將建模活動引入“地球的運動”單元教學的思考

〔摘" "要〕" 《義務教育科學課程標準（2022年版）》新增“學生必做探究實踐活動”，凸顯了科學教育對培育學生探究能力的重視。探究能力是科學學習的基石，鼓勵學生以科學家的視角思考并探索。建模活動作為有效的教學方法，通過具象化抽象概念，讓學生在實踐中深化理論知識，激發動手積極性與創新思維，構建科學思維模式，強化創新精神與合作能力，全面促進科學素養提升。本文對把建模活動引入“地球的運動”單元教學進行了思考。

〔關鍵詞〕" 小學科學；建模活動；思考

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 05" " 079-081

步入21世紀以來，教育聚焦于培養具有創新思維與探究能力的未來人才。建模活動作為小學科學教育的有效途徑，通過其實踐性與探究性，激發學生熱情，鼓勵探索未知，為復合型人才培養奠基。學生在建模活動中融合理論與實踐，經歷試錯與優化的循環，領悟探究精髓，享受樂趣，持續學習。同時，活動強化團隊協作、溝通表達及跨學科整合能力，全面提升學生綜合素養。

一、建模活動在小學科學教育中運用的價值

（一）直觀性促進概念理解

建模活動以其直觀生動的特性，顯著增強了學生對抽象科學概念的認知深度。通過運用日常易得的材料，學生將晦澀難懂的理論知識轉化為觸手可及的模型，以直觀形象的方式揭示科學原理，極大地提升了學習的趣味性和有效性。

（二）創新與實踐能力的雙重培育

建模過程本身就是一個充滿挑戰與創造的實踐過程，學生在此過程中需主動識別問題、深入分析并探索解決方案。這一過程不僅鍛煉了他們的邏輯思維與創新能力，還通過親手操作與實驗驗證，實現了理論知識向實踐技能的轉化，為未來的學習與發展奠定了堅實的基礎。

（三）跨學科知識體系的建構橋梁

建模活動作為一種創新的教學手段，其獨特之處在于能夠跨越學科界限，促進學生跨學科進行知識的整合與應用。在建模過程中，學生往往需要綜合運用數學、物理、藝術等多學科知識，這不僅加深了他們對各學科內在聯系的理解，還促進了跨學科知識體系的建構，為培養復合型人才提供了有力支撐。

二、建模活動在小學科學教育中運用的實踐

教科版小學科學六年級上冊“地球的運動”單元，聚焦地球自轉與公轉模擬，利用直觀模型深化學生對地球運動規律的理解。學生需結合知識，自主設計、制作并優化模型，提升觀察力、分析力與問題解決能力，促進探究能力全面發展。同時，小組合作促進溝通協作，增強團隊凝聚力與跨學科整合能力。在教學實踐中，采用構建地球模型策略，強化對太陽系天體運動規律的認知，促進生生交流與合作，增強團隊意識。建模活動簡化復雜概念，增強直觀體驗，提升教學效率，實現教學減負增效。教學流程注重模型構建，深化核心概念理解。

（一）新課導入與知識模型化構建——回顧舊知，初建新模

“地球的運動”單元教學以“構建我們的地球模型”為開篇，教師引導學生系統回顧并整合已掌握的地球知識框架。隨后，基于這些認知基礎，巧妙設問，明確學習探索的新方向。分層建模，深化理解，設計三層遞進的模型制作活動。首先，復習地球內部構造（地核、地幔、地殼），通過色彩分明的材料構建模型，直觀展示內部結構；其次，模擬地球表面海陸分布，增強學生的空間感知能力；最后，創新性地利用水果殼等自然材料，結合吸管與鐵絲，制作可旋轉的地球模型，既簡約又直觀，不僅再現了地球形態，也為后續學習鋪設了直觀的認知基礎，明確了單元學習的探索軌跡。

