科學(xué)教育專業(yè)論文

模擬實(shí)驗(yàn)在初中《科學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

研究——以杭州公益中學(xué)教學(xué)為例Simulationexperimentsinteachingofsciencecoursein

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MiddleSchool.論文作者：孫漂漂專業(yè)：科學(xué)教育（師范指導(dǎo)老師：完成時(shí)間：20年月日摘要二十世紀(jì)以來，隨著我國(guó)科學(xué)教育的改革，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)性探究的作用日益顯現(xiàn)，模擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用作用也日益突出。我省在浙教版《科學(xué)》教材中增加了很多模擬實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容，在教學(xué)過程中充分應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)等。本文從模擬實(shí)驗(yàn)的含義、優(yōu)勢(shì)和注意策略等方面來探究模擬實(shí)驗(yàn)在《科學(xué)》課程探究性學(xué)習(xí)中的意義和成效。WiththedevelopmentoftheeducationinChina,theroleofscientificinquiryincreasinglyapparent.What'smore,theuseofsimulationexperimentsisanincreasinglyprominentrole.ManysimulationexperimentstoexplorethecontentintheprovinceZhejiangteachversionof"science"textbooks，whichcanincreasetheeducationalvalueofsimulationexperimentsintheteachingprocess.Thisarticleintroducesfromthemeaningofthesimulationexperiments,theadvantagesandattentionstrategiestotheeffectivenessofsimulationexperimentsinthe"science"curriculuminquirylearning.關(guān)鍵詞：模擬實(shí)驗(yàn)；《科學(xué)》；課堂；應(yīng)用Keyword:Simulationexperiments；Science；Classroom；Application目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 4\o"CurrentDocument"初中科學(xué)教材的分析 4\o"CurrentDocument"模擬實(shí)驗(yàn)的概念和方法 4\o"CurrentDocument"模擬實(shí)驗(yàn)在《科學(xué)》教學(xué)中的優(yōu)勢(shì) 6\o"CurrentDocument"模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軐⒊橄蟮难芯繉?duì)象具體化 6\o"CurrentDocument"模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)和維持學(xué)生主動(dòng)探索學(xué)習(xí)，積極進(jìn)行發(fā)射思維 6\o"CurrentDocument"模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)苌鷦?dòng)，直觀地再現(xiàn)科學(xué)過程，探究規(guī)律性結(jié)論 7\o"CurrentDocument"有關(guān)于模擬實(shí)驗(yàn)在初中《科學(xué)》教學(xué)中的案例與應(yīng)用 8\o"CurrentDocument"作為引入新課的道具，吸引學(xué)生的注意 8\o"CurrentDocument"作為拓展新知識(shí)的輔助，有助于理解和掌握 8\o"CurrentDocument"作為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng) 9\o"CurrentDocument"注意和策略 12\o"CurrentDocument"對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再加工，更加符合教學(xué)目標(biāo) 12\o"CurrentDocument"準(zhǔn)確把握時(shí)間，合理安排上課內(nèi)容 13\o"CurrentDocument"結(jié)束語 13參考文獻(xiàn) 14致謝 14引言初中科學(xué)教材的分析二十世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，浙教版初中《科學(xué)》逐漸地顯現(xiàn)出它的勃勃生機(jī)，無窮魅力。在《科學(xué)》課程標(biāo)準(zhǔn)（7-9年級(jí)）中明確指出的基本理念是：面向全體學(xué)生、立足學(xué)生發(fā)展、體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)、突出科學(xué)探究和反映當(dāng)代科學(xué)成果，同時(shí)還提出了科學(xué)探究，科學(xué)知識(shí)與技能，科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀，科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系這個(gè)四方面的目標(biāo)?；谶@樣的理念，初中《科學(xué)》的教材對(duì)各領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容為科學(xué)探究，生命科學(xué)，物質(zhì)科學(xué)，地球、宇宙和空間科學(xué)，科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系這五個(gè)領(lǐng)域。