幫助學生建構宇宙空間概念的教學策略

對小學生來講，宇宙空間是一個宏觀抽象的概念，他們往往只專注于對現實情境的觀察，而很難在頭腦中建立宇宙空間及天體運行的立體形象，這是由學生的年齡、身心特點和認知水平所決定的。幫助小學生有效地建構宇宙空間概念，真正理解《地球與宇宙》單元的知識，是小學科學教學中值得思索的問題。

一、對小學生宇宙空間概念建構前概念的分析

地球、宇宙飛船、星球等詞匯學生通過各種途徑已經熟知；無邊的宇宙、閃亮的星星是兒童文學作品中永恒的主題，但是兒童的宏觀空間想象能力有限，使得其理解星球空間位置關系也有一定的困難。主要表現在：

1.對空間概念認識的模糊性

在日常生活中，學生雖然通過各種途徑已經獲得了一些相關的知識，但很少有人能夠說出各種現象產生的原因。筆者曾就《地球上晝夜交替現象的解釋》這一知識做過調查，學生大都會說是由于地球的自轉和公轉造成了這個現象，而對自轉的方向、公轉的方向卻知之甚少。對于空間方位的變化規律，宇宙空間的層次建構，更是缺少系統認識。

2.對空間概念缺少認識的實證性

現在學生大都通過各種渠道知道了地球的運動方式，但是對地球運動的證據和運動的方向缺少實證意識。他們不知道傅科擺是怎么證明地球運動的，更不知道地球四季的形成為什么會和地球公轉有關系。雖然知道有一定的關聯，但是不知其所以然。

3.對空間概念建構的不規范性

學生對日月地的認識缺少整體的空間建構。他們大多數只知道太陽最大，地球繞著太陽轉，月球繞著地球轉。但對整個宇宙空間的建構模式比較模糊，甚至有錯誤的概念（如太陽最大），整個知識框架具有很大的不規范性。

二、對小學生宇宙空間概念建構特點的分析

在方位知覺方面，由于方位本身具有相對性，兒童從具體的方位知覺上升到方位概念要經過較長時間的指導。兒童左右概念的發展和思維發展的一般趨勢相符合，都有一個從直觀到抽象的過渡過程。這個過渡的困難在于，在感性水平上，空間方位比較固定；而在理性水平上，空間方位比較靈活多變，有較大的相對性。學生在三年級數學和科學課程中已有了簡單的關于平面方位（東西南北）的知識接觸，能夠大致利用太陽或指南針知道實際方向，而當實際方向和地圖方位混合在一起的時候，他們還是需要借助一定的轉換，立體空間想象力還有待建構。

鑒于以上幾點分析，“地球宇宙”知識模塊對小學生來說是神秘而有吸引力的，他們內心有著強烈的認知渴望。同時整個宇宙空間概念的合理建構又需要教師去幫助健全完善。有效實施教學，讓學生在該知識模塊的學習中初步建構起合理科學的宇宙空間概念，需要教師的巧妙引領和指導。

三、幫助小學生建構宇宙空間概念的教學策略

策略一：多媒體再現，化抽象為具體

小學生主要以具體形象思維為主，逐漸向抽象邏輯思維過渡，抽象思維的展開還是以具體形象為基礎的。地球宇宙主題學習內容都是不易見到的一些事物，許多運動無法通過常規操作來展示與描述，在學習中學生會感到比較費解，因此教師在教學時須大力加強直觀性。其中，利用多媒體技術可以有效地突破教學中的重點和難點，收到事半功倍的效果。在一堂課開始時放映一些與新課的學習內容相關的多媒體片段，或者難理解的內容，可以讓學生在視聽結合、欣賞討論的過程中對課文內容有一個初步印象，從而激發他們的學習內驅力，使其順利進入教學情境。

如《北極星的秘密》一課，可導入觀察星座的變化。現在的學生很少對星座有所觀察，更不用說星辰的運行特點了。星辰到底如何在天空中發生位置變化？北極星為何不動？這些現象都需要教師在課堂上來呈現。教師可以借助多媒體播放星辰圖片和動畫，讓學生了解一些主要星辰的特點，如啟明星、織女星、牛郎星等。用這些耳熟能詳的星辰，激發學生的學習興趣，進而引導學生觀察發現這些星辰在空中的位置不是一成不變的，而是有規律地變化著。通過思考其中的原因，喚起學生的前概念（地球自轉引起星辰變化）。

策略二：建立宇宙空間模型，化宏觀為可見

空間概念的形成，只靠觀察是不夠的，從教學內容來看，雖然我們生活在宇宙中，但是宇宙的時空是宏觀的、抽象的，而我們生活的時空是微觀的、具體的。很多知識光靠灌輸只能讓學生了解情況而不能激發他們的求知欲更無法讓他們感受到宇宙浩瀚無窮的魅力。筆者嘗試通過多種手段、途徑幫助學生建立宇宙空間模型，從而理解宇宙運行變化規律，建立空間概念。