（二）假設驅動與模型探究實踐——猜想驗證，現象直觀化

針對“晝夜交替現象”及其成因，以及“人類認識地球運動的歷史”（如地心說、日心說）等核心議題，我們設計了基于模型的探究式學習活動。通過模擬實驗，即利用手電筒模擬太陽光源照射旋轉的地球模型，直觀再現晝夜交替的自然現象，使抽象概念得以具象化呈現。對于“地心說”與“日心說”等歷史天文學理論，摒棄了單一的文字闡述方式，轉而采用模型演示與講解相結合的教學策略。通過地球模型的動態演示，輔以深入淺出的講解，幫助學生直觀把握這些理論的核心要義，有效激發了學生的學習興趣與探索欲，促進了深度學習的發生。為深化學生對天文學核心概念“地心說”與“日心說”的理解，優化教學成效的策略設計，我們精心策劃了一項綜合性教學活動，該活動巧妙融合了實踐操作與理論剖析，旨在使學生不僅掌握兩大理論的核心要點，更能清晰辨識它們在推動人類認知地球運動史方面的貢獻與局限，從而培養他們對宇宙觀的區分能力。

理論與實踐交融的教學模塊：活動前，學生需完成預習任務，隨后在教師的引導下，通過動手模擬地球自轉的實驗，直觀體驗地球自西向東的旋轉規律。學生扮演不同地域的代表，手拉手圍成圈模擬地球自轉，同時驗證“誰先迎來黎明”的地理現象。此過程不僅驗證了自轉方向，還通過創造認知沖突，激發學生的好奇心與探索欲，促使他們在實踐中主動思考，有效提升了課堂互動與教學效率。

實驗教學“建模”策略的深度應用：針對“影長的四季變化”及“地球的公轉與四季變化”等主題，我們采用建模策略，通過模擬圭表模型測試影長變化，使學生親身體驗太陽高度角的變化規律，進而理解同一物體影長在四季中的周期性變化。活動不僅使實驗過程條理化，還培養了學生的選擇科學研究方法與數據分析能力，對提升其科學素養具有顯著作用。

（三）匯報總結與模型優化——迭代完善，螺旋式上升

在“晝夜和四季變化對生物的影響”課程中，鼓勵學生廣泛搜集資料，深入分析晝夜交替與四季更迭對生物界的綜合影響，并通過匯報交流形式分享學習成果。隨著建模活動的深入，學生對地球運動規律的認識逐步深化，模型也經歷了從初步構建到不斷優化調整的過程，如學生自主調整地軸傾斜角度，模擬地球沿橢圓軌道的自轉，這一過程生動展現了知識構建的螺旋式上升路徑。此系列活動不僅拓寬了學生的知識視野，還顯著提高了其自主學習與模型修正的能力。通過理論與實踐的緊密結合、建模策略的深度應用以及匯報總結與模型優化的循環迭代，有效提升了教學效果，促進了學生科學素養的全面發展。

（四）成果展示與深度反思評價——科學素養，全面升華

在建模活動的收尾階段，精心策劃的成果展示與深度反思評價環節，對于促進學生科學素養的實質性提升具有不可估量的價值。鼓勵學生采用海報、PPT演示文稿、視頻記錄等多元化展示手段，全面呈現其精心雕琢的模型作品，并圍繞創作歷程中的心得體會、面臨的挑戰及應對策略展開深入交流。此環節的核心在于構建一個多維度評價體系，聚焦于模型的科學嚴謹性、創新獨特性以及審美價值，以此激發同伴間的相互學習與靈感碰撞。教師在總結時，秉持肯定與指導并重的原則，既充分認可學生的辛勤付出與顯著成績，又精準指出改進方向，提供具體而富有建設性的反饋。這一過程不僅促使學生自我反思科學探究的成效，還強化了其批判性思維與團隊協作能力，讓學生學會了以客觀公正的態度評價他人的成果，促進了其綜合素質的全面發展。

三、建模活動在小學科學教育中運用的探索

（一）教學模式的革新

在小學科學教育領域，我們致力于通過深化建模活動的實踐內涵，推動教學模式的根本性創新。此創新旨在超越單純的知識傳授，著重培養學生的科學探究能力。通過設計一系列具有挑戰性的建模任務，我們鼓勵學生主動探索、協作學習，在“做中學”，在“學中創”，最終實現知識積累、能力提升與科學素養的全方位發展。