并將這五個(gè)領(lǐng)域巧妙地進(jìn)行穿插，將物理，化學(xué)，生物，天文，地理各個(gè)部分知識(shí)融會(huì)貫通，綜合解釋生活中的科學(xué)現(xiàn)象。浙教版初中科學(xué)分為六冊(cè)書、二十四章內(nèi)容，其中配合以適當(dāng)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)和探究活動(dòng)，各部分的討論、思考加以貫穿，使學(xué)生們能在老師的指導(dǎo)下通過自主學(xué)習(xí)，科學(xué)探究獲得知識(shí)，掌握方法，提升情感。初中科學(xué)教材在小學(xué)科學(xué)教材的基礎(chǔ)上，加以貫穿應(yīng)用。更加注重對(duì)于科學(xué)現(xiàn)象的理解與應(yīng)用解釋，而對(duì)于之后的高中物理、化學(xué)、生物教材起到了墊腳石的扎實(shí)基礎(chǔ)作用。因此初中教材是貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)理性思維的一個(gè)重要過渡，起到了承上啟下的關(guān)鍵作用。教材是學(xué)習(xí)知識(shí)的載體。在初中科學(xué)教材中，科學(xué)的本質(zhì)貫穿其中。學(xué)生不僅要掌握科學(xué)知識(shí)，還要理解科學(xué)過程。換言之，可以在教師的引導(dǎo)啟發(fā)下，學(xué)生進(jìn)行討論，探究得出的規(guī)律性結(jié)論，是獲得知識(shí)的必經(jīng)之路。模擬實(shí)驗(yàn)的概念和方法所謂模擬實(shí)驗(yàn)，是指在研究工作中，由于在研究對(duì)象上不能或不允許進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)，為了獲得對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)。根據(jù)已知的事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)和一定的科學(xué)理論，設(shè)計(jì)和構(gòu)想出研究對(duì)象的模型，通過對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)，以獲取研究對(duì)象的信息和數(shù)據(jù)，這種實(shí)驗(yàn)就叫模擬實(shí)驗(yàn)①。筆者認(rèn)為，模擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用就是在教育教研活動(dòng)中，學(xué)生能夠逐步領(lǐng)會(huì)科學(xué)的本質(zhì)，形成科學(xué)的態(tài)度情感和價(jià)值取向，通過設(shè)計(jì)的一定的模型，加以理解其所包含的知識(shí)。①楊廷剛.初中生物教學(xué)中幾個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)研究及其改進(jìn)J］學(xué)生之友（初中版）20124:65模擬實(shí)驗(yàn)是根據(jù)相似性原理，用模型來代替研究對(duì)象，用類比的方式解釋其中的原理。模擬實(shí)驗(yàn)大致可分為計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)。前者是一種虛擬實(shí)驗(yàn)，利用多媒體計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，把一些抽象的、現(xiàn)實(shí)中不易或不可能觀察到的一些科學(xué)現(xiàn)象模擬出來。而后者是指在實(shí)驗(yàn)的過程中，通過替代的思想，借助實(shí)物，借助某種模型實(shí)體來模擬一些科學(xué)中的復(fù)雜現(xiàn)象，也將抽象的實(shí)物模擬出來，更加地具體化。本文著重介紹后者的模擬實(shí)驗(yàn)在初中科學(xué)中的應(yīng)用研究。譬如在地理方面，可以模擬地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，模擬月相的形成，在生物方面，可以模擬酸雨對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，模擬探究生男生女的機(jī)會(huì)，模擬保護(hù)色的形成過程，模擬嫁接等。因此在模擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)中可以看出，模擬物與實(shí)物兩者本質(zhì)相似。在初中科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)中，常常根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的屬性及過程感受，把模擬實(shí)驗(yàn)分為模型模擬實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象模擬實(shí)驗(yàn)、過程模擬實(shí)驗(yàn)、仿真模擬實(shí)驗(yàn)和探究模擬實(shí)驗(yàn)。換言之，模擬實(shí)驗(yàn)就是可以通過模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程，可以模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)象的形狀，可以模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)象的性質(zhì)，可以模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)象的特點(diǎn)等等。模擬實(shí)驗(yàn)把一些不一樣的復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物現(xiàn)象，轉(zhuǎn)換成實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或者課堂上可容納的實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，得到與研究對(duì)象相似的現(xiàn)象。資料中顯示，這種實(shí)際存在的研究對(duì)象叫“原型”，而模擬的“替代物”叫“模型”。因此初中科學(xué)中的原型和模型并沒有分界得很清楚。