劉遠(yuǎn)謹(jǐn)

〔摘? ? 要〕? 模型建構(gòu)既是科學(xué)探究的方法，也是科學(xué)思維的重要組成部分。本文以“學(xué)習(xí)進(jìn)階”為理念，以科學(xué)核心概念建構(gòu)為載體，嘗試探索學(xué)生模型建構(gòu)能力的發(fā)展與進(jìn)階路徑。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，基于科學(xué)現(xiàn)象，借助實物、文字、圖像符號與數(shù)學(xué)等表征方式，建構(gòu)模型用以表達(dá)平時難以觀察和理解的對象或規(guī)律，從而實現(xiàn)對科學(xué)概念的深度理解以及使科學(xué)思維能力得以真實的發(fā)展。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；學(xué)習(xí)進(jìn)階；模型建構(gòu)能力；科學(xué)思維

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 02? ? 046-048

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出：科學(xué)思維是從科學(xué)的視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證與創(chuàng)新思維等。就目前小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)模式而言，探究式教學(xué)進(jìn)入了新的層次，不再是指向三維目標(biāo)而設(shè)計的理解性的活動支架，而應(yīng)該找到高階思維載體，讓“做中學(xué)”和“大觀念”教學(xué)本質(zhì)走向可行，努力嘗試走向更高階段，那就是讓“大觀念”和真實世界相互依偎，重新理解學(xué)生并建立學(xué)習(xí)進(jìn)階的通道。因此，基于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律與未來教育觀，應(yīng)重視發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，將傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)化為實踐性教學(xué)與表現(xiàn)性教學(xué)。

一、審視學(xué)生模型建構(gòu)能力發(fā)展的三個層次

基于對《課程標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)習(xí)、分析以及對教材的理解、實踐，筆者將小學(xué)階段科學(xué)學(xué)科模型建構(gòu)能力劃分為“模型理解”“模型建構(gòu)”“模型應(yīng)用”三個層次的指標(biāo)，分解為1～2年級、3～4年級、5～6年級三個學(xué)段的具體要求（見表1）。

二、指向?qū)W生模型建構(gòu)能力發(fā)展的學(xué)習(xí)路徑

基于學(xué)科邏輯與學(xué)生思維發(fā)展邏輯，2022年12月，我們以《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》為代表課例，不斷摸索“模型建構(gòu)”的小學(xué)科學(xué)課堂的關(guān)鍵要素，確定指向“模型建構(gòu)”能力發(fā)展的學(xué)習(xí)路徑。

（一）基于三個視角下的課例解讀

1.《課程標(biāo)準(zhǔn)》視角解讀

《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》是教育科學(xué)出版社小學(xué)科學(xué)五年級上冊“健康生活”單元的內(nèi)容，體現(xiàn)《課程標(biāo)準(zhǔn)》13個核心概念中“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”的6.3“人體通過一定的調(diào)節(jié)機(jī)制保持穩(wěn)態(tài)”，5～6年級的內(nèi)容要求“舉例說出人體對某些環(huán)境刺激的反應(yīng)方式和作用，列舉保護(hù)相關(guān)器官的方法”。

2.單元整體視角解讀

“健康生活”這個單元的核心是健康，筆者認(rèn)為這是一個充滿溫度的單元，也是一個學(xué)生可以向內(nèi)求索、了解自己的單元?！渡眢w的“聯(lián)絡(luò)員”》指向神經(jīng)系統(tǒng)與測量，學(xué)生通過整個單元的學(xué)習(xí)逐漸建構(gòu)關(guān)于健康的一個概念：健康包括身體健康和心理健康等，健康可以被測量，可以進(jìn)行調(diào)適（見圖1）。因此，筆者認(rèn)為本單元的整體教學(xué)思路是從學(xué)習(xí)基于生命健康的評估開始，進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，數(shù)據(jù)主要來源于“身體健康”和“心理健康”這兩方面。身體健康的課堂主線是三個身體系統(tǒng)的工作原理、測量評估、調(diào)整計劃；心理健康的課堂主線是壓力來源、測量評估、調(diào)整計劃。在“雙線”的加持下，學(xué)生逐步建構(gòu)“健康”概念。

