模型建構的深度應用

〔摘 要〕 隨著教育改革的不斷深入，小學科學教學越來越注重培養學生的科學素養、實踐能力和創新思維。模型建構作為一種直觀、生動的教學方法，被廣泛應用于小學科學課堂上，成為連接理論知識與實踐操作的重要橋梁。本文旨在探討模型建構在小學科學教學中的深度應用，分析其對學生學習興趣、科學思維、實踐技能以及合作能力等方面的影響，并提出相應的教學策略建議。

〔關鍵詞〕 小學科學；模型建構；深度應用

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 24 028-030

模型建構是2022年版《義務教育科學課程標準》提出培養學生核心素養之一科學思維的重要組成部分。就小學課程性質而言，義務教育科學課是一門體現科學本質的綜合性基礎課程，具有實踐性?？茖W本質的學習離不開教師的教授與學生的探究，其中應以學生的探究為主體活動，以培養學生主動探究、合理探究、科學探究的能力。模型建構是科學的關鍵特征，甚至有研究者認為，觀察、描述、解釋、預測、推理微觀和宏觀自然事物、自然現象的實質就是建構和應用科學模型的過程，因此將科學直接定義為科學建模的過程。由此可見，科學教學中模型構建的重要性不容忽視，教師應當在深入掌握其核心意義的基礎上，進行有效的教學實踐。

一、模型建構的定義

科學模型簡化了復雜的自然、科學世界，幫助學生更容易理解并應用知識。它不僅包含宏觀和微觀兩個層面的信息，還具有描述、解釋和預測自然現象的多功能性，是科學探究的重要支撐。當下有兩種主流觀點：第一種認為，模型建構是指學生使用模型來分析和解釋現象與數據。通過這種方式，學生能夠系統地描繪科學概念，以及事物的結構、關系和過程，從而體現出他們對科學的深刻洞察和理解。第二種認為，科學模型建構旨在通過實踐活動，引導學生構建和應用科學模型，從而深入理解科學概念、原理和規律，并在此過程中培養和提升他們的科學建模能力。兩種觀點都指向認識模型和建構模型兩個維度?？茖W模型的構建和應用是科學教育中不可或缺的一部分，它不僅能幫助學生將抽象的科學概念具體化，還促進了他們對科學知識的深入理解。在第一種觀點中，模型建構被視為一種分析工具，學生通過它來解釋和理解現象。這種方式強調了模型在幫助學生形成系統科學概念中的作用。而在第二種觀點中，模型建構更側重于實踐活動，通過動手操作和應用模型，學生能夠更直觀地理解科學原理。這種互動性的方法有助于提升學生的科學建模技能。這兩種觀點都強調了模型在科學探究中的雙重角色：既是認識世界的工具，也是建構知識的過程。通過模型的構建和應用，學生不僅能夠更好地理解科學概念，還能夠培養批判性思維和解決問題的能力，這對于他們未來的學習和生活都是極其寶貴的。

二、模型建構的意義

（一）有助于學生理解抽象概念

小學科學課程中包含了許多抽象的科學概念，如力、能量、生態系統等，這些概念對于小學生來說往往難以直接理解和把握。模型建構則可以通過具體、形象的方式，將這些抽象概念具象化，幫助學生更好地理解和掌握。

（二）培養學生的科學思維能力

模型建構是一個復雜的思維過程，要求學生根據已有的科學知識和觀察結果，通過推理、假設、驗證等步驟來構建模型。這個過程不僅鍛煉了學生的邏輯思維能力和創造性思維能力，還培養了他們的批判性思維能力。學生需要不斷質疑自己的假設、調整模型的結構和參數，以達到更加接近真實情況的效果。這種思維方式的訓練對于學生未來的學習和生活都具有重要意義。

（三）提升學生的實踐能力

模型建構需要學生親自動手操作和實踐，這有助于提升學生的實踐能力和動手能力。

（四）促進學生間的合作與交流

模型建構往往不是一個人能夠完成的，它需要小組成員之間的密切合作和相互配合。在構建模型的過程中，學生需要共同討論設計方案、分配任務、協調進度等。這些合作與交流活動不僅增強了學生的團隊意識和協作能力，還增進了他們之間的友誼和相互理解。

（五）激發學生的科學興趣和探究欲望

模型構建，作為一種充滿挑戰與樂趣的科學實踐，能夠有效點燃學生對科學的興趣和探索欲。當學生目睹自己精心制作的模型成功再現真實世界的科學現象時，他們不僅會體驗到成就感，還會感到自豪和滿足。這種正面的情感反饋是推動學生進一步投身科學學習的強大動力，激勵著他們以更飽滿的熱情去深入挖掘科學的奧秘。通過這一過程，學生的科學探究能力能夠得到實質性提升。

三、模型建構的特征

在許多科學教育工作者看來，模型通常是指那些具體、可以觸摸的物體。然而，一些研究者對模型的實體特征進行了延伸：他們認為，模型也可以通過概念、數學符號等形式來描述自然界中的現象和對象。在小學科學教學中，模型建構通常包括物質模型（如太陽系模型）、概念模型（如食物鏈模型）和過程模型（如植物生長過程模型）等類型?，F有文獻顯示科學教育工作者往往喜歡選用物質模型來建構，集中在“地球與宇宙科學領域”這一章節。這表明小學科學教師對模型構建的研究和教學關注不足，對模型構建的理解也不夠深入。