在實(shí)驗(yàn)研究中，實(shí)驗(yàn)手段只直接作用于模型，而不直接作用于原型，那是因?yàn)樵谠椭须y以操作觀察到其運(yùn)動(dòng)或者實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。由此可見，模擬實(shí)驗(yàn)是將模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類推到原型上去，以揭示研究對(duì)象的本質(zhì)和規(guī)律的一種研究方法。因此，正確掌握這種方法是至關(guān)重要的，在學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中，教師能夠熟練運(yùn)用這種方法，也是至關(guān)重要的。本文中涉及的模擬實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)物實(shí)驗(yàn)，并非是計(jì)算機(jī)上的虛擬模擬。實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象、測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)論，要經(jīng)過合理的推理、想象、正確的換算才能適用于真正的研究對(duì)象。人們無法直接感知的科學(xué)現(xiàn)象，通過模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜣D(zhuǎn)換到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或者課堂上，使之重現(xiàn)，給學(xué)生觀察，在濾去模擬實(shí)驗(yàn)中的不適用內(nèi)容時(shí)，就能得出真正的結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、直觀、簡(jiǎn)單、可靠、富有啟發(fā)性。作為初中科學(xué)的教師，應(yīng)努力創(chuàng)造條件，多做、做好模擬實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮模擬實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)優(yōu)勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)室或者課堂上才能將科學(xué)的本質(zhì)更進(jìn)一步的地體現(xiàn)出來，培養(yǎng)學(xué)生自主探究思考的能力。應(yīng)初中科學(xué)《標(biāo)準(zhǔn)》的要求，力求創(chuàng)建一門將科學(xué)作為一個(gè)整體、有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，合作交流，提升素質(zhì)的課程。模擬實(shí)驗(yàn)在《科學(xué)》教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)筆者在對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)的教育功能進(jìn)行研究時(shí)，淺陋認(rèn)為其在科學(xué)探究中的作用有以下幾點(diǎn)：八、、?模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軐⒊橄蟮难芯繉?duì)象具體化科學(xué)探究模擬實(shí)驗(yàn)主要指通過對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的部分控制，即控制變量法，通過實(shí)驗(yàn)過程來論證科學(xué)規(guī)律、科學(xué)原理和科學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。我們知道，科學(xué)探究的開展是如下進(jìn)行的，首先提出問題，進(jìn)行科學(xué)猜想，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行驗(yàn)證，其次思考與討論，最后得出結(jié)論，反思與拓展。那么，模擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，一般與探究實(shí)驗(yàn)的過程也相似。從實(shí)驗(yàn)形式上看，模擬實(shí)驗(yàn)似乎不是“實(shí)驗(yàn)”，它的操作過程不僅存在在課堂上，也可以存在在學(xué)生生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴中。它就像是發(fā)生在人們?nèi)粘Ｉ钪械囊患虑槟菢悠狡匠３?，在課堂上也只不過是讓學(xué)生做做游戲，或者作手工勞動(dòng)而已，真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”的這么一個(gè)形式。但是模擬實(shí)驗(yàn)恰恰能把復(fù)雜的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為理想的簡(jiǎn)單問題，使科學(xué)的本質(zhì)保留，突出其事物本質(zhì)產(chǎn)生的主要因素，排除次要和偶然因素的干擾，達(dá)到預(yù)想的目的。例如就像講解“水分子是由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子組成的”，學(xué)生對(duì)于微觀物質(zhì)世界如此抽象的事物，理解上有一定的困難，學(xué)生對(duì)于微觀世界如果沒有模擬物的存在，無法真切觀察到原型的樣子。這時(shí)候的模擬實(shí)驗(yàn)就如同干旱里的一場(chǎng)雨，用原子模型展示微觀的結(jié)構(gòu)，學(xué)生在此基礎(chǔ)上，理解起來就得心應(yīng)手，以便展開一系列關(guān)于原子分子的關(guān)系結(jié)構(gòu)的教學(xué)。在義務(wù)教育課程初中科學(xué)教材中不乏模擬實(shí)驗(yàn)資源，可以挖掘利用。教師在教學(xué)中運(yùn)用“模擬實(shí)驗(yàn)法”教學(xué)方法，可以有效地克服教師“滿堂灌”卻使學(xué)生不易理解的現(xiàn)象，在運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)法過程中，有利于學(xué)生這一主體的積極主動(dòng)參與。因此，在我們即將從事的教學(xué)工作中．