基于模型建構(gòu)的概念教學(xué)

〔摘" "要〕" 在小學(xué)科學(xué)教育中，科學(xué)概念的教學(xué)是核心內(nèi)容之一，但由于小學(xué)科學(xué)概念具有抽象性和具體性的特點(diǎn)，小學(xué)生在理解和掌握這些概念時往往面臨較大困難，加之傳統(tǒng)教學(xué)方式往往側(cè)重于知識的灌輸，忽視了學(xué)生科學(xué)思維和探究能力的培養(yǎng)。模型建構(gòu)屬于科學(xué)的探究方法，通過構(gòu)建具體或抽象的模型來解釋和預(yù)測自然現(xiàn)象，為小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)提供了新的思路和方法。基于此，本文結(jié)合筆者實(shí)踐教學(xué)研究，提出了基于模型建構(gòu)的小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)策略。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；模型構(gòu)建；概念教學(xué)；策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）19" " 0019-03

隨著教育改革的不斷深入，小學(xué)科學(xué)教育更加注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，但在實(shí)際課堂教學(xué)中，學(xué)生往往難以直接理解和掌握各種科學(xué)概念。因此，如何創(chuàng)新小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)方法，提高學(xué)生對科學(xué)概念的理解和應(yīng)用能力，成為一個亟待解決的問題。目前模型建構(gòu)已經(jīng)在科學(xué)研究中得到推廣應(yīng)用，將其融入小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)中，有助于改善傳統(tǒng)教學(xué)的不足，提升教學(xué)質(zhì)量。

一、小學(xué)科學(xué)概念的特點(diǎn)與教學(xué)要求

科學(xué)概念作為科學(xué)教育的基礎(chǔ)，具有鮮明的特點(diǎn)，一是抽象性，主要體現(xiàn)在科學(xué)概念是對自然現(xiàn)象和規(guī)律的高度概括和提煉，超越了日常經(jīng)驗(yàn)的直觀感受，需要學(xué)生通過理性思考和邏輯推理來把握；二是具體性，表現(xiàn)在科學(xué)概念與日常生活緊密相連，許多科學(xué)概念都能在學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)中找到對應(yīng)實(shí)例，比如教科版科學(xué)四年級下冊“植物的生長變化”這一單元，以“莖和葉”的學(xué)習(xí)為例，學(xué)生可以通過生活經(jīng)驗(yàn)來理解相關(guān)科學(xué)概念，比如在家自己動手種植一盆向日葵，當(dāng)向日葵逐漸長大，學(xué)生能觀察到它的莖不斷變粗、變長，支撐著上面的葉子和花盤，觀察不同生長階段向日葵莖的粗細(xì)、顏色、質(zhì)地變化，觀察葉子的形狀、顏色、生長方向等。

小學(xué)科學(xué)概念的教學(xué)要求主要包括以下幾個方面：第一，注重概念的理解與應(yīng)用，確保學(xué)生不僅記住概念的名稱和定義，更要理解其內(nèi)涵和外延，能夠在具體情境中靈活運(yùn)用；第二，強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維的培養(yǎng)，通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)、推理等，幫助他們形成科學(xué)的思維習(xí)慣和方法；第三，注重科學(xué)探究能力的提升，鼓勵學(xué)生積極參與科學(xué)實(shí)踐活動，通過動手操作、合作交流等方式，提高他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；第四，密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和情感態(tài)度，通過創(chuàng)設(shè)生動有趣的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的熱愛和好奇心，為他們的終身學(xué)習(xí)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

二、模型建構(gòu)與小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)的關(guān)系

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，模型建構(gòu)是科學(xué)探究的重要方法，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過構(gòu)建物理模型、數(shù)學(xué)模型或概念模型，將抽象概念轉(zhuǎn)化為可感知、可操作的思維工具，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。在小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)中，模型建構(gòu)將抽象的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為直觀、可操作的實(shí)體，幫助學(xué)生在觀察和操作中感知概念的本質(zhì)特征。例如學(xué)習(xí)教科版科學(xué)四年級下冊“電路”這一概念時，學(xué)生可以動手搭建簡單的電路模型，使用電池、導(dǎo)線、小燈泡等基礎(chǔ)材料，結(jié)合顏色標(biāo)記法與類比實(shí)驗(yàn)構(gòu)建直觀模型：用紅色貼紙標(biāo)記導(dǎo)線代表電流從電池正極流出的方向，藍(lán)色貼紙標(biāo)記導(dǎo)線另一端表示電流向負(fù)極回流的路徑，讓學(xué)生按照“紅→燈泡→藍(lán)”的順序連接電路，通過燈泡發(fā)光現(xiàn)象與貼紙顏色走向，清晰感知電流從正極出發(fā)、經(jīng)由電器回到負(fù)極的閉合路徑，直觀地看到電流如何流動，燈泡如何發(fā)光，從而深刻理解電路的組成和工作原理。利用模型建構(gòu)獲得的理解，比單純的理論講解更加生動、具體，而且可以幫助學(xué)生建立穩(wěn)固的知識框架，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

