讓學生經(jīng)歷模型建構過程

〔摘 要〕 模型建構是小學科學思維的重要組成部分。在以往科學教學活動組織過程中，課堂講解過于抽象，學生學習相對被動，缺少對高階思維的培養(yǎng)與鍛煉，影響了學生科學思維的建立與發(fā)展。基于模型建構的小學科學教學，要擺脫以往科學課堂活動組織形式，以學生學情為基礎，結合學生生活經(jīng)歷、事實經(jīng)驗等創(chuàng)設情境，讓學生在探究學習、實踐應用過程中，經(jīng)歷模型建構的過程，從而實現(xiàn)拓展學生科學思維的目標。

〔關鍵詞〕 小學科學；模型建構；科學思維

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

模型建構是科學思維的重要組成部分，與推理論證、創(chuàng)新思維等共同構成科學思維。模型建構包含科學模型、數(shù)字模型、物理模型。基于模型建構的小學科學教學活動，要充分尊重事實經(jīng)驗，通過多樣化的課堂探究、課堂實踐，讓學生感知模型、認識模型、建構模型、運用模型，對科學現(xiàn)象、事物等結構、關系變化進行解釋，在具體實踐過程中加深學生對科學知識的認知，從而有效培養(yǎng)學生的科學思維。

一、基于模型建構的小學科學教學價值分析

模型建構思維作為小學生科學思維的重要組成部分，具有明顯的高階性、漸進性、技藝性以及應用性特征。基于模型建構的小學科學教學，將科學知識、解決問題能力、科學素質(zhì)等有機融合起來，在具體活動組織過程中，學生借助上述知識、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模型、運用模型。可見，基于模型建構的小學科學教學活動，能將傳統(tǒng)科學教學中的隱性思維模型以具體化、形象化的形式呈現(xiàn)出來，使學生能夠“看到”科學現(xiàn)象，更加深刻地理解科學概念，加深學生對科學知識的印象。不僅如此，在模型建構的過程中，學生還能夠逐漸改變被動學習模式，以探究模式、綜合實踐活動為基礎，引導學生主動融入科學探究活動，在多樣化的實踐活動中，培養(yǎng)學生勤于思考、善于思考、敢于提問的科學精神。再者，經(jīng)歷模型建構發(fā)展科學思維的過程也是培養(yǎng)學生高階思維的過程。高階思維是學生解決問題的關鍵思維，經(jīng)歷模型建構的過程，學生的知識梳理、遷移、應用、實踐能力都會獲得一定程度的提升，從而進一步培養(yǎng)學生解決問題能力，進而帶動學生科學思維乃至核心素養(yǎng)的提升。

二、基于模型建構的小學科學教學策略分析

小學科學課堂上幫助學生“建模”是非常重要的。以往科學教學中，教師的目標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，或進行簡單的師生問答。此種模式下，學生很難理解一些復雜的科學概念，特別是隨著年級的升高，很多學生對科學的學習產(chǎn)生了畏難心理，導致科學學習質(zhì)量下降，學生思維的培養(yǎng)也達不到理想狀態(tài)。模型建構的過程就是學生學習、理解、遷移、應用的過程，也是學生科學思維逐漸建立、提升的過程。

（一）情境導入，感知模型

在學生科學思維培養(yǎng)過程中，情境創(chuàng)設是最為基礎，也是最為關鍵的教學環(huán)節(jié)。模型的建立，最重要的就是要選擇良好的情境創(chuàng)設方式，以情境創(chuàng)設調(diào)動學生參與科學活動的積極性，喚醒學生的科學知識經(jīng)歷，使學生積極融入課堂活動，引導學生逐漸建立知識模型，促進學生學習能力的提升。導入環(huán)節(jié)的情境創(chuàng)設可以借助多媒體等教學工具，營造輕松、趣味的學習氛圍，從而引導學生快速融入課堂，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，引導學生觀看、觀察視頻中皮影戲的特征。有條件、有能力的教師，可以與學生共同設計、制作實物教學工具，如自己制作皮影。然后在課前導入環(huán)節(jié)，教師可邀請學生一起進行皮影戲表演，其他學生觀看、思考。學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?shù)亟庹f，如簡單引導學生觀察影子產(chǎn)生的要素，幫助學生初步建立起影子的模型。

再如，在《食物在身體里的旅行》的導入環(huán)節(jié)，教師可以充分借助人工智能學習工具，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輔助手段，比如希沃白板等教學工具，從資源庫中查找、篩選與此堂課相關的微視頻、圖片等，并將其制作成新的教學工具，作為學生學習的腳手架，通過觀看微視頻引導學生初步了解食物在身體里旅行的整個過程；二則，利用四年級學生可以熟練使用現(xiàn)代化學習工具的優(yōu)勢，在導入活動中，教師可以引導學生自主查找與主題相關的內(nèi)容，如學生可以充分借助線上學習活動平臺，以小組為單位進行“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)設的方式有效導入科學學科活動的過程，不僅能激發(fā)學生主動學習的積極性，而且能結合教學內(nèi)容，幫助學生初步建立起相關的科學模型，為后續(xù)設計模型、建構模型、運用模型等環(huán)節(jié)的學習奠定基礎。

（二）關注學情，設計模型

科學模型的建構并不是一蹴而就的，而是從具體到抽象再到具體的過程。這一過程也是學生科學探究的過程。在模型建構過程中，需要學生在初步了解知識模型的基礎上，喚醒已有的科學知識、經(jīng)驗等，自主、合作設計模型，從而經(jīng)歷從具體到抽象的學習過程。在這一過程中，學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，讓科學探究的過程“可視化”。在上述科學課堂導入環(huán)節(jié)中，學生對于科學知識、現(xiàn)象等有了初步的了解，那么接下來的探究過程，可以以學生現(xiàn)有的科學知識、科學技能為基礎，關注學情設計，產(chǎn)生科學現(xiàn)象的模型。