模擬實(shí)驗(yàn)作為實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)有用的輔助教學(xué)手段，是一個(gè)值得我們思考的方向。模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)和維持學(xué)生主動(dòng)探索學(xué)習(xí)，積極進(jìn)行發(fā)射思維在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生的特殊需要，教育的特殊對(duì)象，以及特殊的條件往往會(huì)使模擬實(shí)驗(yàn)得以發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。課堂或者課外模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)転閷W(xué)生提供生動(dòng)的感性材料，學(xué)生在學(xué)習(xí)中認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，認(rèn)識(shí)科學(xué)規(guī)律，理解抽象知識(shí)，理解科學(xué)本質(zhì)更加容易。模擬實(shí)驗(yàn)也為邏輯推理所獲得的結(jié)論作出檢驗(yàn)。因此，在中學(xué)科學(xué)教學(xué)中．我們應(yīng)開動(dòng)腦筋，積極開發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)。例如教學(xué)設(shè)計(jì)中可以這樣展示。用多媒體在屏幕上顯示一個(gè)情境：暑假時(shí)，去海邊旅游。中午赤腳走在海邊的沙灘上，會(huì)覺得沙子很熱，當(dāng)跳進(jìn)海里時(shí)，覺得海水很涼。傍晚，再次來到海邊，卻發(fā)現(xiàn)沙子變涼了而海水卻很溫暖。由此我們不禁思考，為什么海水和沙子在同一時(shí)刻的溫度不一樣。由創(chuàng)設(shè)的情境提出問題，很自然地就會(huì)激發(fā)學(xué)生對(duì)可能的答案進(jìn)行猜測(cè)和思考。這是一種真實(shí)生活的情境，學(xué)生更加有所感觸和想法，這種真實(shí)模擬引出比熱的主題，可以鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維。筆者認(rèn)為模擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是課堂探究活動(dòng)的一個(gè)重要組成部分。但是有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示表明目前有許多老師普遍認(rèn)為模擬實(shí)驗(yàn)在初中科學(xué)教材中分量小，可做可不做，就是做也不會(huì)嚴(yán)格按照探究實(shí)驗(yàn)的步驟去做，頂多做做一些簡(jiǎn)單的探究活動(dòng)，也不會(huì)或者說沒有精力和時(shí)間在課外開展多余的自主探究活動(dòng)。于是，我們便要思索不做模擬實(shí)驗(yàn)的后果。眾所周知，一切生命物質(zhì)的變化，不僅受自身各種因素的影響，同時(shí)還受外界周圍環(huán)境諸因素的制約，許多現(xiàn)象、規(guī)律是很難直接表示的。而僅靠教師在課堂上說說、學(xué)生在課堂上看看已經(jīng)不能滿足學(xué)生的探究欲望，更不符合新課標(biāo)中“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的理念。因此，倡導(dǎo)模擬實(shí)驗(yàn)變得尤為重要，模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)，積極進(jìn)行發(fā)散思維。模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)苌鷦?dòng)，直觀地再現(xiàn)科學(xué)過程，探究規(guī)律性結(jié)論科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)通過直觀的呈現(xiàn)方式，使學(xué)生直接感知事物，這是語言所無法比擬的。另外，它能夠突破時(shí)間和空間的限制，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或者課堂上再現(xiàn)科學(xué)過程，這同樣是圖片等直觀教學(xué)手段所不能夠達(dá)到的。通過科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)也讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)事件的本質(zhì)及因果關(guān)系。在初中科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)的浮力中，當(dāng)躺在浴缸里感受到的人變輕了，從而引出是因?yàn)槭艿搅烁×Φ淖饔谩Ｔ谔骄俊案×εc物體排開水”的關(guān)系的時(shí)候，進(jìn)行控制變量法，多次地生動(dòng)直觀再現(xiàn)科學(xué)過程，進(jìn)而探究出規(guī)律性的結(jié)論，即阿基米德原理。模擬實(shí)驗(yàn)可以在相同的情況下重復(fù)進(jìn)行，以便驗(yàn)證結(jié)果的可靠性與有效性。在模擬實(shí)驗(yàn)理論假設(shè)正確，設(shè)計(jì)嚴(yán)密，操作嚴(yán)謹(jǐn)，經(jīng)過重復(fù)試驗(yàn)后所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就應(yīng)大致相同。這樣的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)論才是正確的，才能運(yùn)用到接下來的學(xué)習(xí)中。模擬實(shí)驗(yàn)不僅將人的感官無法直接感知的科學(xué)現(xiàn)象變換成實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和課堂上可容納的，而且也可以將人們可觀察的，可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)來研究，從而探索出更多的，更簡(jiǎn)潔的規(guī)律性結(jié)論。在實(shí)習(xí)過程中，能夠充分感受到模擬實(shí)驗(yàn)帶給學(xué)生課堂的生動(dòng)形象，更好地展開教學(xué)。