（二）教學方法的精準化與實效性提升

在追求建模活動教學效能的過程中，我們聚焦于課程設計的根本性變革，摒棄了傳統的單向知識灌輸模式，轉而強調在建模實踐中培育學生的探究精神與綜合素養。具體策略細化如下：

強化觀察與記錄能力：建模活動的起點在于對現實問題的敏銳觀察。我們引導學生通過細致入微的觀察、詳盡記錄與深入思考，揭示問題的本質與內在規律。這一過程不僅鍛煉了學生的觀察力，還加深了他們對科學知識應用價值的理解，激發了他們對科學的濃厚興趣與探索熱情。

實驗設計與操作技能的精進：建模活動往往伴隨著實驗驗證的環節。我們鼓勵學生自主設計實驗方案、籌備實驗器材、執行實驗操作并記錄實驗數據。這一系列流程不僅鍛煉了學生的實驗設計與操作能力，還深化了他們對科學原理的理解、對實驗技能的掌握，進而提升了解決實際問題的能力。

分析思維能力的增強：建模過程要求學生運用多學科知識對復雜問題進行深度剖析，識別關鍵要素，提出假設并驗證。這一環節顯著提升了學生的分析思維能力，使他們能夠洞察科學知識的內在邏輯與聯系，增強了思維的條理性和邏輯性，為其未來的科學探索奠定了堅實的基礎。

問題解決能力的培育：建模活動的核心在于解決實際問題。我們鼓勵學生通過構建模型、模擬情境、驗證假設等步驟，逐步掌握解決復雜科學問題的策略與方法。這一過程不僅培養了學生的問題解決能力，還促進了他們創新思維與批判性思維的發展，為其成為未來社會的創新型人才奠定了重要基礎。

（三）教師角色轉型與建模指導力增強

實施建模活動，要求教師從傳統講授者向引導者與促進者的角色轉變，并顯著提升其專業指導能力。教師不僅須具備扎實的學科專業知識，還需緊跟教育發展趨勢，掌握先進的教學理念與信息技術手段，以引導學生深入探索建模世界。因此，我們積極鼓勵教師參與系統化的專業培訓項目，同時鼓勵教師直接參與建模活動的設計與實施，通過持續的教學實踐與自我反思，不斷提升自己的指導效能。

（四）信息技術深度融合，拓寬建模活動邊界

信息技術的飛速發展極大地豐富了建模活動的形式與內容。教師要積極探索并實踐信息技術在建模教育中的多元化融合路徑，如利用數據分析軟件高效處理復雜數據集，借助三維建模技術打造沉浸式虛擬實驗環境，以及通過網絡平臺促進跨地域的協作學習等。這些技術的應用不僅提高了建模活動的效率與精確度，還為學生提供了更加生動、互動的學習體驗。尤為重要的是，它極大地促進了學生探究能力的發展，使學生能夠熟練運用信息技術工具快速搜集、整理信息，運用大數據分析挖掘潛在規律，甚至通過虛擬實驗驗證科學假設，從而全面提升其信息素養與科學探究能力。

（五）評價體系重構，激發學生探究潛能

為全面、客觀地評估并激發學生的探究潛能，我們精心設計了一套科學、多元、動態的評價體系，該體系不僅關注學生的學習成果，更重視對學習過程、學習態度及探究能力的深度評價。通過多元化的評價手段，對包括但不限于課堂細致觀察、深度小組討論、項目導向的報告撰寫以及同伴間的相互評價，進行系統而全面的搜集，并深入分析學生的學習成效與行為表現。在設計與實施此評價體系時，我們嚴格遵循全面性、公正性與發展性的原則，力求通過科學嚴謹的評價機制，有效激發學生的探究興趣與學習動力，進而促進其綜合素質全面發展。

在小學科學教學中引入建模活動，不僅促進了知識的有效傳授與學習，更構建了一個融合知識探索、能力發展及自我認知提升的綜合性學習平臺，對于培養學生的探究能力、創新精神及科學素養具有不可估量的價值。我們還需不斷創新教學模式，深化建模活動內涵，激發學生的學習熱情和探索欲望，為學生的成長和發展注入新的活力與動力。

參考文獻

［1］吳曉丹.建模教學在小學科學教學實踐中的策略研究[J].教育研究，2021（10）.

［2］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.