3.課時教學(xué)視角解讀

聚焦環(huán)節(jié)：引發(fā)學(xué)生對人體如何感知外部環(huán)境刺激并做出反應(yīng)。探索環(huán)節(jié)：以資料學(xué)習(xí)方式，初步了解神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，并通過對反應(yīng)的測試，體會理解神經(jīng)系統(tǒng)的工作過程。研討環(huán)節(jié)：引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活實際構(gòu)建保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的認(rèn)知。

（二）指向?qū)W生模型建構(gòu)能力發(fā)展的學(xué)習(xí)路徑

筆者以學(xué)習(xí)進(jìn)階原理和學(xué)生認(rèn)知特點為理論依據(jù)，以科學(xué)核心概念建構(gòu)為載體，以“科學(xué)思維”為核心，嘗試探索學(xué)生模型建構(gòu)能力的發(fā)展與進(jìn)階路徑（見表2）。

三、指向?qū)W生模型建構(gòu)能力發(fā)展的教學(xué)策略

根據(jù)指向“模型建構(gòu)”能力發(fā)展的學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑，筆者設(shè)計了“聚焦現(xiàn)象，理解模型特征—探究實踐，促進(jìn)模型建構(gòu)—研討論證，指向模型應(yīng)用—問題解決，迭代思維模型”的關(guān)鍵學(xué)習(xí)活動，并在教學(xué)實踐與探索中提煉“模型建構(gòu)”能力發(fā)展的教學(xué)策略。

（一）聚焦現(xiàn)象，理解模型特征

學(xué)生對“神經(jīng)系統(tǒng)”的結(jié)構(gòu)與功能有所了解，但還是比較零散，相較于運動系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)等，神經(jīng)系統(tǒng)更具隱性特征。因此設(shè)計“神經(jīng)博物館”體驗活動與神經(jīng)系統(tǒng)可視化模型建構(gòu)，讓學(xué)生從自身生理反應(yīng)的視角來認(rèn)識、理解神經(jīng)系統(tǒng)工作原理。

聚焦：同學(xué)們，今天我們有個任務(wù)，需要我們給低年級的同學(xué)科普身體里的神經(jīng)是怎樣工作的。你們了解神經(jīng)嗎？

問題1：你覺得哪些器官受到外界刺激時，你的身體會做出反應(yīng)？

□眼睛???□鼻子???□嘴巴???□耳朵???□皮膚

問題2：你覺得哪個器官是指揮我們身體做出反應(yīng)的？

□腦?????□脊髓???□心臟???□肌肉???□骨骼

問題3：當(dāng)我們的手無意中被仙人掌的刺扎到時，你會有什么樣的反應(yīng)？

□縮手???□張嘴???□流淚???□搖頭???□跺腳

□大笑???□皺眉???□沒有感覺?????????□其他

任務(wù)：那我們的神經(jīng)到底是怎樣的呢？身體的哪些地方還有神經(jīng)呢？今天我們就一起來制作一個神經(jīng)系統(tǒng)的模型。

基于問題鏈的方式引導(dǎo)學(xué)生聚焦問題，逐步持續(xù)、深入地思考現(xiàn)象背后的科學(xué)本質(zhì)，充分聚焦現(xiàn)實世界的關(guān)鍵特征，從而有效建立身體的神經(jīng)系統(tǒng)模型與現(xiàn)實世界的關(guān)系。

（二）探究實踐，促進(jìn)模型建構(gòu)

模型建構(gòu)既是科學(xué)探究的方法，也是科學(xué)思維的重要組成部分?！敖】瞪睢眴卧獌?nèi)容概括抽象復(fù)雜與科學(xué)概念隱性特征，需要建構(gòu)圖像符號模型用以表達(dá)平時難以觀察和理解的對象或規(guī)律，從而實現(xiàn)對科學(xué)概念的深度理解以及使科學(xué)思維能力得以真實發(fā)展。

