〔摘 要〕 隨著教育改革的不斷深入，小學(xué)科學(xué)教學(xué)越來越注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。模型建構(gòu)作為一種直觀、生動的教學(xué)方法，被廣泛應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課堂上，成為連接理論知識與實(shí)踐操作的重要橋梁。本文旨在探討模型建構(gòu)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的深度應(yīng)用，分析其對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)思維、實(shí)踐技能以及合作能力等方面的影響，并提出相應(yīng)的教學(xué)策略建議。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；模型建構(gòu)；深度應(yīng)用

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 24 028-030

模型建構(gòu)是2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)之一科學(xué)思維的重要組成部分。就小學(xué)課程性質(zhì)而言，義務(wù)教育科學(xué)課是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性?？茖W(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)離不開教師的教授與學(xué)生的探究，其中應(yīng)以學(xué)生的探究為主體活動，以培養(yǎng)學(xué)生主動探究、合理探究、科學(xué)探究的能力。模型建構(gòu)是科學(xué)的關(guān)鍵特征，甚至有研究者認(rèn)為，觀察、描述、解釋、預(yù)測、推理微觀和宏觀自然事物、自然現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)就是建構(gòu)和應(yīng)用科學(xué)模型的過程，因此將科學(xué)直接定義為科學(xué)建模的過程。由此可見，科學(xué)教學(xué)中模型構(gòu)建的重要性不容忽視，教師應(yīng)當(dāng)在深入掌握其核心意義的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有效的教學(xué)實(shí)踐。

一、模型建構(gòu)的定義

科學(xué)模型簡化了復(fù)雜的自然、科學(xué)世界，幫助學(xué)生更容易理解并應(yīng)用知識。它不僅包含宏觀和微觀兩個層面的信息，還具有描述、解釋和預(yù)測自然現(xiàn)象的多功能性，是科學(xué)探究的重要支撐。當(dāng)下有兩種主流觀點(diǎn)：第一種認(rèn)為，模型建構(gòu)是指學(xué)生使用模型來分析和解釋現(xiàn)象與數(shù)據(jù)。通過這種方式，學(xué)生能夠系統(tǒng)地描繪科學(xué)概念，以及事物的結(jié)構(gòu)、關(guān)系和過程，從而體現(xiàn)出他們對科學(xué)的深刻洞察和理解。第二種認(rèn)為，科學(xué)模型建構(gòu)旨在通過實(shí)踐活動，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建和應(yīng)用科學(xué)模型，從而深入理解科學(xué)概念、原理和規(guī)律，并在此過程中培養(yǎng)和提升他們的科學(xué)建模能力。兩種觀點(diǎn)都指向認(rèn)識模型和建構(gòu)模型兩個維度?？茖W(xué)模型的構(gòu)建和應(yīng)用是科學(xué)教育中不可或缺的一部分，它不僅能幫助學(xué)生將抽象的科學(xué)概念具體化，還促進(jìn)了他們對科學(xué)知識的深入理解。在第一種觀點(diǎn)中，模型建構(gòu)被視為一種分析工具，學(xué)生通過它來解釋和理解現(xiàn)象。這種方式強(qiáng)調(diào)了模型在幫助學(xué)生形成系統(tǒng)科學(xué)概念中的作用。而在第二種觀點(diǎn)中，模型建構(gòu)更側(cè)重于實(shí)踐活動，通過動手操作和應(yīng)用模型，學(xué)生能夠更直觀地理解科學(xué)原理。這種互動性的方法有助于提升學(xué)生的科學(xué)建模技能。這兩種觀點(diǎn)都強(qiáng)調(diào)了模型在科學(xué)探究中的雙重角色：既是認(rèn)識世界的工具，也是建構(gòu)知識的過程。通過模型的構(gòu)建和應(yīng)用，學(xué)生不僅能夠更好地理解科學(xué)概念，還能夠培養(yǎng)批判性思維和解決問題的能力，這對于他們未來的學(xué)習(xí)和生活都是極其寶貴的。

二、模型建構(gòu)的意義

（一）有助于學(xué)生理解抽象概念

小學(xué)科學(xué)課程中包含了許多抽象的科學(xué)概念，如力、能量、生態(tài)系統(tǒng)等，這些概念對于小學(xué)生來說往往難以直接理解和把握。模型建構(gòu)則可以通過具體、形象的方式，將這些抽象概念具象化，幫助學(xué)生更好地理解和掌握。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

