改造火山实验装置，揭开火山神秘面纱
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摘 要：火山是一种常见的地貌形态，该内容属于小学科学地球与宇宙科学领域。在日常教学中总是出现学生未能真正揭开火山神秘面纱，达成了解火山喷发形成的原因教学目标。通过对模拟实验装置改造，达成模拟更真实，成因可视化的创新价值。进而帮助学生自我纠正原有对火山喷发成因的错误认识，自主建构正确的认识，一举拿下学生无法自主建构火山喷发成因的难题。
关键词：火山 实验装置 改造
火山是一种常见的地貌形态，该内容属于小学科学地球与宇宙科学领域。在2017年版《小学科学课程标准》的学习内容14.5中提到“知道地壳运动是地震、火山喷发等自然现象形成的原因”，同时建议“利用图片和视频资料，或通过模拟实验，初步了解地震和火山喷发形成的原因”[1]。作为学生学习的内容，在日常教学中总是出现学生未能真正揭开火山神秘面纱，达成了解火山喷发形成的原因教学目标。
一、问题分析。
现有的教材中，对火山喷发模拟实验的做法：如苏教版教材和青岛版教材的模拟火山做法大同小异，主要是通过对铁盒中的番茄酱加热，观察土豆泥表面产生的现象。
冀教版教材采用的模拟实验，它是通过醋与苏打反映，从而观察瓶子内部产生的现象，进而联想到火山爆发的景象，最终根据现象推测火山爆发的原因。
二、存在弊端。
通过对比观察、实践操作和现象分析，我们发现上述做法中至少存在两大弊端：
1.苏教版和青岛版虽然可以看到番茄酱从土豆泥上部最薄的位置喷发出来，喷发的过程现象明显，但土豆泥内部的番茄酱在受热过程中产生了什么样的现象无从得知，而且在此过程中无法直观看到土豆泥内部的番茄酱在受热过程中温度发生的变化，从而造成不利于学生利用实现现象进行分析、推测得出火山喷发的原因。
2.冀教版可以直观看到瓶子内部醋和干苏打产生化学反应过程中产生的现象，但整个模拟实验不够真实，不利于学生将模拟实验与现实生活中火山喷发建立起直接联系，同时更不利于学生自主建构火山喷发成因概念。
三、装置改造。
为了更好解决上述弊端，揭开火山神秘面纱，突破学生自主建构火山成因的难点问题，可以对实验装置进行改进。该装置的改进利用了发明创造技法中的迁移法，将微波炉结构中有一个可视窗口，数显中可以显示时间的功能迁移到火山模拟实验装置中。
（一）装置实践应用
环节一：执教者让学生自己先跟现象对话，将加热前和加热过程中所看到的现象进行梳理和对比，自己尝试概括出从现象中有什么发现;紧接着在小组内部轮流交流，让学生与学生之间在小组内部进行对话，在对话中让学生一方面将发现尽可能梳理和补充完整，另一方面让学生学会在同伴对话中学会批判性思考伙伴的思维的角度与自己的异同点，培养学生批判性思维能力。
环节二：执教者在各组内部轮流分享完毕后，请各个小组进行分享交流，在交流中搭建小组与小组之间对话的平台，让学生的思维再次碰撞。当学生相互交流观察到的现象过程中，随着交流的深入，让学生自己开始尝试分析造成火山喷发的原因——高温、高压。
该装置的使用中，不仅有利于学生自主观察，也教会学生掌握透过现象看科学本质的研究方法，同时，自我纠正原有对火山喷发成因的错误认识，自主建构正确的认识，一举拿下学生无法自主建构火山喷发成因的难题。
（二）装置的创新点
1.模拟更真实。
在模拟实践过程中，火山堆由原来的土豆泥变为土壤，土壤随处可取，在土壤中还会有一些腐殖质、如蚂蚁、千足虫之类的小动物，当在对番茄酱模拟的岩浆进行加热过程中，有部分学生会发现小动物较为急躁的爬行，有的会闻到来自火山堆内部散发出来的气味，有的还会看到火山内部岩浆涌动的样子，喷发前“火山口”位置震动变化过程等。这些现象有助于学生与生活实际建立真实联系，小动物因为感受到土壤温度在升高，“火山口”位置在震动引起周边土壤震动变得焦躁不安，让学生深刻理解为什么地震发生前家禽高飞，不吃食，不进窝，猫狗狂叫不安等;“火山口”上下震动让学生明白火山喷发也会引起地震;从“火山口”散发出来的“烟”有助于学生理解火山喷发时伴随的浓烟对周边环境的影响。该装置的使用，让整个模式实验更具真实性，让学生更容易与生活中火山喷发产生的一些现象建立起联系。
2.成因可视化。
火山喷发成因对学生而言显得抽象，通过装置应用实践，我们发现该装置将成因可视化问题轻松化解。装置上的可视窗，可以让学生清晰看到火山堆内部“岩浆”在密闭空间中，随着温度不断升高，“岩浆”如何活动。“岩浆”剧烈活动现象发生的原因在于温度的不断升高，密闭空间内“岩浆”体积发生变化，体积变化的发现得益于可视窗的设置，同时剧烈活动的发现也是因为可视窗。有了可视窗，再配合数显温度计的使用，让学生直观看到在“岩浆”活动不是很剧烈前，溫度处于较低位置，随着温度的不断升高，“岩浆”活动越来越剧烈，如此一来，让学生自主建构起因为温度越来越高，密闭空间内压强增大，“火山堆”内部需要将能量释放，因此，在“火山堆”最薄弱的口的位置出现了火山喷发的现象。通过该装置的使用，完美帮助学生将火山喷发成因问题进行突破，揭开火山神秘的面纱。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部制定. 义务教育小学科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2017：1-98.
[2]义务教育课程标准实验教科书科学六年级（上册）[M].江苏：江苏凤凰教育出版社，2003：1-82.
[3]义务教育课程标准实验教科书科学五年级（上册）[M].青岛：青岛出版社，2017：1-76.
[4]义务教育课程标准实验教科书科学五年级（上册）[M].河北：河北人民出版社，2017：1-76.
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