讓學(xué)生經(jīng)歷模型建構(gòu)過程

〔摘 要〕 模型建構(gòu)是小學(xué)科學(xué)思維的重要組成部分。在以往科學(xué)教學(xué)活動組織過程中，課堂講解過于抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)相對被動，缺少對高階思維的培養(yǎng)與鍛煉，影響了學(xué)生科學(xué)思維的建立與發(fā)展?；谀Ｐ徒?gòu)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)，要擺脫以往科學(xué)課堂活動組織形式，以學(xué)生學(xué)情為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)歷、事實經(jīng)驗等創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生在探究學(xué)習(xí)、實踐應(yīng)用過程中，經(jīng)歷模型建構(gòu)的過程，從而實現(xiàn)拓展學(xué)生科學(xué)思維的目標(biāo)。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；模型建構(gòu)；科學(xué)思維

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 01 007-009

模型建構(gòu)是科學(xué)思維的重要組成部分，與推理論證、創(chuàng)新思維等共同構(gòu)成科學(xué)思維。模型建構(gòu)包含科學(xué)模型、數(shù)字模型、物理模型?；谀Ｐ徒?gòu)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動，要充分尊重事實經(jīng)驗，通過多樣化的課堂探究、課堂實踐，讓學(xué)生感知模型、認(rèn)識模型、建構(gòu)模型、運用模型，對科學(xué)現(xiàn)象、事物等結(jié)構(gòu)、關(guān)系變化進(jìn)行解釋，在具體實踐過程中加深學(xué)生對科學(xué)知識的認(rèn)知，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

一、基于模型建構(gòu)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)價值分析

模型建構(gòu)思維作為小學(xué)生科學(xué)思維的重要組成部分，具有明顯的高階性、漸進(jìn)性、技藝性以及應(yīng)用性特征?；谀Ｐ徒?gòu)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)，將科學(xué)知識、解決問題能力、科學(xué)素質(zhì)等有機(jī)融合起來，在具體活動組織過程中，學(xué)生借助上述知識、技能等能夠解決不同場景中的問題，在解決問題過程中建構(gòu)模型、運用模型?？梢?，基于模型建構(gòu)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動，能將傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)中的隱性思維模型以具體化、形象化的形式呈現(xiàn)出來，使學(xué)生能夠“看到”科學(xué)現(xiàn)象，更加深刻地理解科學(xué)概念，加深學(xué)生對科學(xué)知識的印象。不僅如此，在模型建構(gòu)的過程中，學(xué)生還能夠逐漸改變被動學(xué)習(xí)模式，以探究模式、綜合實踐活動為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生主動融入科學(xué)探究活動，在多樣化的實踐活動中，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、善于思考、敢于提問的科學(xué)精神。再者，經(jīng)歷模型建構(gòu)發(fā)展科學(xué)思維的過程也是培養(yǎng)學(xué)生高階思維的過程。高階思維是學(xué)生解決問題的關(guān)鍵思維，經(jīng)歷模型建構(gòu)的過程，學(xué)生的知識梳理、遷移、應(yīng)用、實踐能力都會獲得一定程度的提升，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力，進(jìn)而帶動學(xué)生科學(xué)思維乃至核心素養(yǎng)的提升。

二、基于模型建構(gòu)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略分析

小學(xué)科學(xué)課堂上幫助學(xué)生“建?！笔欠浅Ｖ匾摹Ｒ酝茖W(xué)教學(xué)中，教師的目標(biāo)集中在教材知識的傳授，往往按部就班地講解課本知識，或照本宣科，或進(jìn)行簡單的師生問答。此種模式下，學(xué)生很難理解一些復(fù)雜的科學(xué)概念，特別是隨著年級的升高，很多學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了畏難心理，導(dǎo)致科學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量下降，學(xué)生思維的培養(yǎng)也達(dá)不到理想狀態(tài)。模型建構(gòu)的過程就是學(xué)生學(xué)習(xí)、理解、遷移、應(yīng)用的過程，也是學(xué)生科學(xué)思維逐漸建立、提升的過程。

