【摘 要】學(xué)生在學(xué)習(xí)小學(xué)科學(xué)“人體板塊”時，容易出現(xiàn)推理與實證不清晰、結(jié)構(gòu)與功能不匹配、局部與整體不協(xié)同等認(rèn)知盲點(diǎn)，影響其構(gòu)建正確的概念體系。本研究嘗試優(yōu)化模擬實驗，以區(qū)分“人體板塊”的推理與實證;嵌入擬真App，匹配“人體板塊”的結(jié)構(gòu)與功能;繪制注釋圖示，疏通“人體板塊”的局部與整體，幫助學(xué)生突破認(rèn)知盲點(diǎn)，構(gòu)建思維模型，發(fā)展抽象能力。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué) 人體板塊 認(rèn)知盲點(diǎn)

小學(xué)科學(xué)課程包含物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙、技術(shù)與工程四大領(lǐng)域，“人體板塊”是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要組成部分，該板塊重點(diǎn)研究人體器官的結(jié)構(gòu)和功能，多途徑探索人體奧秘，幫助學(xué)生形成健康生活的意識，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生構(gòu)建“人體板塊”的概念體系時存在以下認(rèn)知盲點(diǎn)。

推理與實證不清晰。人體器官屬于“暗箱”組織，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)大多無法直接進(jìn)行觀察，需要進(jìn)行模擬實驗并輔之推論，但學(xué)生卻容易混淆推理和實證之間的關(guān)系。由于缺乏邏輯依據(jù)，難以構(gòu)建系統(tǒng)的概念體系，造成錯誤認(rèn)知。

結(jié)構(gòu)與功能不匹配。人體結(jié)構(gòu)決定其功能，功能需求又影響人體的結(jié)構(gòu)變化，兩者密不可分，共同構(gòu)成生物之“美”、人體之“美”。學(xué)生對人體結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)聯(lián)缺乏整體認(rèn)知，不能有效地將二者進(jìn)行合理匹配，難以建立器官結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)聯(lián)性，對人體器官神奇而精妙的生理體系理解不深。

局部與整體不協(xié)同。人體組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器官之間聯(lián)系緊密，各器官需要互相配合、互相協(xié)同，共同完成復(fù)雜的任務(wù)。學(xué)生容易將注意力聚焦在某個器官上，不能以整體視角探索各個器官之間的聯(lián)系，導(dǎo)致難以理解人體組織局部與整體之間的關(guān)系。

針對以上盲點(diǎn)，本研究從求真、求美、求順三個角度入手，以2017年教科版教材為例，探索“人體板塊”的具體教學(xué)策略。

一、求真：優(yōu)化模擬實驗，區(qū)分推理與實證

由于人體的“暗箱”結(jié)構(gòu)，學(xué)生無法直接對器官內(nèi)部進(jìn)行觀察，采用模擬實驗是必然選擇。如教科版教材用塑料袋來模擬胃，探究胃的蠕動對食物消化的影響。學(xué)生對人體器官的認(rèn)知處于朦朧狀態(tài)，有所了解卻理解不深。課堂上的探索活動更多是在教師的帶領(lǐng)下進(jìn)行，糊里糊涂實驗，按部就班操作，真正的邏輯思考和概念建構(gòu)卻不到位。學(xué)生對于為什么要進(jìn)行模擬實驗、模擬實驗?zāi)M什么、怎樣去推進(jìn)模擬實驗等問題缺乏清晰認(rèn)識。