有關(guān)于模擬實(shí)驗(yàn)在初中《科學(xué)》教學(xué)中的案例與應(yīng)用筆者在杭州公益中學(xué)進(jìn)行實(shí)習(xí)的過程中，在學(xué)習(xí)教學(xué)技能，班主任職能的過程中，時(shí)刻不忘觀察教師、學(xué)生對(duì)于模擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用。以下是筆者在杭州公益中學(xué)學(xué)習(xí)過程中所采用的教學(xué)策略：作為引入新課的道具，吸引學(xué)生的注意在課堂上，教師要盡可能的想辦法吸引學(xué)生的注意，將新課引入。要設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)就要遵循一定的模擬思路。例如，摩擦力的產(chǎn)生和方向的判斷之所以會(huì)成為一個(gè)難點(diǎn)，是因?yàn)檫@種現(xiàn)象的變化過于微小，人們無法感知。在《模擬摩擦力的產(chǎn)生與方向》中我們用易于發(fā)生形變的毛刷、海綿等物進(jìn)行放大模擬，就較好地解決了這個(gè)問題。在課堂上要引入摩擦力這個(gè)概念時(shí)，學(xué)生雖然有一定的想法，但是無法將其用語言表述出來。于是，教師在這里就起著非常重要的指導(dǎo)作用。筆者認(rèn)為可以這樣設(shè)計(jì)：在桌面上鋪一層毛巾，把毛刷有毛的一面放在下面，可以觀察到它沒有受到水平拉力或推力時(shí)，毛并沒有發(fā)生形變，學(xué)生可以觀察到并且想到此時(shí)沒有摩擦力的產(chǎn)生。用彈簧測(cè)力計(jì)去拉毛刷但保持毛刷的靜止，可觀察到毛刷上的毛發(fā)生了形變，借此再問學(xué)生是因?yàn)槭裁淳壒适姑⑸系拿l(fā)生了形變，學(xué)生就能說明是因?yàn)殪o摩擦力的產(chǎn)生，那么可以提問什么是靜摩擦力，什么是摩擦力。從而引出了新的內(nèi)容，吸引了學(xué)生的注意。而且通過放大，可以看出靜摩擦力的方向。以上像摩擦力這樣的內(nèi)容較難讓同學(xué)理解，教師運(yùn)用這種活動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)將小的變化加以放大，以此引入新課。模擬實(shí)驗(yàn)是吸引學(xué)生注意的良好方法。作為拓展新知識(shí)的輔助，有助于理解和掌握教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)往往都是費(fèi)盡心思。教師都希望自己設(shè)計(jì)的教學(xué)沒標(biāo)能夠適中，教學(xué)環(huán)節(jié)能夠啟發(fā)學(xué)生，能夠引起學(xué)生的注意力，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心。在開展教學(xué)活動(dòng)中，如果能很好的應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)這個(gè)資源寶庫(kù)，就能使課堂氣氛更加生動(dòng)，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)到知識(shí)，使寓教于樂達(dá)到又一個(gè)新的高峰。實(shí)習(xí)中，在由同一科學(xué)教師所執(zhí)教的兩個(gè)平行班初二（1）班和初二（2）班進(jìn)行教學(xué)，采用傳統(tǒng)方式和模擬實(shí)驗(yàn)共同進(jìn)行教學(xué)，具體情況如下：教學(xué)內(nèi)容《科學(xué)》七年級(jí)上，等高線地形圖教學(xué)過程教師布置了個(gè)任務(wù)，要求每組同學(xué)帶上至少一個(gè)紅薯或土豆。教師這邊也有個(gè)土豆，已經(jīng)用刀切下了半個(gè)。大家先看老師操作，接下來再自己動(dòng)手操作。老師將這半個(gè)土豆放在桌子上，然后與桌面平行的切成一片一片，每一片的厚度盡量相同。用竹簽垂直插入，并在桌面上放一張紙，使竹簽在紙上定位。在把最大的外圍輪廓用筆描下來，再把底下的一層去掉，然后描繪上面一層的輪廓……直到一組等高線畫完為止。在描繪的時(shí)候，要注意竹簽在紙上定位保持不變，邊說變做，老師在投影中進(jìn)行操作，請(qǐng)一位學(xué)生在黑板上投影下進(jìn)行繪圖，匯出等高線。學(xué)生跟著老師完成模擬實(shí)驗(yàn)。（教師要指導(dǎo)學(xué)生，注意安全）教師：完成后，觀察自己小組的等高線地形圖，并回答下列的問題：（1） 每一條等高線上各點(diǎn)的高度都相等嗎？（2） 每?jī)蓷l相鄰的等高線之間的高度差都一樣嗎？（3） 不同高度的等高線會(huì)不會(huì)交叉？（4） 等高線密集的地方，地形是陡坡還是緩坡？（5） 等高線稀疏的地方，地形是陡坡還是緩坡？整個(gè)的等高線地形圖的教學(xué)，生動(dòng)形象，易于理解和掌握。對(duì)于后面回答問題就更加綽綽有余。模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的如此之好，能夠更好拓展新的知識(shí)。探究教學(xué)是以解決問題的形式出現(xiàn)，那么在有意義的探究教學(xué)中，教師首先就必須把學(xué)生要學(xué)習(xí)的內(nèi)容巧妙地轉(zhuǎn)化為問題情境。通過以上的學(xué)習(xí)，學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)于等高線地形圖有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，更加好的理解其中的知識(shí)。其中的探究活動(dòng)既增加了學(xué)生的興趣，又很好的滿足了學(xué)生的好奇心和求知欲，豐富了課堂活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。同樣的模擬實(shí)驗(yàn)也存在，如“可樂瓶水火箭”實(shí)驗(yàn)，解決那些尚無簡(jiǎn)單有效的儀器可演示的實(shí)驗(yàn)，模擬實(shí)驗(yàn)法法則成了一種重要的輔助手段。激勵(lì)，喚醒和鼓舞的教學(xué)藝術(shù)會(huì)使每個(gè)學(xué)生都體會(huì)到成功的喜悅，產(chǎn)生積極向上的情感態(tài)度。