徐玉輝

〔摘? ? 要〕? 模型建構(gòu)作為《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中科學(xué)思維核心素養(yǎng)的重要組成部分，對學(xué)生的思維發(fā)展有著重要的作用和價值。本文基于《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》一課的課堂實踐，精心重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，通過“暴露原始模型、修正模型偏差、深化模型理解、鞏固模型認知”的模型建構(gòu)流程，幫助學(xué)生突破認知障礙，有效建構(gòu)神經(jīng)傳遞概念模型，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；科學(xué)思維；模型建構(gòu)

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 11? ? 034-036

《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)》）明確指出，科學(xué)課程要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐和態(tài)度責(zé)任等方面，其中科學(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)系的認識方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證和創(chuàng)新思維等。模型建構(gòu)被首次明確為新課標(biāo)中科學(xué)思維核心素養(yǎng)的重要組成部分，對學(xué)生的思維發(fā)展有著重要的作用和價值。

模型作為一種認識手段和思維方式，是科學(xué)概念形成過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一，模型建構(gòu)的過程是思維與行為相統(tǒng)一的過程。因此，在科學(xué)課程學(xué)習(xí)中將模型建構(gòu)視作一種認識手段，讓學(xué)生在活動中體驗建模的思維過程，有利于幫助學(xué)生化抽象為形象，化復(fù)雜為簡單，有助于科學(xué)概念的建構(gòu)，促進學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展。本文以教科版五年級上冊《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》一課為例，就如何建構(gòu)神經(jīng)傳遞概念模型進行一些探討。

一、教材分析

《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》一課，教材編排了三個版塊，分別是聚焦、探索和研討。聚焦版塊拋出三個問題，旨在激發(fā)學(xué)生對人體神經(jīng)系統(tǒng)探究的興趣；探索版塊包括“做個接乒乓球游戲”和“了解身體是如何聯(lián)絡(luò)的”兩個活動，前者旨在通過體驗活動感受腦和神經(jīng)是如何工作的，后者旨在讓學(xué)生通過自主閱讀修正認知偏差，準(zhǔn)確認識人體對外界信息或刺激做出反應(yīng)的神經(jīng)傳遞過程；研討版塊設(shè)置了三個問題，旨在讓學(xué)生認識到神經(jīng)系統(tǒng)的重要性及保護神經(jīng)系統(tǒng)的方法。

人體的各種感官接收信息后是如何分析處理這些信息并對其做出反應(yīng)的，這是一個非常抽象的過程，對五年級的學(xué)生來說難度很大。如果按照教材編排的內(nèi)容和順序進行常規(guī)教學(xué)，學(xué)生除了擁有豐富的游戲體驗外，更多的是在進行書面與口頭的表達探究，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃厚，而且有效建構(gòu)神經(jīng)傳遞概念模型這一課堂教學(xué)目標(biāo)也是很難實現(xiàn)的。這樣的教學(xué)顯然難以達到《課程標(biāo)準(zhǔn)》理念下的核心素養(yǎng)要求，學(xué)生的能力發(fā)展也會被框定在資料閱讀和概念灌輸?shù)姆秶鷥?nèi)。

二、創(chuàng)新定位

《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：新課程內(nèi)容的設(shè)計要基于大概念教學(xué)的理論，著眼學(xué)習(xí)進階理念設(shè)計學(xué)習(xí)過程，重點關(guān)注學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展?！渡眢w的“聯(lián)絡(luò)員”》一課可以立足這樣的視角重構(gòu)教學(xué)過程，活動設(shè)計指向“知道只有器官、神經(jīng)的協(xié)同工作才能準(zhǔn)確完成任務(wù)”這一大概念。以投擲沙包游戲為活動載體，重點指向神經(jīng)傳遞概念模型的建構(gòu)過程，從而幫助學(xué)生更好地理解人體接收信息后是如何對其做出反應(yīng)的。

概念模型的建構(gòu)是一個以經(jīng)驗事實為基礎(chǔ)，并且不斷修正與逐漸深化的過程。因此，在模型建構(gòu)之前，要充分喚醒學(xué)生的原有經(jīng)驗。故而，本課教學(xué)可以按照“親歷活動，暴露原始模型—自主閱讀，修正模型偏差—梯級實驗，深化模型理解—習(xí)題辨析，鞏固模型認知”的步驟展開，從而幫助學(xué)生初步建構(gòu)起人體“接收信息—傳入神經(jīng)—神經(jīng)中樞—傳出神經(jīng)—做出反應(yīng)”的神經(jīng)傳遞概念模型（如圖1）。

三、過程設(shè)計

（一）親歷活動，暴露原始模型

模型建構(gòu)教學(xué)的開始，應(yīng)該是借助情境或活動認識現(xiàn)象與問題，它是保證教學(xué)能夠有效開展的前提。在此過程中，教師要創(chuàng)設(shè)真實情境或者引導(dǎo)學(xué)生親歷活動，以此呈現(xiàn)某種現(xiàn)象或提出相關(guān)問題，同時鼓勵學(xué)生對現(xiàn)象進行分析，對問題進行思考，以此形成自己的最初想法或假設(shè)，并且通過文字、表格、圖畫等方式構(gòu)建一個包含自己想法與觀點的原始模型。