與此同時，模型建構(gòu)也為學(xué)生提供了科學(xué)探究的平臺，有助于他們在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，最終得出結(jié)論，這一過程加深了學(xué)生對科學(xué)概念的理解，還提高了他們解決實(shí)際問題的能力。更重要的是，模型建構(gòu)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和參與性，鼓勵他們發(fā)揮主觀能動性，積極思考、勇于嘗試，從而培養(yǎng)出獨(dú)立思考、勇于探索的科學(xué)精神。

三、基于模型建構(gòu)的小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)策略

（一）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生模型建構(gòu)興趣

新課標(biāo)倡導(dǎo)“情境化學(xué)習(xí)”理念，提出通過真實(shí)情境激發(fā)學(xué)生的模型建構(gòu)動機(jī)，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中主動構(gòu)建科學(xué)概念。情境設(shè)計能夠迅速吸引學(xué)生的注意力，引發(fā)他們的好奇心和求知欲，使他們在輕松愉快的氛圍中自然而然地產(chǎn)生對科學(xué)現(xiàn)象和問題的探究欲望。

例如在教科版科學(xué)四年級上“聲音”單元的教學(xué)中，教師首先給學(xué)生播放一段由不同樂器演奏的音樂視頻，視頻中包含了鋼琴、小提琴、吉他等多種樂器的聲音。視頻播放完畢后立即提出問題：“為什么不同的樂器能發(fā)出不同的聲音？聲音究竟是如何產(chǎn)生的？”這一問題迅速引發(fā)學(xué)生的熱烈討論，他們紛紛表達(dá)自己的看法和猜測：有的學(xué)生認(rèn)為是因?yàn)闃菲鞯男螤畈煌械膶W(xué)生則猜測是因?yàn)檠葑喾绞降牟煌Ｔ诔浞钟懻摰幕A(chǔ)上，教師適時引出本節(jié)課的主題——聲音是怎樣產(chǎn)生的，并鼓勵學(xué)生嘗試用實(shí)驗(yàn)的方法來探究聲音是怎樣產(chǎn)生的，在這一過程中他們的好奇心和求知欲得到了極大的激發(fā)，為后續(xù)學(xué)生探究聲音產(chǎn)生的原因、建構(gòu)模型奠定了良好的基礎(chǔ)。

（二）引導(dǎo)觀察，提供模型建構(gòu)素材

為確保模型建構(gòu)的準(zhǔn)確性和有效性，教師組織學(xué)生進(jìn)行有目的、有計劃的觀察活動，引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)對象，獲取豐富的感性材料，這些材料不僅涵蓋了對象的外部特征，還可能涉及其內(nèi)在規(guī)律和變化過程。觀察活動要設(shè)計得既具有趣味性又富有啟發(fā)性，以激發(fā)學(xué)生的探索熱情，同時確保觀察目標(biāo)的明確性和可操作性。

例如在教科版科學(xué)四年級下冊“植物的生長變化”單元中，教師精心策劃了一次校園植物觀察活動。活動開始前，應(yīng)向?qū)W生明確此次觀察活動的目標(biāo)，即觀察不同植物的根、莖、葉等器官的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。隨后將學(xué)生分為不同的合作小組，對校園中選定區(qū)域的植物進(jìn)行細(xì)致入微的觀察。此時我們能夠發(fā)現(xiàn)，各組學(xué)生不僅關(guān)注植物的外觀特征，如根的粗細(xì)、長短、形狀，莖的顏色、質(zhì)地，還注意到了葉片的排列方式、紋理細(xì)節(jié)等。在觀察過程中，學(xué)生手持筆記本，認(rèn)真記錄下每一項發(fā)現(xiàn)，甚至用繪畫的方式輔助記錄，以便更直觀地展現(xiàn)植物的特征。隨著觀察的深入，他們逐漸積累了關(guān)于植物生長變化的大量素材，這些素材包括植物的靜態(tài)特征以及植物生長過程中的動態(tài)變化。依托于學(xué)生搜集到的材料，為其后續(xù)構(gòu)建植物生長的概念模型奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，幫助他們更準(zhǔn)確地把握植物生長的本質(zhì)規(guī)律。

（三）啟發(fā)思考，促進(jìn)模型建構(gòu)過程

在模型建構(gòu)過程中，啟發(fā)思考是推動學(xué)生深入探究、逐步完善模型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師需通過巧妙提問、組織引導(dǎo)性討論等方式，激發(fā)學(xué)生的思維活力，促使他們主動分析問題、尋找解決方案。需要注意的是，教師的角色是引導(dǎo)者而非直接的知識傳授者，借助啟發(fā)式提問，幫助學(xué)生揭示現(xiàn)象背后的本質(zhì)規(guī)律，引導(dǎo)他們逐步構(gòu)建起科學(xué)概念模型。