在學(xué)生獲得應(yīng)有的知識(shí)的同時(shí)，通過模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋嗟恼莆招碌闹R(shí)，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展，更加可以滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。作為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)以下的是在杭州公益中學(xué)實(shí)習(xí)的時(shí)候教學(xué)時(shí)的所用的教學(xué)設(shè)計(jì)如下：基于課程標(biāo)準(zhǔn)的《大氣的壓強(qiáng)》的教學(xué)設(shè)計(jì)［教材分析］學(xué)習(xí)線索本節(jié)教學(xué)內(nèi)容取材于八年級(jí)上冊(cè)教材第二章第三節(jié)——大氣的壓強(qiáng)，在學(xué)習(xí)時(shí)中，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)例感受到大氣壓的存在，學(xué)生能夠利用空盒氣壓計(jì)和水銀氣壓計(jì)測(cè)定大氣壓數(shù)值。其次，要求學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)感知?dú)怏w、液體流速與壓強(qiáng)的定性關(guān)系；讓學(xué)生通過活動(dòng)自己動(dòng)手探究，嘗試解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，從而得出流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系（伯努利方程）。進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí)。知識(shí)脈絡(luò)它為學(xué)生宏觀上建構(gòu)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生了解大氣壓強(qiáng)的特點(diǎn)的欲望，同時(shí)也為后面幾節(jié)內(nèi)容大氣壓與人類生活，降水等的學(xué)習(xí)拉開序幕，對(duì)大氣資源的利用和保護(hù)作好鋪墊。［學(xué)情分析］一思維特點(diǎn)八年級(jí)學(xué)生正處于有具體形象思維向抽象思維的過渡階段，并且通過七年級(jí)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步學(xué)會(huì)了比較、歸納等的科學(xué)思維方法。但是，學(xué)生綜合運(yùn)用科學(xué)思維方法的能力不強(qiáng)。為此，教師在教學(xué)活動(dòng)中，要做好引導(dǎo)工作，幫助學(xué)生完善知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。二已有認(rèn)知在此之前，學(xué)生對(duì)于水的分布內(nèi)容已有了一定的生活經(jīng)驗(yàn)的積累和小學(xué)科學(xué)課程的接觸，對(duì)于水循環(huán)也有一定的感性認(rèn)識(shí)，但是理論知識(shí)又相對(duì)比較薄弱。因此，本課的學(xué)習(xí)應(yīng)從實(shí)際生活入手，層層深入，引導(dǎo)學(xué)生逐步推進(jìn)對(duì)水循環(huán)理論知識(shí)的理解。［教學(xué)目標(biāo)］基于科學(xué)新課程三維目標(biāo)：1、能列舉證明大氣壓存在的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能用大氣壓解釋有關(guān)現(xiàn)象。2、能說出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值，說出測(cè)量大氣壓的工具：水銀壓強(qiáng)計(jì)和空盒壓強(qiáng)計(jì)。3、能說出氣體和液體的流速與壓之間的關(guān)系：流速越大，壓強(qiáng)越小。并能用這一關(guān)系解釋有關(guān)現(xiàn)象。［教學(xué)重難點(diǎn)］重點(diǎn)：1、氣壓的觀測(cè)2、大氣壓存在的證明3、氣體和液體的流速與壓強(qiáng)的關(guān)系難點(diǎn)：1、大氣壓的大小2、氣體和液體的流速與壓強(qiáng)的關(guān)系［教學(xué)方法］模擬實(shí)驗(yàn)法，問題引導(dǎo)法，輔助圖片展示法、師生對(duì)話法等教學(xué)方法。［教學(xué)過程］（一）大氣壓的存在［實(shí)驗(yàn)引入］1、器材：一杯水（染成紅色），一個(gè)空杯，一個(gè)膠頭（或橡皮套），一根玻璃管（兩端開口，粗細(xì)均勻，長(zhǎng)20cm，內(nèi)徑約5?10mm均可）2、演示過程1） ．出示玻璃管，將空杯置于管的正下方，然后向管內(nèi)倒水，可看到水從管底流出。2） ．左手拿管，并且用食指緊緊堵住玻璃管的下端，仍然向管內(nèi)注入水，至滿。3） ．教師提問：為什么水不會(huì)從下面流出？學(xué)生微笑，齊答：因?yàn)楣艿妆皇种付伦×?。筆者肯定學(xué)生的回答，并指出：由于管底被手指堵住，所以手指對(duì)管內(nèi)的水產(chǎn)生向上的壓強(qiáng)，支承住了水柱。接著置疑：若此時(shí)將管倒拿，使其開口端朝下，水會(huì)不會(huì)流出？學(xué)生紛紛猜測(cè)，形成懸念。4） ．左手拿管不變，同時(shí)用右手中指抵住玻璃管的上口，然后將管倒置，（倒置過程中，手指不要松開）。5） ．接著故意緩慢移開右手指，使下面的管口露出。這時(shí)可見紅色水柱并沒有流出來！學(xué)生大吃一驚！教師自言自語：咦，為什么水沒有流出來呢？（可用左手倒拿著管，夸張地放到眼底瞧一瞧）難道管里的水突然沒有了重力嗎？難道是老師會(huì)氣功，‘發(fā)功'將管內(nèi)的水吸住了嗎？學(xué)生輕笑，同時(shí)產(chǎn)生了想獲知正確答案的強(qiáng)烈欲望。6） ．啟發(fā)：雖然我們看不見管口有物堵住它，但管口附近是不是任何物體都沒有呢？學(xué)生茅塞頓開 有空氣存在。因勢(shì)利導(dǎo)：在管口四周存在著我們看不見的大量空氣，這些氣體起到了手指的作用，堵住了管口，使管內(nèi)的水竟然無可奈何地呆在里面。這說明了這些大氣對(duì)管底的水面有向上的壓強(qiáng)，支承著水柱。7）這時(shí)，仍有學(xué)生半信半疑，可進(jìn)一步說明：因?yàn)楝F(xiàn)在管內(nèi)的水只有下面受到了大氣壓強(qiáng)的支承作用，所以很難流出；但如果同時(shí)有大氣作用在管的上水面，那么上、下作用的氣壓相互抵消，水就會(huì)在重力作用下流出來。