（一）情境導(dǎo)入，感知模型

在學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)過程中，情境創(chuàng)設(shè)是最為基礎(chǔ)，也是最為關(guān)鍵的教學(xué)環(huán)節(jié)。模型的建立，最重要的就是要選擇良好的情境創(chuàng)設(shè)方式，以情境創(chuàng)設(shè)調(diào)動學(xué)生參與科學(xué)活動的積極性，喚醒學(xué)生的科學(xué)知識經(jīng)歷，使學(xué)生積極融入課堂活動，引導(dǎo)學(xué)生逐漸建立知識模型，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。導(dǎo)入環(huán)節(jié)的情境創(chuàng)設(shè)可以借助多媒體等教學(xué)工具，營造輕松、趣味的學(xué)習(xí)氛圍，從而引導(dǎo)學(xué)生快速融入課堂，積極參與思考。

例如，在教科版三年級下冊《影子的秘密》一課的教學(xué)中，可利用我國傳統(tǒng)的“皮影戲”等方式，可以多媒體視頻播放的形式，引導(dǎo)學(xué)生觀看、觀察視頻中皮影戲的特征。有條件、有能力的教師，可以與學(xué)生共同設(shè)計、制作實物教學(xué)工具，如自己制作皮影。然后在課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可邀請學(xué)生一起進(jìn)行皮影戲表演，其他學(xué)生觀看、思考。學(xué)生在欣賞皮影戲的同時，對“影子的秘密”產(chǎn)生初步印象，同時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生影子的要素，如光源、阻擋物以及投射影子的屏幕，進(jìn)而在頭腦中產(chǎn)生影子的模型。在觀察、欣賞皮影戲的過程中，教師要適當(dāng)?shù)亟庹f，如簡單引導(dǎo)學(xué)生觀察影子產(chǎn)生的要素，幫助學(xué)生初步建立起影子的模型。

再如，在《食物在身體里的旅行》的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可以充分借助人工智能學(xué)習(xí)工具，將食物在身體里旅行的過程生動形象地呈現(xiàn)出來。一則，教師可以借助信息技術(shù)輔助手段，比如希沃白板等教學(xué)工具，從資源庫中查找、篩選與此堂課相關(guān)的微視頻、圖片等，并將其制作成新的教學(xué)工具，作為學(xué)生學(xué)習(xí)的腳手架，通過觀看微視頻引導(dǎo)學(xué)生初步了解食物在身體里旅行的整個過程；二則，利用四年級學(xué)生可以熟練使用現(xiàn)代化學(xué)習(xí)工具的優(yōu)勢，在導(dǎo)入活動中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主查找與主題相關(guān)的內(nèi)容，如學(xué)生可以充分借助線上學(xué)習(xí)活動平臺，以小組為單位進(jìn)行“食物旅行”資料的整理，或者分享自己接觸過的知識，比如《食物旅行》動畫片等。學(xué)生在搜集、整理、分享知識的過程中，初步建立起食物在身體里旅行的模型。

如此，通過情境創(chuàng)設(shè)的方式有效導(dǎo)入科學(xué)學(xué)科活動的過程，不僅能激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，而且能結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生初步建立起相關(guān)的科學(xué)模型，為后續(xù)設(shè)計模型、建構(gòu)模型、運用模型等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（二）關(guān)注學(xué)情，設(shè)計模型

科學(xué)模型的建構(gòu)并不是一蹴而就的，而是從具體到抽象再到具體的過程。這一過程也是學(xué)生科學(xué)探究的過程。在模型建構(gòu)過程中，需要學(xué)生在初步了解知識模型的基礎(chǔ)上，喚醒已有的科學(xué)知識、經(jīng)驗等，自主、合作設(shè)計模型，從而經(jīng)歷從具體到抽象的學(xué)習(xí)過程。在這一過程中，學(xué)生可利用多樣化的方法，將自己探究的過程記錄下來，比如畫圖、列表等，讓科學(xué)探究的過程“可視化”。在上述科學(xué)課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，學(xué)生對于科學(xué)知識、現(xiàn)象等有了初步的了解，那么接下來的探究過程，可以以學(xué)生現(xiàn)有的科學(xué)知識、科學(xué)技能為基礎(chǔ)，關(guān)注學(xué)情設(shè)計，產(chǎn)生科學(xué)現(xiàn)象的模型。