如教學《太陽系》，筆者用一幅常見的太陽系示意圖投石問路：這是不是真正的太陽系的照片？然后組織學生在百米操場上，根據書本提供的有關太陽系各大行星的數據，用身邊大小不同的球體，一起動手建立太陽系模型，讓學生親身感受到：太陽系有八大行星；太陽系行星間的距離分布不均；行星有大有小，差別很大；太陽系還有矮行星、小天體等科學概念。最后得出書中那張圖只是太陽系的示意圖，而不是真正的照片，糾正并梳理了學生關于太陽系的很多錯誤的前概念。

另有一些抽象復雜的概念，如果只采用看視頻或圖畫的方式，對學生來說還是一知半解的，不如也通過建模的方式來完成教學。如《在星空中（一）》一課要讓學生明白一個概念：星座是遠近不同、沒有聯系的恒星在天空中的視覺圖像，從不同角度觀察，其圖形不同。為此，筆者在教學時，先引導學生把七個乒乓球用線先后垂掛在教室里，再用幻燈機的光從側面照射，旁邊白墻上就出現了一個北斗七星的模型，學生一下子驚呆了。筆者趁熱打鐵，轉動模型，讓學生觀察并記錄星座在白墻上的投射效果。學生自然而然地明白了：星座中的恒星之間其實距離相去甚遠，只是由于離我們地球太遙遠了，我們看過去才會覺得是在同一平面上，而且從宇宙的不同角度去觀察，它們之間的組合圖形其實并不相同。這樣的教學，才能讓學生客觀真實地認識和了解星座，建立起正確的有關星座的概念。

在科學教學過程中有一些現象也必須通過建模的方式在課堂上“重現”。如在教學《月相》時，讓學生在實際中去觀察月相是有一定難度的，時間上也不允許（下半月的月相在下半夜才出現）。于是，筆者利用幻燈投影，外罩一個星空鏤空燈罩，就在課堂上建立起了一個完整且能運動的月相模型，從而讓學生了解月相變化的規律，幫助學生形成正確的關于月相的空間概念。

幫助學生建模的方法可謂多種多樣，哪一種更能說明事實，學生自有選擇，讓他們用自己最擅長的方式去理解、去解釋、去思考，把抽象的空間概念具體化，這不正是我們科學課堂上所需要的、所追求的嗎？

策略三：關注人類探索宇宙的歷史，循序漸進建構空間概念

從天圓地方說到地球中心說，還有一年四季的形成和太陽的遠近關系假說，錯誤的理論也曾經在人類認識地球學說中占據過非常重要的位置。有很多人追捧，信奉，因為它太貼近人的感覺認識了。這些認識也很容易被小學生接受。學生的諸多認識，就和早期人類對地球及其運動的認識十分相似。

深入地了解人類認識地球與宇宙空間的歷史和過程，可以讓學生重演人類對地球運動的探究過程。基于可觀察到的現象和事實，運用相對運動、參照物、模擬再現等原理和方法進行推理、論證，最終認識地球是如何運動的。在這一過程中，需要引導學生多角度地、持續地收集地球運動的證據，如資料、理論、模擬實驗的結果等，需要提醒學生對證據進行批判性的邏輯加工，還需要訓練學生具備一定的空間想象力。

如筆者在教學《晝夜交替現象》時，發現學生都知道“晝夜交替現象是由于地球自轉引起的”。 在表揚了他們科學知識豐富后，筆者話鋒一轉，創設了這樣一個場景：假如你是生活在古代的一位古人，只知道日出而作，日落而息。然后請學生從這樣的認識出發，試著推理：太陽和地球兩者做怎樣的運動才會出現地球上“晝夜交替”這種現象，把自己的想象用圖畫出來。一石激起千層浪，各種模擬圖頃刻間都展示在了黑板上。在引導學生對上述模擬運動進行歸類后，以組為單位，用手電筒和小地球儀模擬日地各種運動，推測哪幾種運動形式可以形成“地球上的晝夜交替現象”。這樣的教學不僅僅是為了讓學生尋找一個正確的答案，更是關注學生對這個現象能否展開更多的空間想象力，希望學生能踏著古人探索的足跡，通過猜測、想象，在頭腦中建構地球和太陽相對圓周運動的空間模式和知識概念，從而形成更加清晰的日地運動的方位和空間概念。

當然，幫助學生建構宇宙空間概念僅僅通過課堂教學是遠遠不夠的，教師還應適當地組織學生進行課外觀察和積累，培養他們持續的探究能力，拓展認識空間，幫助學生融會貫通，學以致用，逐步建立完整的宇宙空間概念，養成正確的思維習慣，提高科學素養。

（浙江省寧波市東海實驗學校 315800）