個小圓球及一個大圓球以一定結(jié)構(gòu)粘在一起表示水分子模型，接著把他們拆開再重新組合這一過程來表示水電解的過程。通過這一模擬實(shí)驗，學(xué)生能對分子和原子加以區(qū)分及認(rèn)知，更清晰地掌握水的電解的過程。

在教學(xué)九年級下冊第一章演化的自然時，教材介紹了一個經(jīng)典的模擬實(shí)驗：1953年，美國生物學(xué)家米勒在實(shí)驗室用充有甲烷、氨氣、氫氣和水的密閉裝置，以加熱、放電來模擬原始地球的環(huán)境條件，合成了氨基酸、有機(jī)酸和尿素等?？茖W(xué)家們通過這一模擬實(shí)驗來論證生命起源的化學(xué)進(jìn)化假說，為假象提供支持的依據(jù)。

1.3模擬實(shí)驗的分類

根據(jù)模擬的對象，模擬實(shí)驗可分為模擬實(shí)物、模擬反應(yīng)過程、模擬運(yùn)動狀態(tài)、模擬圖像、模擬表格等。

根據(jù)浙教版初中科學(xué)教材及科學(xué)授課的情況，分析得現(xiàn)初中科學(xué)中常見的模擬實(shí)驗有以下四類：

（1）模擬原理：模擬溫度計、模擬密度計、模擬潛水艇沉浮等。

（2）模擬成因：模擬火山爆發(fā)、模擬泥石流形成、模擬板塊碰撞張烈、模擬巖石的分化等。

（3）模擬過程：模擬細(xì)胞分裂、模擬遠(yuǎn)去的船只、模擬地球運(yùn)動、模擬星系運(yùn)動等。

（4）模擬縮放：地球儀、人眼球模型、分子模型、模擬分子間有空隙。

二、模擬實(shí)驗在科學(xué)教學(xué)中的作用

1.模擬實(shí)驗是對直接實(shí)驗的一個必要的補(bǔ)充：許多自然現(xiàn)象和自然過程，教師在進(jìn)行授課時往往不能直接將實(shí)驗手段作用于所研究的對象或現(xiàn)象，而必須采取模擬實(shí)驗的方法進(jìn)行。如在講授水分子的結(jié)構(gòu)及水的電解過程時，教師不可能直接讓學(xué)生觀察水分子，因為它微觀至極。這時候，老師便可以利用模型教學(xué)，填補(bǔ)學(xué)生對水分子的認(rèn)知空白。

2.模擬實(shí)驗有利于初中科學(xué)的直觀教學(xué)：初中的學(xué)生其思維認(rèn)知和抽象想象的能力尚不成熟，而對直觀的感官知覺較為敏銳。在科學(xué)課堂上，如果純粹用文字表達(dá)的形式灌輸知識恐怕不能為之接受，而若是利用感官去施教，給以深刻具體的印象，以直觀的方式突破知識點(diǎn)的教學(xué)，其教學(xué)效果定會有所不同。

3.模擬實(shí)驗有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)：利用模型思維認(rèn)識世界、解決實(shí)際問題是一種科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方法；動手建立模型，結(jié)合實(shí)際改善模型是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的重要體現(xiàn)。在學(xué)生利用模擬實(shí)驗解決問題并不斷操作訓(xùn)練時，學(xué)生的動手操作能力、空間想象能力、模型思維能力都在不斷提升，學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)能力都得到了鍛煉。

三、模擬實(shí)驗在運(yùn)用時的注意事項

1.注重原型與模型的區(qū)分。模型是從復(fù)雜的原型中抽離出來的，但模型不代表原型。模型的建立可能是建立在一定條件下的，那么尤其得出的結(jié)論及規(guī)律就有一定的運(yùn)用范圍；模型不是固定不變的，它隨著人們對原型認(rèn)知的進(jìn)步而不斷完善，得到改善的模型也將使人們獲得對課題的進(jìn)一步認(rèn)識；模型不是唯一的，不同的人從不同的角度看待問題，其建立的解決問題的模型亦不同。但不論原型與模型的差異多大，在運(yùn)用模型解釋原型本質(zhì)時，都要立足于實(shí)踐，用模型方法取得的研究成果認(rèn)識原型的同時，用原型檢驗?zāi)Ｐ透倪M(jìn)模型。

2.注重學(xué)生模型思維的培養(yǎng)。“從復(fù)雜的實(shí)際問題中找出簡單的理想的模型，用簡單的理論去解釋復(fù)雜的實(shí)際”這是一種科學(xué)研究的思維方式。在模擬實(shí)驗的教學(xué)中教師要滲透這種思維模式，提升學(xué)生的思維能力。具體地說，就是要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識為什么要建立模型？怎么樣建立模型？模型運(yùn)用的條件是什么？怎么用模型研究來拓展對客體的認(rèn)識？既要傳遞一種“用模型模擬的方法解決生活實(shí)際”的理念。

3.注重學(xué)生建模方法的學(xué)習(xí)。模擬實(shí)驗一般從復(fù)雜難解的問題中抽離出有本之意義的模擬裝置——模型；再按照實(shí)驗步驟，按照原型的運(yùn)行規(guī)律、形成原理等，進(jìn)行推測性的模仿，演繹其變化過程；最后再把分析得出的結(jié)論運(yùn)用于原型。美國教育家杜威就曾指出：對于科學(xué)，要掌握的不只是知識，還應(yīng)包含過程、方法，及在科學(xué)探究中創(chuàng)建出實(shí)際問題的模型的過程和方法訓(xùn)練。因此，這種建模的基本方法是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。

四、總結(jié)

從對模擬實(shí)驗的運(yùn)用、作用等分析我們可以發(fā)現(xiàn)，模擬實(shí)驗在初中科學(xué)的教學(xué)過程中有廣泛的運(yùn)用，同時模擬實(shí)驗對課堂教學(xué)起到了很好的輔助作用。這種教學(xué)方法拓寬了科學(xué)教學(xué)的空間，充分利用了學(xué)習(xí)資源，不僅解決了問題，更大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。因此，模擬實(shí)驗教學(xué)不能缺席科學(xué)教學(xué)，沒有模擬實(shí)驗，初中科學(xué)學(xué)習(xí)旅程必將黯然失色。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳國春. 初中科學(xué)教學(xué)中的模型教學(xué)運(yùn)用[J]. 青少年日記：教育教學(xué)研究， 2012（9）：48-48.

[2]樓國軍. 初中科學(xué)模擬實(shí)驗教學(xué)實(shí)踐與反思[J]. 新課程·上旬， 2014（8）.

[3]劉云. 模擬性實(shí)驗在初中生物實(shí)驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 新課程·中學(xué)， 2013（11）：176-176.

[4]模型方法在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探討_馬宏偉