喚醒學(xué)生的原始模型是展開模型建構(gòu)活動的基礎(chǔ)，而學(xué)生的原有認知常常以“習(xí)慣”“觀念”等表現(xiàn)形式存在，并且具有較強的隱蔽性和頑固性，不在特定情境中往往很難被喚醒與暴露。而判斷模型建構(gòu)目標(biāo)是否有效達到的標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵在于教學(xué)能否改變學(xué)生的原始錯誤模型。怎樣的教學(xué)氛圍才能鼓勵學(xué)生將自己的原始概念模型暴露于眾呢？筆者認為，教師干擾得越少，學(xué)生暴露出來的原始概念模型就會越多。因此，讓學(xué)生親歷活動并借助學(xué)習(xí)單及時思考記錄是暴露原始概念模型的重要手段。

教學(xué)伊始，教師出示投擲沙包的游戲材料和規(guī)則，學(xué)生馬上分組開展游戲，記錄、展示得分情況并完成學(xué)習(xí)單的思考問題。身體的哪些器官直接參與了投擲沙包這個活動？它們的作用可能是什么？這些器官參與該活動的先后順序是怎樣的？因為學(xué)生剛剛體驗過這個活動，所以原有認知很快就能被喚醒并充分暴露。絕大多數(shù)學(xué)生認為直接參與這個活動的器官有眼睛、腦和手等，其中眼睛負責(zé)瞄準(zhǔn)位置，腦負責(zé)指揮，手負責(zé)做出扔沙包的動作，它們參與活動的先后順序是眼睛、腦和手。但是也有少數(shù)學(xué)生認為是腦控制眼睛去瞄準(zhǔn)位置，然后指揮手扔沙包，它們參與活動的先后順序是腦、眼睛、手。學(xué)生關(guān)于投擲沙包這個活動中神經(jīng)傳遞的原始概念模型主要包括眼睛、腦、手和腦、眼睛、手兩種，但是，對于這些器官之間是如何進行信息傳遞的認識是模糊不清甚至是空白的。

（二）自主閱讀，修正模型偏差

維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論指出，學(xué)生的發(fā)展存在兩種水平：一種是學(xué)生現(xiàn)有的水平，即獨立活動時所能達到的解決問題的水平；另一種是可能發(fā)展的水平，也就是通過學(xué)習(xí)可獲得的水平。兩者之間的差距就是最近發(fā)展區(qū)。教師的教學(xué)應(yīng)立足于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生提供“跳一跳也能夠得著”的學(xué)習(xí)內(nèi)容，發(fā)揮其潛能，超越其最近發(fā)展區(qū)而達到下一發(fā)展階段的水平。而學(xué)習(xí)支架是與最近發(fā)展區(qū)密切相關(guān)的腳手架，恰好可以有效幫助學(xué)生實現(xiàn)發(fā)展水平的提升。為此，教師根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)幫助學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架對其發(fā)展是最有效的。學(xué)習(xí)支架的選擇包括但不限于結(jié)構(gòu)性材料、音視頻、文字資料等。

在模型建構(gòu)活動中，必須基于學(xué)情考慮學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。過于簡單的模型建構(gòu)活動，無法激發(fā)學(xué)生的思考，而難度過大會讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。小學(xué)生的模型建構(gòu)多數(shù)是在背景知識清晰的情況下進行的，對于抽象的、學(xué)生不熟悉的事物，教師應(yīng)當(dāng)提供學(xué)習(xí)支架幫助學(xué)生抓住原型的本質(zhì)屬性，從而修正和完善原有的模型偏差。

學(xué)生的原始概念模型互相產(chǎn)生了沖突，或者對神經(jīng)傳遞的過程模糊不清，這正是模型建構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵。到底哪一種觀點才是正確的呢？學(xué)生內(nèi)心失去平衡，充滿渴望，試圖尋找方法解開疑惑。但是，對于五年級學(xué)生來說，投擲沙包過程中，除了接收信息的眼睛和做出反應(yīng)的手是熟悉和直觀的，除此以外的部分都比較陌生和抽象。此時，教師給每個學(xué)生提供人體神經(jīng)傳遞的閱讀資料作為學(xué)習(xí)支架，資料內(nèi)容主要包括神經(jīng)的種類和作用，以及眼睛、腦等器官在神經(jīng)傳遞過程中的功能，幫助學(xué)生抓住各結(jié)構(gòu)的本質(zhì)屬性，再通過小組合作完成投擲沙包活動中神經(jīng)傳遞概念模型的修正。同時，學(xué)生在小組討論交流的過程中產(chǎn)生的思維碰撞也有利于模型的正確建構(gòu)。