1. 結(jié)構(gòu)驗證，功能式實物模擬

實物觀察是“人體板塊”教學(xué)的常用方法，如通過鏡子觀察自己的牙齒和舌頭，摸一摸，感知呼吸時胸腔的變化。人體“暗箱”中的器官很難直接觀察，教師可以用功能性相似的其他實物替代。在進(jìn)行四年級上冊“食物在身體里的旅行”教學(xué)時，教師將動物胃（豬胃的切片）提供給學(xué)生，讓學(xué)生解剖觀察動物器官，通過視覺、觸覺、嗅覺等感官系統(tǒng)，了解胃的結(jié)構(gòu)和功能。學(xué)生發(fā)現(xiàn)胃富有彈性且柔韌性很強(qiáng)，胃壁多層交錯且表面覆蓋黏膜，這些體驗只有通過實物觀察才能得到。學(xué)生感知胃的彈性后，容易理解饑餓和吃飽狀態(tài)下胃體積的變化;感知胃的黏膜后，可以分析胃酸在食物消化中的作用，體會胃蠕動的形式和胃蠕動時產(chǎn)生的擠壓力。在這個過程中，學(xué)生對于胃的結(jié)構(gòu)和功能，以及食物在胃里發(fā)生的變化有了立體認(rèn)知。學(xué)生通過研究動物的消化器官，深度建構(gòu)動物消化器官的認(rèn)知模型，采用結(jié)構(gòu)驗證的方式，最終正確建立人體器官的認(rèn)知模型。實物模擬旨在通過直接觀察了解器官的構(gòu)造和形態(tài)，幫助學(xué)生理解什么是推理、什么是事實。基于實證的推理，更能說明問題，學(xué)生也更容易接受。

2. 模型驗證，仿生式物品模擬

模型是小學(xué)科學(xué)輔助教學(xué)的重要工具。在口腔的立體模型中，學(xué)生可以清楚看到各類牙齒的形狀及位置排列，清楚口腔內(nèi)部器官的構(gòu)造。通過觀察食物在口腔里的變化，進(jìn)而推測口腔中各個器官的功能。除靜態(tài)模型外，仿生式模型在教學(xué)中也經(jīng)常被用到。如在進(jìn)行四年級上冊“食物在身體里的旅行”教學(xué)時，教師擠壓塑料袋來模擬胃的蠕動，研究胃如何將食物轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀紫氖趁?將一粒大米從細(xì)吸管中擠壓前進(jìn)，來模擬食物在小腸中的運(yùn)動。在進(jìn)行五年級上冊“心臟和血液”教學(xué)中，教師通過擠壓心臟模擬器將水流從塑料管中擠出，來模擬心臟對血液的推動作用。塑料袋和吸管等物品與人體器官差異很大，需要幫助學(xué)生厘清兩者之間的關(guān)系，構(gòu)建正確的認(rèn)知模型。模型驗證是思維遷移和投射，學(xué)生在對人體器官有所了解的基礎(chǔ)上，通過模擬實驗進(jìn)行深度加工，以獲得整體認(rèn)知。在這個過程中，學(xué)生對真實事物（原型）進(jìn)行抽象，提煉出核心要素，組建與真實事物（原型）高度相似的認(rèn)知系統(tǒng)。

3. 情境驗證，沉浸式系統(tǒng)模擬

情境驗證旨在采用沉浸式表演，將人體各個器官以游戲的方式進(jìn)行模擬。對于小學(xué)生而言，情境表演比其他模擬形式更受歡迎。沉浸式表演看似游戲，其內(nèi)在是學(xué)生認(rèn)知的呈現(xiàn)，也是學(xué)生科學(xué)概念體系的自我檢驗，有助于學(xué)生厘清推理和實證。表演道具表示器官造型，隊列站位代表器官位置，人員移動模擬器官運(yùn)作。在沉浸式表演中，學(xué)生通過對比整合實證與推論，形成整體認(rèn)知。在進(jìn)行四年級上冊“食物在口腔里的變化”教學(xué)時，教師通過沉浸式表演讓學(xué)生感受食物在口腔里的變化。每個學(xué)生都有任務(wù)，“牙齒”們有序排列，“舌頭”負(fù)責(zé)將“食物”送到口腔的各個部位，最后完成在口腔中的初步“消化”。在進(jìn)行四年級上冊“食物在身體里的旅行”教學(xué)時，學(xué)生模擬“大腸”粗而短，“小腸”細(xì)而長，進(jìn)而理解大腸的主要功能是吸收水分、儲存食物殘渣，而小腸的主要功能是吸收營養(yǎng)。通過模擬表演將結(jié)構(gòu)相似、功能相近的器官進(jìn)行對比，學(xué)生對口腔中各個器官的結(jié)構(gòu)和功能有了更深的認(rèn)知[1]。

