在《身體的“聯絡員”》課堂實現概念模型的有效建構

徐玉輝

〔摘? ? 要〕? 模型建構作為《義務教育科學課程標準（2022年版）》中科學思維核心素養的重要組成部分，對學生的思維發展有著重要的作用和價值。本文基于《身體的“聯絡員”》一課的課堂實踐，精心重構教學內容，通過“暴露原始模型、修正模型偏差、深化模型理解、鞏固模型認知”的模型建構流程，幫助學生突破認知障礙，有效建構神經傳遞概念模型，發展學生的科學思維。

〔關鍵詞〕? 小學科學；科學思維；模型建構

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 11? ? 034-036

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）明確指出，科學課程要培養學生的核心素養，包括科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任等方面，其中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、推理論證和創新思維等。模型建構被首次明確為新課標中科學思維核心素養的重要組成部分，對學生的思維發展有著重要的作用和價值。

模型作為一種認識手段和思維方式，是科學概念形成過程中抽象化與具體化的辯證統一，模型建構的過程是思維與行為相統一的過程。因此，在科學課程學習中將模型建構視作一種認識手段，讓學生在活動中體驗建模的思維過程，有利于幫助學生化抽象為形象，化復雜為簡單，有助于科學概念的建構，促進學生的科學思維發展。本文以教科版五年級上冊《身體的“聯絡員”》一課為例，就如何建構神經傳遞概念模型進行一些探討。

一、教材分析

《身體的“聯絡員”》一課，教材編排了三個版塊，分別是聚焦、探索和研討。聚焦版塊拋出三個問題，旨在激發學生對人體神經系統探究的興趣；探索版塊包括“做個接乒乓球游戲”和“了解身體是如何聯絡的”兩個活動，前者旨在通過體驗活動感受腦和神經是如何工作的，后者旨在讓學生通過自主閱讀修正認知偏差，準確認識人體對外界信息或刺激做出反應的神經傳遞過程；研討版塊設置了三個問題，旨在讓學生認識到神經系統的重要性及保護神經系統的方法。

人體的各種感官接收信息后是如何分析處理這些信息并對其做出反應的，這是一個非常抽象的過程，對五年級的學生來說難度很大。如果按照教材編排的內容和順序進行常規教學，學生除了擁有豐富的游戲體驗外，更多的是在進行書面與口頭的表達探究，學生的學習興趣不濃厚，而且有效建構神經傳遞概念模型這一課堂教學目標也是很難實現的。這樣的教學顯然難以達到《課程標準》理念下的核心素養要求，學生的能力發展也會被框定在資料閱讀和概念灌輸的范圍內。

二、創新定位

《課程標準》指出：新課程內容的設計要基于大概念教學的理論，著眼學習進階理念設計學習過程，重點關注學生科學思維的發展。《身體的“聯絡員”》一課可以立足這樣的視角重構教學過程，活動設計指向“知道只有器官、神經的協同工作才能準確完成任務”這一大概念。以投擲沙包游戲為活動載體，重點指向神經傳遞概念模型的建構過程，從而幫助學生更好地理解人體接收信息后是如何對其做出反應的。

概念模型的建構是一個以經驗事實為基礎，并且不斷修正與逐漸深化的過程。因此，在模型建構之前，要充分喚醒學生的原有經驗。故而，本課教學可以按照“親歷活動，暴露原始模型—自主閱讀，修正模型偏差—梯級實驗，深化模型理解—習題辨析，鞏固模型認知”的步驟展開，從而幫助學生初步建構起人體“接收信息—傳入神經—神經中樞—傳出神經—做出反應”的神經傳遞概念模型（如圖1）。

三、過程設計

（一）親歷活動，暴露原始模型

模型建構教學的開始，應該是借助情境或活動認識現象與問題，它是保證教學能夠有效開展的前提。在此過程中，教師要創設真實情境或者引導學生親歷活動，以此呈現某種現象或提出相關問題，同時鼓勵學生對現象進行分析，對問題進行思考，以此形成自己的最初想法或假設，并且通過文字、表格、圖畫等方式構建一個包含自己想法與觀點的原始模型。

喚醒學生的原始模型是展開模型建構活動的基礎，而學生的原有認知常常以“習慣”“觀念”等表現形式存在，并且具有較強的隱蔽性和頑固性，不在特定情境中往往很難被喚醒與暴露。而判斷模型建構目標是否有效達到的標準，關鍵在于教學能否改變學生的原始錯誤模型。怎樣的教學氛圍才能鼓勵學生將自己的原始概念模型暴露于眾呢？筆者認為，教師干擾得越少，學生暴露出來的原始概念模型就會越多。因此，讓學生親歷活動并借助學習單及時思考記錄是暴露原始概念模型的重要手段。

教學伊始，教師出示投擲沙包的游戲材料和規則，學生馬上分組開展游戲，記錄、展示得分情況并完成學習單的思考問題。身體的哪些器官直接參與了投擲沙包這個活動？它們的作用可能是什么？這些器官參與該活動的先后順序是怎樣的？因為學生剛剛體驗過這個活動，所以原有認知很快就能被喚醒并充分暴露。絕大多數學生認為直接參與這個活動的器官有眼睛、腦和手等，其中眼睛負責瞄準位置，腦負責指揮，手負責做出扔沙包的動作，它們參與活動的先后順序是眼睛、腦和手。但是也有少數學生認為是腦控制眼睛去瞄準位置，然后指揮手扔沙包，它們參與活動的先后順序是腦、眼睛、手。學生關于投擲沙包這個活動中神經傳遞的原始概念模型主要包括眼睛、腦、手和腦、眼睛、手兩種，但是，對于這些器官之間是如何進行信息傳遞的認識是模糊不清甚至是空白的。