（三）梯級實驗，深化模型理解

神經(jīng)傳遞概念是比較抽象且難以理解的，對于以形象思維為主、抽象思維欠缺的五年級學(xué)生來說具有一定的難度。而且由于每個學(xué)生的知識積累和經(jīng)驗不同，在經(jīng)歷相同的活動后，對神經(jīng)傳遞概念模型的理解也會存在一定差異。實際上，概念的學(xué)習(xí)是一個由抽象到直觀的過程，概念的建立也都要經(jīng)歷初級表象到深層理解的過程，學(xué)生只有經(jīng)過多層次的體驗感悟和思考活動，才能一步步加深對概念的理解。

學(xué)生借助學(xué)習(xí)支架，通過討論交流完成了神經(jīng)傳遞概念模型的初步建構(gòu)，但對模型的理解能力還不足，所以這并不代表模型建構(gòu)活動的結(jié)束。教學(xué)活動中，教師必須抓住概念模型的轉(zhuǎn)化契機，多側(cè)面、多角度地為學(xué)生創(chuàng)造合適的理解情境，提供豐富的表象啟發(fā)學(xué)生對模型的理解，讓學(xué)生在參與模型體驗的同時，感悟知識的本質(zhì)，積累思維和實踐的經(jīng)驗，形成和發(fā)展核心素養(yǎng)。

為此，教師設(shè)計了三項梯級實驗，實驗一為閉眼投擲沙包，實驗二為單眼投擲沙包，實驗三為雙眼正常投擲沙包。通過三項實驗的連續(xù)開展，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)其他條件相同時，雙眼正常投擲的命中率最高，閉眼投擲沙包的命中率最低，旨在讓學(xué)生理解神經(jīng)傳遞概念模型中任何一個結(jié)構(gòu)缺失或者遭受損傷都會影響任務(wù)的完成，借此深化學(xué)生對該模型的理解，從而初步構(gòu)建“器官、神經(jīng)的協(xié)同工作才能準(zhǔn)確完成任務(wù)”這一核心概念。

（四）習(xí)題辨析，鞏固模型認知

能夠運用模型進行分析、解釋、遷移其他相關(guān)現(xiàn)象，描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、關(guān)系和變化過程，是模型建構(gòu)重要的一環(huán)，也是思維發(fā)展的重要過程。因此，概念模型建構(gòu)完成并不代表模型建構(gòu)活動的結(jié)束。在概念模型建構(gòu)完成后，要引導(dǎo)學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位，利用剛才建構(gòu)的模型去分析解釋相關(guān)現(xiàn)象，借此鞏固對模型的認知（如圖2）。

學(xué)生理解了神經(jīng)傳遞概念模型中“各結(jié)構(gòu)協(xié)同工作才能準(zhǔn)確完成任務(wù)”這一概念后，教師需要設(shè)計一些相關(guān)習(xí)題來鞏固學(xué)生的模型認知，這類習(xí)題可以幫助學(xué)生認清概念的內(nèi)涵和外延。教師出示習(xí)題，讓學(xué)生思考病例可能是因為神經(jīng)傳遞過程中的哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題才導(dǎo)致該現(xiàn)象的發(fā)生。學(xué)生結(jié)合先前理解的神經(jīng)傳遞概念模型，不難發(fā)現(xiàn)習(xí)題中的病例1是傳出神經(jīng)損傷導(dǎo)致腦發(fā)出的指令難以傳達到手。相比病例1，病例2的情況更為復(fù)雜，對學(xué)生運用模型分析和解釋現(xiàn)象的要求更高。但也有部分學(xué)生借助該模型分析得出病例2存在兩種損傷情況，第一種是傳入神經(jīng)受損，導(dǎo)致手接收到的信息無法傳遞給腦。第二種是腦損傷，導(dǎo)致信息傳遞到腦后，腦無法處理并做出指令。習(xí)題辨析這一活動能夠很好地讓學(xué)生運用理解的模型分析、解釋現(xiàn)象，對模型的認知也在不斷鞏固和深入。

在概念模型建構(gòu)教學(xué)中，應(yīng)注重經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)，暴露原始模型，根據(jù)學(xué)生認知水平提供學(xué)習(xí)支架，突破模型建構(gòu)的難點，在促進學(xué)生對概念模型深入理解和鞏固的同時，發(fā)展科學(xué)思維，促成核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻

[1]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.

[2]潘利峰，劉國良.模型建構(gòu)在小學(xué)科學(xué)深度探究中的運用：以蘇教版科學(xué)為例[J].教學(xué)月刊·小學(xué)版（綜合），2020（12）：37-40.

[3]錢星星.小學(xué)科學(xué)的模型建構(gòu)：以“我們來造環(huán)形山”一課為例[J].教育觀察，2020（43）：126-128.

[4]張芳菲.科學(xué)探究可視化之模型建構(gòu)[J].教育與裝備研究，2021（4）：25-27.

[5]胡蓉，王傳松.模型建構(gòu)在小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程領(lǐng)域中的教學(xué)策略研究[J].中小學(xué)實驗與裝備，2022（4）：36-38.

[6]史加祥.新課標(biāo)背景下小學(xué)科學(xué)模型建構(gòu)的教學(xué)理解與實踐[J].中小學(xué)課堂教學(xué)研究，2022（7）：19-22.