（一）可視化教學：促進學生對科學概念的掌握

小學科學教學中涉及大量抽象概念，如物質結構、生態系統等。模型建構能夠將抽象的科學概念具象化，使學生能夠通過直觀觀察來理解復雜現象。例如，在講解“水的循環”時，教師可以指導學生制作水循環模型，通過模擬蒸發和降水等環節，使學生準確地把握水循環的全過程及其相互聯系。抑或通過構建太陽系模型，學生可以直觀地看到行星的運行軌跡、大小比例等，從而加深對太陽系結構的認識。

（二）探究式學習：培養學生的科學思維

模型構建要求學生基于現有知識提出假設、設計實驗并驗證這些假設，這一過程鍛煉了學生的邏輯、批判性和創造性思維。在模型構建過程中，學生需要不斷思考、調整和完善模型，以更準確地反映科學現象的本質。這種思維訓練有助于學生形成科學的思維方式和問題解決能力。例如，在講解《輪軸》一課時，有教師采用從單個物品的原型簡圖表達，到概括輪軸圖示模型，再用實物模型進行解釋，最終識別生活原型的教學路徑。先從生活中的“轉瓶子”游戲開啟，用簡圖畫出用力時瓶子不同部位轉動的特點。思考生活中類似的裝置，利用圖形解釋工作原理。逐層遞進，體現科學思維的進階。

（三）實踐操作：增強學生的動手能力

模型構建需要學生親自動手操作，這有助于提升他們的實踐技能和動手能力。在構建模型時，學生必須選擇合適的材料、設計合理的結構、進行精細地加工和組裝。這些實踐活動不僅讓學生體驗科學的樂趣，還培養了他們的耐心、細心和責任感。

（四）團隊協作：促進學生間的合作與溝通

模型構建通常需要團隊合作，為學生提供了合作與溝通的機會。在構建模型的過程中，學生需要共同討論設計方案、分配任務、協調進度。例如，構建《生態系統》模型一課，在教師詳細講解生態系統的組成要素（如生產者、消費者、分解者等）和它們之間的相互作用關系后，學生分組討論并設計自己的“生態系統”模型方案，包括確定模型的大小、形狀、材料以及各組成要素的表現方式等。這些合作與溝通活動，不僅增強了學生的團隊意識和協作能力，還促進了他們之間的友誼和相互理解。此外，通過展示和分享模型成果，學生可以從同伴那里獲得新的靈感。

（五）互動體驗：激發學生的學習熱情

模型構建作為一種具有挑戰性和趣味性的科學活動，能夠激發學生的學習興趣和探究欲望。當學生看到自己構建的模型能夠模擬真實科學現象時，會感到自豪和滿足。這種成就感會進一步激發他們學習科學的熱情，促使他們更深入地探索科學的奧秘。

四、模型建構在小學科學教學中的深度應用

模型建構不僅有助于學生理解抽象概念、培養科學思維能力、提升實踐能力，還能夠促進學生間的合作與交流、激發學生的科學興趣和探究欲望。因此，小學科學教師應該充分利用模型建構這一教學方法，為學生提供更多實踐和探究的機會，讓他們在動手動腦的過程中體驗到科學的樂趣和魅力。

（一）明確教學目標與任務

在實施模型建構教學之前，教師應明確教學目標和任務，確保模型建構活動能夠緊密圍繞教學內容展開。同時，教師還需要根據學生的年齡特點和認知水平設計合適的模型類型和難度級別。

（二）提供豐富的材料和工具

為了保障模型建構活動的順利進行，教師應為學生提供豐富的材料和工具。這些材料和工具應具有一定的安全性和可操作性，以滿足學生構建不同類型模型的需求。此外，教師還可以引導學生利用日常生活中的物品進行模型構建，培養學生的創新思維和環保意識。

（三）引導學生參與設計與制作

在模型建構過程中，教師應充分發揮學生的主體作用，引導學生積極參與設計和制作環節。教師可以先向學生介紹相關科學知識和背景信息，然后鼓勵學生提出自己的設計方案和想法。在制作過程中，教師應給予學生必要的指導和幫助，確保學生順利完成模型構建任務。

（四）組織展示與分享活動

完成模型構建后，教師可以組織學生進行展示和分享活動。通過展示和分享自己的模型成果，學生可以相互學習、借鑒和啟發。同時，教師還可以邀請其他班級或學校的師生來參觀和交流，拓寬學生的視野和交流范圍。

（五）注重評價與反思

在模型建構教學過程中，教師應注重對學生學習過程的評價和反思。評價應注重學生的參與度、合作精神、創新能力等方面的表現；反思則應關注教學過程中存在的問題和不足之處，以便及時調整教學策略和方法。

模型建構作為一種直觀、生動的教學方法，在小學科學教學中具有廣泛的應用前景和深遠的教育意義。它不僅能夠幫助學生理解抽象的科學概念、培養科學思維能力、提升實踐技能，還能夠促進學生的合作與交流、激發學習興趣與探究欲望。然而，在實際應用中，教師還需面對資源限制、時間管理、學生差異和評價難度等挑戰。為了充分發揮模型建構的優勢，教師需要不斷探索和創新教學策略和方法，整合和利用各種資源，關注學生的個體差異和需求，建立多元化的評價體系。未來，隨著教育技術的不斷發展和教育理念的持續更新，模型建構在小學科學教學中的應用將更加廣泛和深入，為學生的全面發展提供更加有力的支持。

參考文獻

[1]胡衛平，劉守印.義務教育科學課程標準（2022年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2022.

[2]孫可平.科學教學中模型/模型化方法的認知功能探究［J］.全球教育展望，2010（6）：76-81.

[3]史加祥.雙維視角下小學科學模型建構教學的探索與實踐[J].教學與管理，2024（20）：42-46.