（二）自主閱讀，修正模型偏差

維果茨基的最近發展區理論指出，學生的發展存在兩種水平：一種是學生現有的水平，即獨立活動時所能達到的解決問題的水平；另一種是可能發展的水平，也就是通過學習可獲得的水平。兩者之間的差距就是最近發展區。教師的教學應立足于學生的最近發展區，為學生提供“跳一跳也能夠得著”的學習內容，發揮其潛能，超越其最近發展區而達到下一發展階段的水平。而學習支架是與最近發展區密切相關的腳手架，恰好可以有效幫助學生實現發展水平的提升。為此，教師根據學生的最近發展區幫助學生搭建學習支架對其發展是最有效的。學習支架的選擇包括但不限于結構性材料、音視頻、文字資料等。

在模型建構活動中，必須基于學情考慮學生的最近發展區。過于簡單的模型建構活動，無法激發學生的思考，而難度過大會讓學生產生畏難情緒。小學生的模型建構多數是在背景知識清晰的情況下進行的，對于抽象的、學生不熟悉的事物，教師應當提供學習支架幫助學生抓住原型的本質屬性，從而修正和完善原有的模型偏差。

學生的原始概念模型互相產生了沖突，或者對神經傳遞的過程模糊不清，這正是模型建構發生轉折的關鍵。到底哪一種觀點才是正確的呢？學生內心失去平衡，充滿渴望，試圖尋找方法解開疑惑。但是，對于五年級學生來說，投擲沙包過程中，除了接收信息的眼睛和做出反應的手是熟悉和直觀的，除此以外的部分都比較陌生和抽象。此時，教師給每個學生提供人體神經傳遞的閱讀資料作為學習支架，資料內容主要包括神經的種類和作用，以及眼睛、腦等器官在神經傳遞過程中的功能，幫助學生抓住各結構的本質屬性，再通過小組合作完成投擲沙包活動中神經傳遞概念模型的修正。同時，學生在小組討論交流的過程中產生的思維碰撞也有利于模型的正確建構。

（三）梯級實驗，深化模型理解

神經傳遞概念是比較抽象且難以理解的，對于以形象思維為主、抽象思維欠缺的五年級學生來說具有一定的難度。而且由于每個學生的知識積累和經驗不同，在經歷相同的活動后，對神經傳遞概念模型的理解也會存在一定差異。實際上，概念的學習是一個由抽象到直觀的過程，概念的建立也都要經歷初級表象到深層理解的過程，學生只有經過多層次的體驗感悟和思考活動，才能一步步加深對概念的理解。

學生借助學習支架，通過討論交流完成了神經傳遞概念模型的初步建構，但對模型的理解能力還不足，所以這并不代表模型建構活動的結束。教學活動中，教師必須抓住概念模型的轉化契機，多側面、多角度地為學生創造合適的理解情境，提供豐富的表象啟發學生對模型的理解，讓學生在參與模型體驗的同時，感悟知識的本質，積累思維和實踐的經驗，形成和發展核心素養。

為此，教師設計了三項梯級實驗，實驗一為閉眼投擲沙包，實驗二為單眼投擲沙包，實驗三為雙眼正常投擲沙包。通過三項實驗的連續開展，學生會發現其他條件相同時，雙眼正常投擲的命中率最高，閉眼投擲沙包的命中率最低，旨在讓學生理解神經傳遞概念模型中任何一個結構缺失或者遭受損傷都會影響任務的完成，借此深化學生對該模型的理解，從而初步構建“器官、神經的協同工作才能準確完成任務”這一核心概念。

（四）習題辨析，鞏固模型認知

能夠運用模型進行分析、解釋、遷移其他相關現象，描述系統的結構、關系和變化過程，是模型建構重要的一環，也是思維發展的重要過程。因此，概念模型建構完成并不代表模型建構活動的結束。在概念模型建構完成后，要引導學生以學習小組為單位，利用剛才建構的模型去分析解釋相關現象，借此鞏固對模型的認知（如圖2）。

學生理解了神經傳遞概念模型中“各結構協同工作才能準確完成任務”這一概念后，教師需要設計一些相關習題來鞏固學生的模型認知，這類習題可以幫助學生認清概念的內涵和外延。教師出示習題，讓學生思考病例可能是因為神經傳遞過程中的哪個環節出現問題才導致該現象的發生。學生結合先前理解的神經傳遞概念模型，不難發現習題中的病例1是傳出神經損傷導致腦發出的指令難以傳達到手。相比病例1，病例2的情況更為復雜，對學生運用模型分析和解釋現象的要求更高。但也有部分學生借助該模型分析得出病例2存在兩種損傷情況，第一種是傳入神經受損，導致手接收到的信息無法傳遞給腦。第二種是腦損傷，導致信息傳遞到腦后，腦無法處理并做出指令。習題辨析這一活動能夠很好地讓學生運用理解的模型分析、解釋現象，對模型的認知也在不斷鞏固和深入。

在概念模型建構教學中，應注重經驗事實的基礎，暴露原始模型，根據學生認知水平提供學習支架，突破模型建構的難點，在促進學生對概念模型深入理解和鞏固的同時，發展科學思維，促成核心素養的發展。

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