二、求美：嵌入擬真App，匹配結(jié)構(gòu)與功能

人體之美在其結(jié)構(gòu)和功能的互相匹配上表現(xiàn)得淋漓盡致，小學(xué)生卻難以理解人體結(jié)構(gòu)的巧妙精致與器官之間的協(xié)同配合。教師嘗試將擬真App與課堂教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，突破結(jié)構(gòu)與功能相匹配的認(rèn)知難點(diǎn)，幫助學(xué)生構(gòu)建準(zhǔn)確的“人體板塊”概念體系。擬真App是指借助現(xiàn)代教育技術(shù)對人體器官進(jìn)行模擬的應(yīng)用軟件，它將人體器官以可視化的形式呈現(xiàn)出來，通過動畫交互式展示人體結(jié)構(gòu)。

1. 強(qiáng)化因果，追求互動性

可視化和形象化是App的最大優(yōu)勢。它在課堂中將不可見的人體“暗箱”以動畫方式進(jìn)行呈現(xiàn)，將抽象的科學(xué)概念以具象的方式進(jìn)行表達(dá)。擬真App具有互動性，可以研究不同狀況下人體器官的不同表現(xiàn)，將靜態(tài)的模擬實驗向動態(tài)轉(zhuǎn)變。在進(jìn)行四年級上冊“食物在身體里的旅行教學(xué)時，模擬實驗用塑料管來模擬小腸，學(xué)生對于為什么塑料管可以模擬小腸卻不甚理解，小腸的蠕動是絨毛緩慢推動，與用手?jǐn)D壓塑料管有所不同。擬真App在模擬實驗的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生“真實觀察”到小腸內(nèi)部的狀況，了解小腸蠕動的特點(diǎn)以及小腸絨毛的運(yùn)動方式。當(dāng)“食物”經(jīng)過小腸時，小腸絨毛緩慢推進(jìn)“食物”向前蠕動，腸壁吸收“食物”中的營養(yǎng)成分，并輸送到全身各處。在App的支持下，學(xué)生容易理解“吸管中的米粒運(yùn)動”模擬實驗的真實用意。擬真App在直觀展示器官構(gòu)造的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化器官的結(jié)構(gòu)、功能之間的因果關(guān)系，幫助學(xué)生理解模擬實驗展開的內(nèi)在緣由，使得學(xué)生體驗更有指向性，提升了探究效率。

2. 聚焦細(xì)節(jié)，追求精確度

擬真App依托現(xiàn)代教育技術(shù)，將原本細(xì)微的變化，通過放大處理，讓學(xué)生觀察得更為清晰到位。App對人體器官細(xì)節(jié)的放大，有助于學(xué)生理解器官的功能，感受人體的奧秘，彌補(bǔ)了常規(guī)模型難以呈現(xiàn)人體細(xì)節(jié)的缺憾。如在進(jìn)行四年級上冊“食物在身體里的旅行”教學(xué)時，教師利用塑料袋來模擬胃，用手揉捏袋子來模擬胃的蠕動。對于容易碾碎的食物，揉捏袋子的模擬效果比較明顯，但那些韌性強(qiáng)的肉類，很難通過揉捏進(jìn)行“消化”。胃極具彈性，其體積能擴(kuò)大十多倍，胃內(nèi)部有腐蝕性很強(qiáng)的胃酸，胃的多層結(jié)構(gòu)以及胃黏膜等對食物的消化起到關(guān)鍵作用，模擬實驗卻很難體現(xiàn)。利用擬真App將各種“食物”點(diǎn)擊放入胃中，感受胃對不同食物的反應(yīng)情況，利用交互功能，感知胃的體積在饑餓、吃飽、吃撐等狀態(tài)下的變化，直觀感受胃部各個細(xì)節(jié)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生更容易理解為什么需要細(xì)嚼慢咽，為什么一日三餐要定時定量，不宜暴飲暴食。