以《八顆行星》教學(xué)為例，在學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，教師可設(shè)計教學(xué)任務(wù)，為學(xué)生搭建合作學(xué)習(xí)的支架，以幫助學(xué)生設(shè)計科學(xué)模型，為后續(xù)的探究活動奠定基礎(chǔ)、指明方向?！栋祟w行星》的教學(xué)目標(biāo)之一，就是要求學(xué)生按一定比例對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在此基礎(chǔ)上用一定的材料建立行星相對位置關(guān)系模型。因此如何引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)合理地進(jìn)行模型設(shè)計，就成為此環(huán)節(jié)的重點任務(wù)。

首先，教師可以為學(xué)生提供基本數(shù)據(jù)表、活動幫助卡等，引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)據(jù)為八大行星排序。學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)表、活動卡等進(jìn)行具體學(xué)習(xí)活動，記錄學(xué)習(xí)過程中提煉出的信息和內(nèi)容，然后給八大行星進(jìn)行排序。比如，根據(jù)八大行星與太陽的平均距離數(shù)據(jù)，找到距太陽最近的行星是水星，最遠(yuǎn)的行星是海王星；根據(jù)八顆行星的赤道直徑，發(fā)現(xiàn)最大的行星是木星，最小的行星是水星。然后鼓勵學(xué)生按照自己的想法進(jìn)行排序。

小組1：按照距離太陽的遠(yuǎn)近進(jìn)行排序（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）。

小組2：按照赤道直徑大小排序（水星、火星、金星、地球、海王星、天王星、土星、木星）。

在充分掌握上述數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，學(xué)生進(jìn)行后續(xù)內(nèi)容的探究學(xué)習(xí)。教師可以為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)支架。

問題1：剛剛我們給八顆行星進(jìn)行了排序，那么接下來大家能不能根據(jù)排列順序設(shè)計模型呢？你們準(zhǔn)備怎么做呢？

問題2：有什么要注意的嗎？怎樣才能保證八顆行星都能排列在長紙帶上？

問題3：……

根據(jù)教師提出的問題，學(xué)生利用事先準(zhǔn)備好的材料、工具進(jìn)行行星模型圖的設(shè)計，如用橡皮泥、彩泥、牙簽、米尺等進(jìn)行制作分析：橡皮泥的大小代表行星的大小，然后用牙簽固定，再用牙簽和多余的橡皮泥將其固定在米尺的不同位置上，表示它們距離太陽的遠(yuǎn)近……

學(xué)生在一步步解決教師提出的問題的過程中，初步設(shè)計出自己小組關(guān)于八大行星的設(shè)計圖、模型圖，然后再進(jìn)行觀察、分析、修正，最終確定八大行星的位置關(guān)系模型。通過多次修改、比較、設(shè)計，最終確定八大行星位置圖的最終模型。

如此，在學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)分析、模型設(shè)計的過程，幫助學(xué)生清晰地認(rèn)知八大行星位置關(guān)系的相關(guān)知識，并確定八大行星模型建構(gòu)的方向，確定建立模型的初步計劃，為后續(xù)進(jìn)一步建構(gòu)八大行星的位置關(guān)系模型奠定基礎(chǔ)。

