在《身體的“聯絡員”》課堂發展學生模型建構能力

劉遠謹

〔摘? ? 要〕? 模型建構既是科學探究的方法，也是科學思維的重要組成部分。本文以“學習進階”為理念，以科學核心概念建構為載體，嘗試探索學生模型建構能力的發展與進階路徑。在小學科學教學中，基于科學現象，借助實物、文字、圖像符號與數學等表征方式，建構模型用以表達平時難以觀察和理解的對象或規律，從而實現對科學概念的深度理解以及使科學思維能力得以真實的發展。

〔關鍵詞〕? 小學科學；學習進階；模型建構能力；科學思維

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 02? ? 046-048

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）指出：科學思維是從科學的視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，主要包括模型建構、推理論證與創新思維等。就目前小學科學的學習模式而言，探究式教學進入了新的層次，不再是指向三維目標而設計的理解性的活動支架，而應該找到高階思維載體，讓“做中學”和“大觀念”教學本質走向可行，努力嘗試走向更高階段，那就是讓“大觀念”和真實世界相互依偎，重新理解學生并建立學習進階的通道。因此，基于學生認知發展規律與未來教育觀，應重視發展學生的科學思維能力，將傳統教學轉化為實踐性教學與表現性教學。

一、審視學生模型建構能力發展的三個層次

基于對《課程標準》的學習、分析以及對教材的理解、實踐，筆者將小學階段科學學科模型建構能力劃分為“模型理解”“模型建構”“模型應用”三個層次的指標，分解為1～2年級、3～4年級、5～6年級三個學段的具體要求（見表1）。

二、指向學生模型建構能力發展的學習路徑

基于學科邏輯與學生思維發展邏輯，2022年12月，我們以《身體的“聯絡員”》為代表課例，不斷摸索“模型建構”的小學科學課堂的關鍵要素，確定指向“模型建構”能力發展的學習路徑。

（一）基于三個視角下的課例解讀

1.《課程標準》視角解讀

《身體的“聯絡員”》是教育科學出版社小學科學五年級上冊“健康生活”單元的內容，體現《課程標準》13個核心概念中“生物體的穩態與調節”的6.3“人體通過一定的調節機制保持穩態”，5～6年級的內容要求“舉例說出人體對某些環境刺激的反應方式和作用，列舉保護相關器官的方法”。

2.單元整體視角解讀

“健康生活”這個單元的核心是健康，筆者認為這是一個充滿溫度的單元，也是一個學生可以向內求索、了解自己的單元。《身體的“聯絡員”》指向神經系統與測量，學生通過整個單元的學習逐漸建構關于健康的一個概念：健康包括身體健康和心理健康等，健康可以被測量，可以進行調適（見圖1）。因此，筆者認為本單元的整體教學思路是從學習基于生命健康的評估開始，進行數據搜集，數據主要來源于“身體健康”和“心理健康”這兩方面。身體健康的課堂主線是三個身體系統的工作原理、測量評估、調整計劃；心理健康的課堂主線是壓力來源、測量評估、調整計劃。在“雙線”的加持下，學生逐步建構“健康”概念。

3.課時教學視角解讀

聚焦環節：引發學生對人體如何感知外部環境刺激并做出反應。探索環節：以資料學習方式，初步了解神經系統的結構與功能，并通過對反應的測試，體會理解神經系統的工作過程。研討環節：引導學生結合生活實際構建保護神經系統的認知。

（二）指向學生模型建構能力發展的學習路徑

筆者以學習進階原理和學生認知特點為理論依據，以科學核心概念建構為載體，以“科學思維”為核心，嘗試探索學生模型建構能力的發展與進階路徑（見表2）。

三、指向學生模型建構能力發展的教學策略

根據指向“模型建構”能力發展的學習進階路徑，筆者設計了“聚焦現象，理解模型特征—探究實踐，促進模型建構—研討論證，指向模型應用—問題解決，迭代思維模型”的關鍵學習活動，并在教學實踐與探索中提煉“模型建構”能力發展的教學策略。

（一）聚焦現象，理解模型特征

學生對“神經系統”的結構與功能有所了解，但還是比較零散，相較于運動系統、血液循環系統等，神經系統更具隱性特征。因此設計“神經博物館”體驗活動與神經系統可視化模型建構，讓學生從自身生理反應的視角來認識、理解神經系統工作原理。