以《八顆行星》教學為例，在學生現(xiàn)有認知的基礎上，教師可設計教學任務，為學生搭建合作學習的支架，以幫助學生設計科學模型，為后續(xù)的探究活動奠定基礎、指明方向。《八顆行星》的教學目標之一，就是要求學生按一定比例對數(shù)據(jù)進行處理，并在此基礎上用一定的材料建立行星相對位置關系模型。因此如何引導學生科學合理地進行模型設計，就成為此環(huán)節(jié)的重點任務。

首先，教師可以為學生提供基本數(shù)據(jù)表、活動幫助卡等，引導學生利用數(shù)據(jù)為八大行星排序。學生根據(jù)數(shù)據(jù)表、活動卡等進行具體學習活動，記錄學習過程中提煉出的信息和內(nèi)容，然后給八大行星進行排序。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。然后鼓勵學生按照自己的想法進行排序。

小組1：按照距離太陽的遠近進行排序（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)的基礎上，學生進行后續(xù)內(nèi)容的探究學習。教師可以為學生提供適當?shù)膶W習支架。

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

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，學生利用事先準備好的材料、工具進行行星模型圖的設計，如用橡皮泥、彩泥、牙簽、米尺等進行制作分析：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近……

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

如此，在學生現(xiàn)有認知的基礎上，通過數(shù)據(jù)分析、模型設計的過程，幫助學生清晰地認知八大行星位置關系的相關知識，并確定八大行星模型建構的方向，確定建立模型的初步計劃，為后續(xù)進一步建構八大行星的位置關系模型奠定基礎。

（三）實驗探究，建構模型

實驗探究、建構模型是幫助學生建立科學思維的關鍵步驟，也是學生探究學習能力提升的關鍵。在前期數(shù)據(jù)分析、知識學習的基礎上，學生對于科學概念、科學現(xiàn)象已經(jīng)有了初步了解，隨后學生再根據(jù)自己設計的模型進行實驗，一則能夠培養(yǎng)學生動手實踐能力、操作能力；二則學生在實驗過程中能夠進一步對自己設計的模型進行綜合分析，在實踐過程中檢驗前一階段模型的設計是否科學、合理；三則經(jīng)歷實踐探究的過程，學生能夠更進一步深入了解科學知識的內(nèi)涵，并將其與現(xiàn)有知識進行充分融合，從而對科學知識內(nèi)化、吸收、運用，促進學生對知識的深層理解，對學生科學學科素養(yǎng)的提升也能產(chǎn)生積極的影響。

比如，在《影子的秘密》探究學習中，學生根據(jù)前期的設計，借助現(xiàn)有的手電筒、圓柱以及A4紙等學習資料，進行模型的制作，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，學生能夠再次檢驗影子產(chǎn)生的要素是否與先前的了解、預測相同，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，實踐操作模型建構的過程，不僅是學生鞏固科學知識的過程，也是學生將模型設計付諸實踐的過程。在實踐操作中，能逐漸培養(yǎng)學生的科學思維，提升學生學科素養(yǎng)。

（四）結合實際，運用模型

在實際生活中運用科學模型是科學思維培養(yǎng)中必不可少的關鍵環(huán)節(jié)之一。科學模型的建構是為了讓學生更好地認識現(xiàn)實情境，因此在前期建構的基礎上如何進行具體分析、實踐應用，借助模型解決、解釋生活現(xiàn)象成為培養(yǎng)學生科學思維的關鍵。

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

如此，結合學生生活，運用科學模型解釋生活現(xiàn)象、研究生活現(xiàn)象成為提升學生科學素養(yǎng)的關鍵。

三、結語

總而言之，模型建構是小學生科學思維表現(xiàn)形式之一，與推理論證、創(chuàng)新思維等共同構成科學思維。在科學教學中，教師要善于搭建多樣化的學習平臺，使學生經(jīng)歷模型建構，從而建立起系統(tǒng)的科學思維。以小學生學情為基礎，通過情境創(chuàng)設的方式，使學生初步感知模型；在學生現(xiàn)有科學知識、生活認知的基礎上，設計模型；通過實驗探究幫助學生建構模型，結合生活經(jīng)驗在實際場景中應用模型。通過銜接化、科學化的教學活動的組織與實施，有效落實新課標要求，將科學學科核心素養(yǎng)有效融入科學內(nèi)外活動中，從而實現(xiàn)小學生科學思維的拓展，最終實現(xiàn)學生學科素養(yǎng)提升的目標。

參考文獻

[1]邵發(fā)仙，潘波.基于模型建構過程的思維型探究策略[J].現(xiàn)代中小學教育，2024（2）：53-57.

[2]趙世龍.小學數(shù)學模型意識培養(yǎng)常態(tài)化實施的研究[J].中小學課堂教學研究，2024（2）：16-20.

[3]余康妮.基于科學思維培養(yǎng)的小學科學跨學科教學設計與實踐研究[D].濟南：山東師范大學，2023.

[4]陳雙喜.基于科學思維培養(yǎng)的小學科學教學策略研究[J].教育界，2023（30）：71-73.

[5]高偉.基于科學思維的小學科學教學設計探究：以蘇教版《晝夜交替》為例[J].南京曉莊學院學報，2023（5）：32-37.

[6]張代華.小學生科學思維培養(yǎng)的實踐路徑[J].四川教育，2023（26）：45-46.