例如在教科版科學(xué)四年級下冊“電路”單元的教學(xué)中，首先安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，使用電池、導(dǎo)線、小燈泡等材料嘗試讓小燈泡亮起來，當(dāng)學(xué)生成功點(diǎn)亮小燈泡后，教師不失時機(jī)地提出問題：“為什么這樣連接能讓小燈泡亮起來？電流是怎樣流動的？”該問題立即引發(fā)了學(xué)生的思考。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生開始回顧實(shí)驗(yàn)過程，分析電路的組成元件及其連接方式，嘗試解釋電流流動的路徑。隨后進(jìn)一步提出挑戰(zhàn)，要求學(xué)生用簡單的符號來表示電池、導(dǎo)線、小燈泡等元件，并嘗試畫出電路的模型圖，此任務(wù)促使學(xué)生將抽象的電路概念轉(zhuǎn)化為具體的圖形表示，加深對電路結(jié)構(gòu)的理解。在學(xué)生畫圖的過程中，教師要巡視課堂并觀察學(xué)生的進(jìn)展情況，適時給予啟發(fā)和幫助，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生對電流的方向感到困惑，可通過類比水流的方式，幫助學(xué)生理解電流在電路中的流動規(guī)律。經(jīng)過一番努力，學(xué)生逐漸完成了電路概念模型的建構(gòu)，掌握了電路的基本組成和工作原理，也培養(yǎng)了科學(xué)思維和探究能力。

（四）合作交流，完善模型建構(gòu)成果

合作交流是模型建構(gòu)過程中不可或缺的一環(huán)，它能夠有效促進(jìn)學(xué)生之間的知識共享與思維碰撞，在課堂教學(xué)時應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，營造一個開放、包容的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生在交流中自由分享想法和觀點(diǎn)，相互學(xué)習(xí)、相互啟發(fā)。在這樣的環(huán)境下，學(xué)生可以從同伴那里獲得新的視角和思路，還能在討論中深化對科學(xué)概念的理解，發(fā)現(xiàn)并糾正自己模型建構(gòu)中的不足。在合作交流中集思廣益，共同完善模型建構(gòu)的成果，提高模型的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

在教科版科學(xué)四年級下冊“巖石與土壤”單元的教學(xué)中，教師應(yīng)精心布置一項分組研究任務(wù)，讓學(xué)生通過合作交流來完善巖石分類與特征模型的建構(gòu)。班內(nèi)各個小組的學(xué)生分配到不同的巖石樣本，他們需要采取觀察、觸摸、實(shí)驗(yàn)等多種方式，全面收集關(guān)于巖石顏色、紋理、硬度等方面的信息，在收集信息的過程中，小組成員之間保持密切溝通，共同討論觀察結(jié)果，分享彼此的發(fā)現(xiàn)和疑問。隨后引導(dǎo)組內(nèi)成員展開深入的交流討論，共同分析不同巖石的特點(diǎn)，嘗試找出它們之間的共性和差異，實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)有小組的學(xué)生嘗試用圖表或模型的形式來表示巖石的分類和特征，有的小組制作了巖石特征對比表，還有的小組則構(gòu)建了三維巖石模型。后續(xù)的小組成果展示環(huán)節(jié)，各小組派代表介紹自己小組的模型建構(gòu)成果，詳細(xì)闡述模型的設(shè)計思路、構(gòu)建過程以及所反映的巖石特征，其他小組的學(xué)生認(rèn)真傾聽，積極提出疑問和建議，形成良好的互動氛圍。在全班交流探討之后，學(xué)生不僅加深對巖石分類與特征的理解，還從其他小組的模型中獲得了新的啟示，進(jìn)一步完善了自己小組的模型建構(gòu)成果。

四、結(jié)語

通過分析小學(xué)科學(xué)概念的特點(diǎn)與教學(xué)要求，探討了模型建構(gòu)與小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)的關(guān)系，并提出了基于模型建構(gòu)的小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)策略。通過創(chuàng)設(shè)情境、引導(dǎo)觀察、啟發(fā)思考和合作交流等策略，可以有效激發(fā)學(xué)生對模型建構(gòu)的興趣，提供豐富的模型建構(gòu)素材，促進(jìn)模型建構(gòu)過程的完成，并完善模型建構(gòu)成果。這些策略不僅有助于學(xué)生對科學(xué)概念的理解和掌握，還能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。未來，我們將繼續(xù)深化基于模型建構(gòu)的小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)研究，探索更多有效的教學(xué)策略和方法，為小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

[1]陳新宇.小學(xué)科學(xué)項目化學(xué)習(xí)的主題設(shè)計原則、開發(fā)路徑與項目實(shí)施流程[J].教育界，2024（36）：38-40.

[2]王怡.探究基于科學(xué)思維培養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)單元教學(xué)策略：以“船的研究”單元為例[J].理科愛好者，2024（6）：164-166.

[3]田汪蛟.以模型建構(gòu)為核心的小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐：談“觀察莖的運(yùn)輸作用”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].教學(xué)月刊小學(xué)版（綜合），2024（12）：14-17.

[4]陳心琴，趙秋燕.基于模型建構(gòu)的單元逆向教學(xué)設(shè)計研究：以蘇教版小學(xué)科學(xué)“‘行進(jìn)’的機(jī)械”單元為例[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2024（12）：93-97.

[5]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.