模型建構(gòu)是一個復(fù)雜的思維過程，要求學(xué)生根據(jù)已有的科學(xué)知識和觀察結(jié)果，通過推理、假設(shè)、驗證等步驟來構(gòu)建模型。這個過程不僅鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)造性思維能力，還培養(yǎng)了他們的批判性思維能力。學(xué)生需要不斷質(zhì)疑自己的假設(shè)、調(diào)整模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以達(dá)到更加接近真實(shí)情況的效果。這種思維方式的訓(xùn)練對于學(xué)生未來的學(xué)習(xí)和生活都具有重要意義。

（三）提升學(xué)生的實(shí)踐能力

模型建構(gòu)需要學(xué)生親自動手操作和實(shí)踐，這有助于提升學(xué)生的實(shí)踐能力和動手能力。

（四）促進(jìn)學(xué)生間的合作與交流

模型建構(gòu)往往不是一個人能夠完成的，它需要小組成員之間的密切合作和相互配合。在構(gòu)建模型的過程中，學(xué)生需要共同討論設(shè)計方案、分配任務(wù)、協(xié)調(diào)進(jìn)度等。這些合作與交流活動不僅增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊意識和協(xié)作能力，還增進(jìn)了他們之間的友誼和相互理解。

（五）激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣和探究欲望

模型構(gòu)建，作為一種充滿挑戰(zhàn)與樂趣的科學(xué)實(shí)踐，能夠有效點(diǎn)燃學(xué)生對科學(xué)的興趣和探索欲。當(dāng)學(xué)生目睹自己精心制作的模型成功再現(xiàn)真實(shí)世界的科學(xué)現(xiàn)象時，他們不僅會體驗到成就感，還會感到自豪和滿足。這種正面的情感反饋是推動學(xué)生進(jìn)一步投身科學(xué)學(xué)習(xí)的強(qiáng)大動力，激勵著他們以更飽滿的熱情去深入挖掘科學(xué)的奧秘。通過這一過程，學(xué)生的科學(xué)探究能力能夠得到實(shí)質(zhì)性提升。

三、模型建構(gòu)的特征

在許多科學(xué)教育工作者看來，模型通常是指那些具體、可以觸摸的物體。然而，一些研究者對模型的實(shí)體特征進(jìn)行了延伸：他們認(rèn)為，模型也可以通過概念、數(shù)學(xué)符號等形式來描述自然界中的現(xiàn)象和對象。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，模型建構(gòu)通常包括物質(zhì)模型（如太陽系模型）、概念模型（如食物鏈模型）和過程模型（如植物生長過程模型）等類型。現(xiàn)有文獻(xiàn)顯示科學(xué)教育工作者往往喜歡選用物質(zhì)模型來建構(gòu)，集中在“地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域”這一章節(jié)。這表明小學(xué)科學(xué)教師對模型構(gòu)建的研究和教學(xué)關(guān)注不足，對模型構(gòu)建的理解也不夠深入。

（一）可視化教學(xué)：促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)概念的掌握

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中涉及大量抽象概念，如物質(zhì)結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)等。模型建構(gòu)能夠?qū)⒊橄蟮目茖W(xué)概念具象化，使學(xué)生能夠通過直觀觀察來理解復(fù)雜現(xiàn)象。例如，在講解“水的循環(huán)”時，教師可以指導(dǎo)學(xué)生制作水循環(huán)模型，通過模擬蒸發(fā)和降水等環(huán)節(jié)，使學(xué)生準(zhǔn)確地把握水循環(huán)的全過程及其相互聯(lián)系。抑或通過構(gòu)建太陽系模型，學(xué)生可以直觀地看到行星的運(yùn)行軌跡、大小比例等，從而加深對太陽系結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。

（二）探究式學(xué)習(xí)：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

模型構(gòu)建要求學(xué)生基于現(xiàn)有知識提出假設(shè)、設(shè)計實(shí)驗并驗證這些假設(shè)，這一過程鍛煉了學(xué)生的邏輯、批判性和創(chuàng)造性思維。在模型構(gòu)建過程中，學(xué)生需要不斷思考、調(diào)整和完善模型，以更準(zhǔn)確地反映科學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)。這種思維訓(xùn)練有助于學(xué)生形成科學(xué)的思維方式和問題解決能力。例如，在講解《輪軸》一課時，有教師采用從單個物品的原型簡圖表達(dá)，到概括輪軸圖示模型，再用實(shí)物模型進(jìn)行解釋，最終識別生活原型的教學(xué)路徑。先從生活中的“轉(zhuǎn)瓶子”游戲開啟，用簡圖畫出用力時瓶子不同部位轉(zhuǎn)動的特點(diǎn)。思考生活中類似的裝置，利用圖形解釋工作原理。逐層遞進(jìn)，體現(xiàn)科學(xué)思維的進(jìn)階。

