黄碧燕

摘要：在科学学习中，学生对“透明物质”及其相关变化常常难以理解、难以记忆。在教学实践中，根据不同的“透明物质”各自的特点，利用相关教具将其可视化，使小学生对“透明物质”可以更加容易地感知、理解和记忆，提高他们的学习兴趣和积极性，同时发展他们的观察能力和想象能力。

关键词：小学科学;透明物质;可视化;教具;策略

2016年9月，教育部于北京师范大学举行了中国学生发展核心素养研究成果发布会，确定了六大核心素养的内容，其中的科学精神和实践创新充分体现了科学类学科的重要性。深圳于2014年提出了具有深圳特色的八大素养，其中的“学习素养”“创新素养”和“信息素养”，则体现了深圳对科学信息类课程的重视。本文以《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》（以下简称“课标”）为指导，立足课堂，重视探究和实践，致力于提升小学生的科学素养。

一、问题的提出

在小学科学教学过程中，我们不难发现，小学生对肉眼不可见的“透明物质”及其相关变化（如引力的作用、声音的传播、热传递等）的学习总是处于难以理解或短暂性理解但不容易识记的状态。因此，小学生对“透明物质”的认识和概念建立，常常是教学过程中的难点。如何将“透明物质”可视化，达到简化小学生知识构建过程的目的，是值得小学科学教师研究的重要课题。

二、原因分析

小学生的逻辑思维能力尚未形成，空间想象能力不足，构建思维能力有限，对物质的认知经验较少，他们对肉眼看不见、伸手摸不着的“透明物质”难以理解，对其趋势变化更是无从想象、难以预测，学习效果可想而知。

三、解决思路

课标明确指出，小学科学是一门综合性和实践性的学科，除了理论学习，实验探究也是教学中非常重要的环节，理论给实验以指导，实验给理论以演示和验证，二者相辅相成。这就要求我们在语言讲授之外，还要辅助以相关的探究活动，在此过程中，教具必不可少。同时，心理学认为，人的感知觉是人类认识世界的基本方式。在以形象思维为主要思维方式的小学生中，若能借助多种感知觉方式，先把对具体事物的认知转化成与具体事物相关的感性认识，再把感性认识转化为抽象、概括的理性认识，无疑可以提高小学生的学习效率。

在“透明物质”的教学中，教师如果能配合合适的教具演示或实践操作，将“透明物质”可视化，很多看不见、摸不着的概念便可具体化、直观化、形象化，使小学生可以更加容易地有所感知、理解和记忆，提高他们的学习兴趣和积极性，同时增强他们的观察能力和想象能力。

四、“透明物质”可视化的策略

根据不同的“透明物質”各自的特点，本文进行了相关教具的制作及应用，总结出以下“透明物质”可视化的策略。

（一）电子虚拟可视化

随着信息科技的日益发展，信息技术手段在教学中的运用逐渐广泛，除了常见的照片、视频外，还可利用几何画板、3D One等模型制作软件，可将“透明物质”相关的动态演变过程通过虚拟模型的方式呈现，有条件的还可使用AR虚拟现实技术虚拟相关环境。当小学生置身于虚拟环境中，多维的画面感将强烈刺激其视觉感官。通过打开视觉通道让小学生对“透明物质”的存在产生更真实的体验，从而简化及强化他们对知识的理解，并建立相关概念。例如，空气流动实验、自然界中的水循环等过程，如能通过AR技术，用简短又真实的画面展现空气的流动形成风和自然界中水的三态变化，就能让小学生清晰明确地理解相关知识点，建立正确的知识表征，并且留下深刻记忆。

（二）模拟曲线可视化

引力、磁力等力的相互作用，曾经一直困扰着科学家们百思不得其解。看似没有接触，却真实地在发生作用，是什么使其产生力的作用？直到科学家们将这透明的物质定义为场。在“场”的定义出现后，许多问题也迎刃而解。在教学中，场的曲线变化除了可利用电子虚拟图像直观呈现之外，如何利用实物教具体现也是值得探究的。以引力为例，在科普中国的网站上，我们看到采用物体在海绵上放置时产生凹陷模拟引力波的例子。然而在课堂探究中，模拟星体运动所需要的巨大海绵是我们难以获取的。为了能形成空间变化，同时承受“星体”运动，我们可以利用水平悬空的布料来模拟初始状态的“场”。考虑到场的恢复，教师在制作教具时可采用弹性较好的莱卡等弹性布料来代替海绵。在受到物体质量的影响后，初始状态的平面布料将产生凹陷，形成相应的空间变化。物体质量越大，凹陷的程度越大，表示其产生的引力也越大。当静止的物体进入后，它们会随着曲面变化相互靠近，即可模拟引力间的相互作用;当具有初速度且质量较小的物体进入后，根据初始运动方向和速度大小的不同，物体可能会呈现曲线环绕或逃离区域的情况，即小天体被中心天体吸引后绕中心天体公转或飞出此区域。再如磁体的磁场线，教学中可用大小合适的透明方盒装入适量的碎铁屑，利用方盒将碎铁屑与磁体相隔，两者贴近后把方盒稍作震动，碎铁屑便可展现磁体磁场线的大致分布情况，磁场线越密集的地方，说明磁力越大，越稀疏的地方，则说明磁力越小。

（三）颜色渐变可视化

心理学研究表明，不同的颜色给人的感官刺激不同，变化中的颜色更能引起人的注意。在生活实践中，我们也发现小学生对会变色的事物往往具有更大的兴趣。利用这一点，我们可以通过教具将“透明物质”的变化转化为可见颜色的变化。例如热的概念建立，我们可以通过热传感器将物体具备的热量通过不同的颜色投射出来，直观呈现。再如《热是怎样传递的》一课中，教材中采用涂有蜡的金属圆片，当固体蜡受热逐渐熔化，则可体现热的传递。但由于蜡的颜色较浅，为了让实验现象能更加容易引起小学生的注意，我们可采用变温油墨替换原来的蜡，改进相关教具。利用变温油墨受热变色的特点，热传递的过程更容易给小学生留下深刻的印象。另外，生活中的变色杯，也是常见的、易得的因热传递产生变色现象的例子。

（四）运动轨迹可视化

利用运动的物体展现“透明物质”的动态变化，也不失为吸引学生注意的好办法。声音是与生活息息相关的“透明物质”之一，它可通过固体、液体、气体等物质的震动传播到我们的鼓膜上，而后传导到我们的大脑中。例如《声音是怎样传播的》一课中，如何呈现鼓膜产生的震动呢？我们可以把具有弹性的薄膜套在中空圆柱体上（无上下底面），并在薄膜中央粘贴一小片反光片，叠加光反射原理，制成声音反光镜。当在薄膜旁边产生声源，通过激光和反光片将声源的震动反射到屏幕或墙上，我们就可以看到相应的震动轨迹，并且我们还可以发现：不同的声音所产生的震动轨迹是不同的。在这样的教具演示和操作下，小学生对声音的震动无疑会产生新的认识和深深的兴趣。

五、结语

简而言之，教师可在遵循小学生思维发展规律的基础上，根据不同“透明物质”及其相关变化各自的特点，在教学实践中采用不同的可视化策略，通过相应的教具演示或操作将其可视化，从而刺激小学生的视觉通道，让小学生对“透明物质”建立多感官连接，简化及强化他们对知识的感知、理解和记忆，从而达到更好的教学效果。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.

[2] 张二庆，乔建生.小学科学课程与教学论[M].北京：北京师范大学出版社，2016.

[3] 王振宏，李彩娜.教育心理学[M].北京：高等教育出版社，2011.

（责任编辑：奚春皓）