聚焦：同學們，今天我們有個任務，需要我們給低年級的同學科普身體里的神經是怎樣工作的。你們了解神經嗎？

問題1：你覺得哪些器官受到外界刺激時，你的身體會做出反應？

□眼睛???□鼻子???□嘴巴???□耳朵???□皮膚

問題2：你覺得哪個器官是指揮我們身體做出反應的？

□腦?????□脊髓???□心臟???□肌肉???□骨骼

問題3：當我們的手無意中被仙人掌的刺扎到時，你會有什么樣的反應？

□縮手???□張嘴???□流淚???□搖頭???□跺腳

□大笑???□皺眉???□沒有感覺?????????□其他

任務：那我們的神經到底是怎樣的呢？身體的哪些地方還有神經呢？今天我們就一起來制作一個神經系統的模型。

基于問題鏈的方式引導學生聚焦問題，逐步持續、深入地思考現象背后的科學本質，充分聚焦現實世界的關鍵特征，從而有效建立身體的神經系統模型與現實世界的關系。

（二）探究實踐，促進模型建構

模型建構既是科學探究的方法，也是科學思維的重要組成部分。“健康生活”單元內容概括抽象復雜與科學概念隱性特征，需要建構圖像符號模型用以表達平時難以觀察和理解的對象或規律，從而實現對科學概念的深度理解以及使科學思維能力得以真實發展。

任務：為了讓同學們能更清楚地了解神經系統，今天，老師就帶大家一起來參觀神經系統博物館，我們的參觀可是有任務的，任務單就在我們的桌子上，請大家仔細閱讀1分鐘。

實踐：神經系統博物館限時開放10分鐘；當音樂聲響起，請同學們迅速回位并完成信息學習區的任務。

基于“神經博物館”場館式學習方式進行經驗建模，學生從觀察整個神經系統，到利用模型簡化觀察對象，更符合五年級學生的認知水平。

（三）研討論證，指向模型應用

以個人論證、組間論證與集體論證為研討支架，嘗試讓學生構建“身體的神經系統”思維模型（感受刺激—傳入神經—神經中樞—傳出神經—做出反應），這也是屬于“模型應用”的過程。模型建構的目的不是建模本身，而是要對模型進行測試，并將模型與原型進行對比，從而促進對原型的理解與深化學科核心概念。

研討反應：現在你們能用神經系統模型和大家分享在五官體驗區你們小組都做出了什么反應嗎？

眼睛受到強光照射，會閉眼；鼻子聞到刺鼻氣味，會捂鼻或扭頭躲避；口腔嘗到苦味，會皺眉或吐掉；耳朵聽到恐怖聲音，會馬上摘掉耳機；手觸碰到滑滑的東西，會害怕并收手躲避。

研討觀點：當我們接受相同刺激時，我們做出的反應也有所不同。除此之外，我們的神經系統模型，還能表達什么觀點？并說說你的依據。

基于學生的模型建構后，對模型進行測試與評價，并利用測試與評價的結果對模型進行修正，解釋現象或規律，從而建構相互聯系的系統模型。

（四）問題解決，迭代思維模型

學生對事物的認知是在不斷發展與變化的，已有概念建構的模型系統是否在真實問題情境中能解釋相關現象或解決相關問題，學生可根據自己的認知不斷迭代模型，用模型去表達個人觀點。

提問：老師相信同學們對于神經系統已經有所了解，那你們能結合信息學習區的病例來試著說一說如何保護我們身體的神經系統嗎？

遷移：同學們，你們想不想知道自己的反應速度有多快？如果發生地震了，你們能迅速做出反應嗎？

筆者認為，學生的認識不應是簡單地奔向結果的答案，而應是基于科學實踐達成的一種共識。學生在這一過程中不斷修正、完善自己的觀念，構建新的科學概念，并讓學生在真實情境中解決復雜問題，培養學生可普遍遷移的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。

綜上所述，基于學習進階的小學科學模型建構的教學，可以將學生零散碎片的知識概念與機械過程轉變成一個探究世界相互聯系的學習動態過程，逐步推進學生模型建構能力的發展與進階，是實現有效教學的一種嘗試。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]喻伯軍.《義務教育科學課程標準》課例式解讀[M].北京：教育科學出版社，2022.

[3]余彩麗.大單元教學：指向科學核心素養的單元整體教學案例[M].哈爾濱：哈爾濱出版社，2022.