8）松開左手食指，水應(yīng)聲落下。（學(xué)生開始相信大氣有壓強(qiáng)）9）改用膠頭，套住玻璃管的一端，再做一遍，同樣獲得滿意效果。［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］探究大氣壓強(qiáng)是否向各個(gè)方向都有．向上.玻璃杯裝滿水用紙片擋住，倒立玻璃杯，紙片不脫落，如圖1.說明向上有大氣壓．向下.將剝了殼的熟雞蛋塞住剛燒過酒精棉球的廣口瓶口，很快雞蛋就被壓進(jìn)廣口瓶中.說明向下有大氣壓.猜想向左、向往是否也有大氣壓，如何證實(shí)？（讓學(xué)生自己證實(shí)）通過上述演示實(shí)驗(yàn)及日常生活經(jīng)驗(yàn)得知——在氣體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng).［解釋］圖2－14、2－15、2－16（學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)體會(huì)吸盤的作用）倘若沒有大氣壓強(qiáng)作用在液體的表面，各種液體就不可能被抽吸起來。從這個(gè)含義上講，一切抽吸液體的過程，其實(shí)都是大氣壓強(qiáng)將液體“壓”上來的過程.［演示實(shí)驗(yàn)］抽出可樂瓶中的氣體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：可樂瓶變癟實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氣體向各個(gè)方向上都有壓強(qiáng)［設(shè)問］大氣壓確實(shí)是存在的，而且各個(gè)方向上都有壓強(qiáng)。那么大氣壓究竟有多大呢？［演示］馬德堡半球?qū)嶒?yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩個(gè)半球需用很大的力才能拉開提出疑問：是什么力使兩個(gè)半球合得那么攏？討論后得出：是大氣的壓力把兩個(gè)半球緊緊壓在一起的，進(jìn)而讓學(xué)生確信大氣壓的存在。因?yàn)榈厍蛑車拇髿馐艿降厍虻奈?，即大氣也受到重力的作用，所以大氣?duì)浸在其內(nèi)的物體就有壓力、壓強(qiáng)。如果半球內(nèi)為真空，那么要拉開半球需要的力約為7065牛。馬德堡半球?qū)嶒?yàn)證明了大氣壓的存在，而且說明大氣壓是很大的。［閱讀］人體中的“馬德堡半球”（二）大氣壓的大小大氣壓的大小跟我們的生活密切相關(guān)，我們應(yīng)該知道大氣壓的測(cè)量方法。1、 大氣壓的大小可以用空盒氣壓計(jì)或水銀氣壓計(jì)進(jìn)行測(cè)量。［出示］空盒壓強(qiáng)計(jì)（或叫金屬盒壓強(qiáng)計(jì)、無液壓強(qiáng)計(jì)）觀察：其上有兩行刻度，一行以百帕為單位，一行以毫米汞柱為單位。說明它的原理和構(gòu)造。［出示］水銀壓強(qiáng)計(jì)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)：托里拆利實(shí)驗(yàn)一一進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說明、數(shù)據(jù)讀數(shù)和分析，大氣壓支持著玻璃管中的水銀柱。當(dāng)大氣壓發(fā)生變化的時(shí)候，水銀柱的高度會(huì)發(fā)生變化。從中說明水銀壓強(qiáng)計(jì)的原理。［簡(jiǎn)單比較］：兩種壓強(qiáng)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)2、 大氣壓的變化：1） 大氣壓的大小與大氣的密度有關(guān)－－解釋：大氣壓的產(chǎn)生是由于大氣有重力。2） 大氣壓的大小隨著高度的增加而減?。忉專捍髿獾拿芏入S著高度而減小。實(shí)例：高山上氣壓很低。有些登山運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)入高山地區(qū)后，會(huì)發(fā)生高山病。高山病的癥狀差別很大，包括：頭暈、頭痛、耳鳴、惡心、嘔吐、脈搏和呼吸加速、四肢麻木等。每個(gè)人的反應(yīng)隨一系列的條件而不同，主要決定于訓(xùn)練的程度和海拔高度的轉(zhuǎn)變速度等。登山運(yùn)動(dòng)員初次迅速攀登很高的山峰時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象：睡眠不好，全身感覺不舒服，軟弱無力，懶散和情緒低落，動(dòng)作協(xié)調(diào)性差。呼吸系統(tǒng)的癥狀是：氣喘，時(shí)常感到空氣不足，睡眠時(shí)發(fā)生周期性的呼吸停頓，夜間感到窒息發(fā)悶。由于心臟血管系統(tǒng)機(jī)能狀況變化引起頭暈、鼻出血、耳鳴和血管跳動(dòng)的感覺，皮膚和粘膜變得青紫或蒼白，常常惡心和嘔吐。嚴(yán)重的會(huì)陷入昏迷、甚至死亡。高山病的主要原因是高山地區(qū)空氣稀薄，大氣壓低，人們呼吸時(shí)吸入的氧氣的分壓也低，造成肺泡中的氧分壓降低，血液中含氧量減少。平原地區(qū)的青年人在高山地區(qū)居住一段時(shí)間后，對(duì)高山氣候的適應(yīng)能力和缺氧的抵抗能力都會(huì)提高。一般地說，高山病的急性癥狀就會(huì)逐漸減輕，以至消失。身體健康的人和訓(xùn)練有素的登山運(yùn)動(dòng)員對(duì)高山氣候的適應(yīng)能力也強(qiáng)。3在海平面附近，大氣壓的數(shù)值接近1.01X105帕（760毫米汞柱）規(guī)定：這個(gè)大氣壓值稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。［討論］要求簡(jiǎn)單地運(yùn)用液體壓強(qiáng)公式進(jìn)行計(jì)算。并與磚的壓強(qiáng)進(jìn)行比較。［問題］這么大的壓強(qiáng)，我們?yōu)槭裁礇]有受壓的感覺?－－解釋：人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，人的體內(nèi)也有壓強(qiáng)，它抗衡著體外的大氣壓。［板書設(shè)計(jì)］略又例如那個(gè)地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，月相知識(shí)，教師可以很簡(jiǎn)單的準(zhǔn)備籃球和乒乓球，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)物面前，可以將抽象的原理具體化，更有利于理解和掌握新知識(shí)。