3. 整體推進(jìn)，追求協(xié)同性

人體器官之間的合作與協(xié)同，是認(rèn)知器官結(jié)構(gòu)與功能的重點(diǎn)，也是學(xué)生系統(tǒng)化構(gòu)建“人體板塊”概念體系的難點(diǎn)。人體的消化系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)，彼此互相獨(dú)立，卻有著密切的聯(lián)系。而“人體板塊”的教學(xué)往往圍繞單個系統(tǒng)展開，各類模擬實驗也是對人體系統(tǒng)的局部模擬。以消化系統(tǒng)為例，用硬紙板和毛巾模擬牙齒和舌頭、塑料袋模擬胃、塑料管模擬小腸，都是對人體器官的局部模擬，而系統(tǒng)之間的分工與合作很難展現(xiàn)。擬真App強(qiáng)化食物在身體內(nèi)的“旅行”，“食物”從口腔開始，經(jīng)歷食道、胃、小腸、大腸等消化器官，最終把殘渣排出體外，完成食物消化與吸收的全過程。而“營養(yǎng)”卻通過血液輸送到人體各個部分，與氧氣一起支撐著人體各器官的運(yùn)作。學(xué)生感受營養(yǎng)“旅行”的過程，進(jìn)一步明確消化系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)之間的分工與合作，形成“人體板塊”的整體性認(rèn)知。

三、求順：繪制注釋圖示，疏通局部與整體

人體組織由復(fù)雜的八大系統(tǒng)組成，每個系統(tǒng)內(nèi)部還有更小的系統(tǒng)，所有的系統(tǒng)都有局部與整體的關(guān)系。理解局部與整體，有助于學(xué)生真正內(nèi)化科學(xué)概念，構(gòu)建思維模型，形成系統(tǒng)認(rèn)知。以圖文結(jié)合的方式將思維模型繪制出來，在圖上進(jìn)行注釋，被稱為“注釋圖示”?！白⑨寛D示”既是思維模型在紙上的投射，也是思維模型構(gòu)建的腳手架。學(xué)生在“注釋圖示”的支持下，可以完成難度較高的挑戰(zhàn)，也容易厘清復(fù)雜的邏輯關(guān)系[2]。

1. 求精確，完善手繪圖

手繪圖旨在將人體器官以圖畫的方式繪制出來，并配以說明。手繪既是記錄的過程，也是理解和鞏固的過程。手繪圖需要精準(zhǔn)，基于器官造型和比例進(jìn)行繪制，越接近實際情況，繪制附帶的思維效果越好?？梢詤⒖检o態(tài)模型或者文本資料，深度了解人體器官的特點(diǎn)，在繪制過程中完成立體思維模型的構(gòu)建。在進(jìn)行四年級上冊“呼吸與消化”單元教學(xué)時，學(xué)生繪制單個器官的難度不大，卻對各器官之間的連接容易產(chǎn)生偏差。如胃、小腸等，學(xué)生大都能繪制正確，但容易出現(xiàn)胃和腸位置失調(diào)、消化道連接不到位等科學(xué)性問題。“人體板塊”的手繪圖，求對不求美，教師需要放慢節(jié)奏，組織學(xué)生對口腔、食道、胃、小腸和大腸進(jìn)行逐一梳理，了解各個器官的造型和特點(diǎn)，關(guān)注各個器官之間的連接，聚焦器官特征和細(xì)節(jié)，確保繪制的準(zhǔn)確性。