任務(wù)：為了讓同學(xué)們能更清楚地了解神經(jīng)系統(tǒng)，今天，老師就帶大家一起來參觀神經(jīng)系統(tǒng)博物館，我們的參觀可是有任務(wù)的，任務(wù)單就在我們的桌子上，請大家仔細(xì)閱讀1分鐘。

實踐：神經(jīng)系統(tǒng)博物館限時開放10分鐘；當(dāng)音樂聲響起，請同學(xué)們迅速回位并完成信息學(xué)習(xí)區(qū)的任務(wù)。

基于“神經(jīng)博物館”場館式學(xué)習(xí)方式進(jìn)行經(jīng)驗建模，學(xué)生從觀察整個神經(jīng)系統(tǒng)，到利用模型簡化觀察對象，更符合五年級學(xué)生的認(rèn)知水平。

（三）研討論證，指向模型應(yīng)用

以個人論證、組間論證與集體論證為研討支架，嘗試讓學(xué)生構(gòu)建“身體的神經(jīng)系統(tǒng)”思維模型（感受刺激—傳入神經(jīng)—神經(jīng)中樞—傳出神經(jīng)—做出反應(yīng)），這也是屬于“模型應(yīng)用”的過程。模型建構(gòu)的目的不是建模本身，而是要對模型進(jìn)行測試，并將模型與原型進(jìn)行對比，從而促進(jìn)對原型的理解與深化學(xué)科核心概念。

研討反應(yīng)：現(xiàn)在你們能用神經(jīng)系統(tǒng)模型和大家分享在五官體驗區(qū)你們小組都做出了什么反應(yīng)嗎？

眼睛受到強(qiáng)光照射，會閉眼；鼻子聞到刺鼻氣味，會捂鼻或扭頭躲避；口腔嘗到苦味，會皺眉或吐掉；耳朵聽到恐怖聲音，會馬上摘掉耳機(jī)；手觸碰到滑滑的東西，會害怕并收手躲避。

研討觀點：當(dāng)我們接受相同刺激時，我們做出的反應(yīng)也有所不同。除此之外，我們的神經(jīng)系統(tǒng)模型，還能表達(dá)什么觀點？并說說你的依據(jù)。

基于學(xué)生的模型建構(gòu)后，對模型進(jìn)行測試與評價，并利用測試與評價的結(jié)果對模型進(jìn)行修正，解釋現(xiàn)象或規(guī)律，從而建構(gòu)相互聯(lián)系的系統(tǒng)模型。

（四）問題解決，迭代思維模型

學(xué)生對事物的認(rèn)知是在不斷發(fā)展與變化的，已有概念建構(gòu)的模型系統(tǒng)是否在真實問題情境中能解釋相關(guān)現(xiàn)象或解決相關(guān)問題，學(xué)生可根據(jù)自己的認(rèn)知不斷迭代模型，用模型去表達(dá)個人觀點。

提問：老師相信同學(xué)們對于神經(jīng)系統(tǒng)已經(jīng)有所了解，那你們能結(jié)合信息學(xué)習(xí)區(qū)的病例來試著說一說如何保護(hù)我們身體的神經(jīng)系統(tǒng)嗎？

遷移：同學(xué)們，你們想不想知道自己的反應(yīng)速度有多快？如果發(fā)生地震了，你們能迅速做出反應(yīng)嗎？

筆者認(rèn)為，學(xué)生的認(rèn)識不應(yīng)是簡單地奔向結(jié)果的答案，而應(yīng)是基于科學(xué)實踐達(dá)成的一種共識。學(xué)生在這一過程中不斷修正、完善自己的觀念，構(gòu)建新的科學(xué)概念，并讓學(xué)生在真實情境中解決復(fù)雜問題，培養(yǎng)學(xué)生可普遍遷移的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

綜上所述，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的小學(xué)科學(xué)模型建構(gòu)的教學(xué)，可以將學(xué)生零散碎片的知識概念與機(jī)械過程轉(zhuǎn)變成一個探究世界相互聯(lián)系的學(xué)習(xí)動態(tài)過程，逐步推進(jìn)學(xué)生模型建構(gòu)能力的發(fā)展與進(jìn)階，是實現(xiàn)有效教學(xué)的一種嘗試。

參考文獻(xiàn)

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