此時(shí)的籃球或者乒乓球是模型，或者地球儀也是一種模型，在地球太陽(yáng)這些原型無法觀察其自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)的情況下，運(yùn)用相似性原理，進(jìn)行大范圍的縮小，類似的得出一定的簡(jiǎn)單規(guī)律。這種模擬實(shí)驗(yàn)也就更加能夠鍛煉學(xué)生的想象能力，作為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，更加鍛煉學(xué)生舉一反三的能力。提出問題，引出猜想會(huì)激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)愿望，激發(fā)認(rèn)識(shí)的沖動(dòng)性和思維的活躍性，有利于開發(fā)學(xué)生的求異思維、發(fā)散思維和創(chuàng)造思維。因此，教師加以引導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，使學(xué)生產(chǎn)生相應(yīng)的問題意識(shí)，才能著手探索和解決問題。注意和策略模擬實(shí)驗(yàn)在達(dá)到預(yù)想目的后，有必要深入分析它的不足之處。在掌握其不足之處之后，才能避免犯一些錯(cuò)誤，才能更好的做出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，出現(xiàn)理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。換言之，因?yàn)槟M實(shí)驗(yàn)只能模擬研究對(duì)象的某些特征，而不能完全顯示研究對(duì)象的性質(zhì)。在初中科學(xué)教學(xué)中，由于受到材料準(zhǔn)備和安全因素等的制約，很多活動(dòng)很難直接完成其探究，甚至有的活動(dòng)不可能實(shí)施。科學(xué)所研究的對(duì)象，大至宇宙、星球，小至分子、原予、電子，研究他們都有一定的條件，物理實(shí)驗(yàn)室的大小、實(shí)驗(yàn)手段、儀器裝置都有一定的限制，不可能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或者課堂上重現(xiàn)所有的科學(xué)現(xiàn)象。況且初中學(xué)生的理解也是有限的。因此，教師在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要積極專研教材，注重材料的選擇和教學(xué)方法的改進(jìn)。分析這些不足之處是非常必要的，這樣才能避免由于模擬的不完整而引起錯(cuò)覺，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入不必要的誤區(qū)。4.1對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再加工，更加符合教學(xué)目標(biāo)模擬實(shí)驗(yàn)有助于開展課堂內(nèi)外的探究活動(dòng)，是有很多的好處和優(yōu)勢(shì)，但是教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h選、整理，不要一股腦兒地完全搬用模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法。無論好壞都運(yùn)用，這樣反而會(huì)適得其反。當(dāng)然，在模仿科學(xué)家的探究過程進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，并不需要完全按照科學(xué)家的要求完全一樣，也沒有必要，既復(fù)雜又無意義。所以，在學(xué)習(xí)該教學(xué)內(nèi)容有關(guān)時(shí)，教師便要提前對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行加工整理，刪減掉與學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容無關(guān)的，簡(jiǎn)化操作難度大的，使整個(gè)探究性學(xué)習(xí)符合初中學(xué)生的理解水平、探究水平，并完成預(yù)先設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)，解除不必要的、繁瑣的工作，又可以使教學(xué)效率提高。準(zhǔn)確把握時(shí)間，合理安排上課內(nèi)容初中模擬實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)“模型”和“原型”對(duì)象的相似性原理，通過模擬的方式來創(chuàng)建模型對(duì)象，并對(duì)模型對(duì)象的實(shí)際情況及其過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，完成探究活動(dòng)，從而建構(gòu)相關(guān)科學(xué)知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。模擬實(shí)驗(yàn)在課外，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以有較多充裕的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐，但是課堂上為了完成每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，教師應(yīng)該準(zhǔn)確把握課堂時(shí)間，合理安排上課內(nèi)容。不要一股腦兒認(rèn)為模擬實(shí)驗(yàn)好，就通通運(yùn)用進(jìn)去，這樣完全違背了探究活動(dòng)的主旨。所以合理運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)就成為科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中種重要的探究方法。在課堂時(shí)間的控制上，教師要在娛樂中使學(xué)生學(xué)到知識(shí)和技能，懂得把握輕重，合理安排上課內(nèi)容。結(jié)束語科學(xué)探究教學(xué)實(shí)質(zhì)上是一種模擬性的科學(xué)研究活動(dòng)，它是在創(chuàng)造一種智力和社會(huì)