（三）實驗探究，建構(gòu)模型

實驗探究、建構(gòu)模型是幫助學(xué)生建立科學(xué)思維的關(guān)鍵步驟，也是學(xué)生探究學(xué)習(xí)能力提升的關(guān)鍵。在前期數(shù)據(jù)分析、知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生對于科學(xué)概念、科學(xué)現(xiàn)象已經(jīng)有了初步了解，隨后學(xué)生再根據(jù)自己設(shè)計的模型進(jìn)行實驗，一則能夠培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力、操作能力；二則學(xué)生在實驗過程中能夠進(jìn)一步對自己設(shè)計的模型進(jìn)行綜合分析，在實踐過程中檢驗前一階段模型的設(shè)計是否科學(xué)、合理；三則經(jīng)歷實踐探究的過程，學(xué)生能夠更進(jìn)一步深入了解科學(xué)知識的內(nèi)涵，并將其與現(xiàn)有知識進(jìn)行充分融合，從而對科學(xué)知識內(nèi)化、吸收、運用，促進(jìn)學(xué)生對知識的深層理解，對學(xué)生科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的提升也能產(chǎn)生積極的影響。

比如，在《影子的秘密》探究學(xué)習(xí)中，學(xué)生根據(jù)前期的設(shè)計，借助現(xiàn)有的手電筒、圓柱以及A4紙等學(xué)習(xí)資料，進(jìn)行模型的制作，然后再根據(jù)實驗計劃，模擬影子產(chǎn)生的過程。在模擬實驗中，學(xué)生能夠再次檢驗影子產(chǎn)生的要素是否與先前的了解、預(yù)測相同，如影子的產(chǎn)生是否需要光源、阻擋物以及接收影子的屏幕等，從而在操作與實踐過程中，建立起影子產(chǎn)生的模型。

可見，實踐操作模型建構(gòu)的過程，不僅是學(xué)生鞏固科學(xué)知識的過程，也是學(xué)生將模型設(shè)計付諸實踐的過程。在實踐操作中，能逐漸培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。

（四）結(jié)合實際，運用模型

在實際生活中運用科學(xué)模型是科學(xué)思維培養(yǎng)中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。科學(xué)模型的建構(gòu)是為了讓學(xué)生更好地認(rèn)識現(xiàn)實情境，因此在前期建構(gòu)的基礎(chǔ)上如何進(jìn)行具體分析、實踐應(yīng)用，借助模型解決、解釋生活現(xiàn)象成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的關(guān)鍵。

如在《影子的秘密》延伸活動中，教師邀請一名學(xué)生一同演示了“手影游戲”，隨后學(xué)生以小組為單位，按照教師和學(xué)生的方式，模仿不同的手影造型。為了增強(qiáng)延伸活動的趣味性、挑戰(zhàn)性，教師可以設(shè)計游戲闖關(guān)等形式的活動，設(shè)計不同難度的手影造型，看看哪個小組的學(xué)生能夠做出最真切、最多樣化的造型。隨后，教師可以鼓勵學(xué)生說一說生活中還有哪些物品是應(yīng)用了“影子模型”，說一說其中包含了什么樣的科學(xué)現(xiàn)象，蘊(yùn)含了哪些科學(xué)原理。

如此，結(jié)合學(xué)生生活，運用科學(xué)模型解釋生活現(xiàn)象、研究生活現(xiàn)象成為提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵。

三、結(jié)語

總而言之，模型建構(gòu)是小學(xué)生科學(xué)思維表現(xiàn)形式之一，與推理論證、創(chuàng)新思維等共同構(gòu)成科學(xué)思維。在科學(xué)教學(xué)中，教師要善于搭建多樣化的學(xué)習(xí)平臺，使學(xué)生經(jīng)歷模型建構(gòu)，從而建立起系統(tǒng)的科學(xué)思維。以小學(xué)生學(xué)情為基礎(chǔ)，通過情境創(chuàng)設(shè)的方式，使學(xué)生初步感知模型；在學(xué)生現(xiàn)有科學(xué)知識、生活認(rèn)知的基礎(chǔ)上，設(shè)計模型；通過實驗探究幫助學(xué)生建構(gòu)模型，結(jié)合生活經(jīng)驗在實際場景中應(yīng)用模型。通過銜接化、科學(xué)化的教學(xué)活動的組織與實施，有效落實新課標(biāo)要求，將科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有效融入科學(xué)內(nèi)外活動中，從而實現(xiàn)小學(xué)生科學(xué)思維的拓展，最終實現(xiàn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)提升的目標(biāo)。

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