2. 求系統(tǒng)，疏通關(guān)系圖

借助思維導(dǎo)圖等工具繪制邏輯關(guān)系圖，以呈現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各個器官的層級和關(guān)系。關(guān)系圖使用顏色、線條、符號、詞匯和圖像，遵循基本的規(guī)則，向外發(fā)散開來，呈樹狀、網(wǎng)狀或放射狀。“人體板塊”由更小的思維模型或一個個概念點(diǎn)組成，將整個體系分解成各個模塊，并用線條進(jìn)行連接，配上文字說明連接的緣由。根據(jù)激活擴(kuò)散理論，概念點(diǎn)之間的聯(lián)系越多，互相之間激活的可能性越大，提取的速度和準(zhǔn)確性也越高[3]。將復(fù)雜的關(guān)系用清晰的繪圖進(jìn)行表達(dá)，梳理相關(guān)概念之間的連接點(diǎn)，為后續(xù)整體建構(gòu)“人體板塊”的認(rèn)知模型打基礎(chǔ)。在進(jìn)行“呼吸與消化”單元教學(xué)時，先繪制單一系統(tǒng)中的局部模型，如血液循環(huán)系統(tǒng)包括血管和心臟，血管可分為動脈、靜脈和毛細(xì)血管。牙齒有門齒、臼齒和犬齒三種，不同類型的牙齒自身的功能也不同。從牙齒到口腔，口腔里除了牙齒還有舌頭和唾液，從口腔再到消化系統(tǒng)的食道、胃、小腸、大腸等。再通過圖示將相關(guān)概念串聯(lián)起來，將人體各大系統(tǒng)進(jìn)行排列，學(xué)生通過連接感受人體系統(tǒng)各個層級之間的關(guān)系。在邏輯關(guān)系圖的支持下，學(xué)生的思維經(jīng)歷從局部到整體，再由整體到局部的過程，在繪制的過程中深度建構(gòu)“人體板塊”概念體系。

3. 求匹配，強(qiáng)化協(xié)同圖

相對于單個器官的形狀和功能，器官間的關(guān)系和協(xié)同更需要表達(dá)清楚。協(xié)同圖以簡潔的方式，將復(fù)雜的原理表達(dá)出來，使得表述更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。學(xué)生容易構(gòu)建單個器官的認(rèn)知模型，對于單一系統(tǒng)之間各個器官的結(jié)構(gòu)與功能，有一定的認(rèn)知基礎(chǔ)。但對于不同系統(tǒng)之間的協(xié)作，理解起來就非常困難。如呼吸系統(tǒng)獲得的氧氣交換到肺泡，通過肺泡進(jìn)入血液，與消化系統(tǒng)獲得的營養(yǎng)一起，被血液循環(huán)系統(tǒng)輸送到全身各處，營養(yǎng)和氧氣共同為人體活動提供能量。該過程涉及消化、呼吸、血液循環(huán)、運(yùn)動等多個系統(tǒng)，學(xué)生容易混淆，造成認(rèn)知誤差?？蓢L試通過分步走的方法降低邏輯原理注釋的難度，先繪制人體器官，再整理系統(tǒng)模塊，最后完成關(guān)系協(xié)同和功能匹配，以能量作為主線，通過協(xié)同圖來強(qiáng)化人體器官之間的功能協(xié)同。也可以嘗試倒推，尋找能量的來源，能量需要氧氣和營養(yǎng)，氧氣和營養(yǎng)又從哪里來？由淺入深，由簡單到復(fù)雜，邊繪制邊強(qiáng)化，梳理“人體板塊”的邏輯關(guān)系。

學(xué)習(xí)是一個漫長的過程，“人體板塊”概念體系的構(gòu)建也非一朝一夕就能完成。教師要正視認(rèn)知盲點(diǎn)，著力突破認(rèn)知盲點(diǎn)，開展有針對性的教學(xué)，讓學(xué)生有更直觀的感悟，給學(xué)生展示自我的機(jī)會，在思考和討論中檢驗思維模型，著力讓學(xué)生對人體器官的結(jié)構(gòu)和功能有更深層次的認(rèn)知，同時滲透保護(hù)人體器官、養(yǎng)成良好生活習(xí)慣的思想。

參考文獻(xiàn)

[1] 李婷婷.小學(xué)物質(zhì)科學(xué)概念教學(xué)中圖形表征的運(yùn)用策略—以教科版《科學(xué)》為例[J].教學(xué)月刊小學(xué)版（綜合），2020（10）：33-36.

[2] 柯毅妹.小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中形象思維向抽象思維的過程性研究[J].考試周刊，2020（11）：75-76.

[3] 舒俊波.小學(xué)科學(xué)探究“熱身活動”的設(shè)計與實施[J].中國教師，2021（7）：63-66.

（作者單位：浙江省杭州市競舟小學(xué)）

責(zé)任編輯：趙繼瑩