（三）實(shí)踐操作：增強(qiáng)學(xué)生的動手能力

模型構(gòu)建需要學(xué)生親自動手操作，這有助于提升他們的實(shí)踐技能和動手能力。在構(gòu)建模型時，學(xué)生必須選擇合適的材料、設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)、進(jìn)行精細(xì)地加工和組裝。這些實(shí)踐活動不僅讓學(xué)生體驗科學(xué)的樂趣，還培養(yǎng)了他們的耐心、細(xì)心和責(zé)任感。

（四）團(tuán)隊協(xié)作：促進(jìn)學(xué)生間的合作與溝通

模型構(gòu)建通常需要團(tuán)隊合作，為學(xué)生提供了合作與溝通的機(jī)會。在構(gòu)建模型的過程中，學(xué)生需要共同討論設(shè)計方案、分配任務(wù)、協(xié)調(diào)進(jìn)度。例如，構(gòu)建《生態(tài)系統(tǒng)》模型一課，在教師詳細(xì)講解生態(tài)系統(tǒng)的組成要素（如生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者等）和它們之間的相互作用關(guān)系后，學(xué)生分組討論并設(shè)計自己的“生態(tài)系統(tǒng)”模型方案，包括確定模型的大小、形狀、材料以及各組成要素的表現(xiàn)方式等。這些合作與溝通活動，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊意識和協(xié)作能力，還促進(jìn)了他們之間的友誼和相互理解。此外，通過展示和分享模型成果，學(xué)生可以從同伴那里獲得新的靈感。

（五）互動體驗：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

模型構(gòu)建作為一種具有挑戰(zhàn)性和趣味性的科學(xué)活動，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。當(dāng)學(xué)生看到自己構(gòu)建的模型能夠模擬真實(shí)科學(xué)現(xiàn)象時，會感到自豪和滿足。這種成就感會進(jìn)一步激發(fā)他們學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情，促使他們更深入地探索科學(xué)的奧秘。

四、模型建構(gòu)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的深度應(yīng)用

模型建構(gòu)不僅有助于學(xué)生理解抽象概念、培養(yǎng)科學(xué)思維能力、提升實(shí)踐能力，還能夠促進(jìn)學(xué)生間的合作與交流、激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣和探究欲望。因此，小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)該充分利用模型建構(gòu)這一教學(xué)方法，為學(xué)生提供更多實(shí)踐和探究的機(jī)會，讓他們在動手動腦的過程中體驗到科學(xué)的樂趣和魅力。

（一）明確教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)

在實(shí)施模型建構(gòu)教學(xué)之前，教師應(yīng)明確教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)，確保模型建構(gòu)活動能夠緊密圍繞教學(xué)內(nèi)容展開。同時，教師還需要根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平設(shè)計合適的模型類型和難度級別。

（二）提供豐富的材料和工具

為了保障模型建構(gòu)活動的順利進(jìn)行，教師應(yīng)為學(xué)生提供豐富的材料和工具。這些材料和工具應(yīng)具有一定的安全性和可操作性，以滿足學(xué)生構(gòu)建不同類型模型的需求。此外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生利用日常生活中的物品進(jìn)行模型構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和環(huán)保意識。

（三）引導(dǎo)學(xué)生參與設(shè)計與制作

在模型建構(gòu)過程中，教師應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，引導(dǎo)學(xué)生積極參與設(shè)計和制作環(huán)節(jié)。教師可以先向?qū)W生介紹相關(guān)科學(xué)知識和背景信息，然后鼓勵學(xué)生提出自己的設(shè)計方案和想法。在制作過程中，教師應(yīng)給予學(xué)生必要的指導(dǎo)和幫助，確保學(xué)生順利完成模型構(gòu)建任務(wù)。

（四）組織展示與分享活動

完成模型構(gòu)建后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行展示和分享活動。通過展示和分享自己的模型成果，學(xué)生可以相互學(xué)習(xí)、借鑒和啟發(fā)。同時，教師還可以邀請其他班級或?qū)W校的師生來參觀和交流，拓寬學(xué)生的視野和交流范圍。

（五）注重評價與反思

在模型建構(gòu)教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價和反思。評價應(yīng)注重學(xué)生的參與度、合作精神、創(chuàng)新能力等方面的表現(xiàn)；反思則應(yīng)關(guān)注教學(xué)過程中存在的問題和不足之處，以便及時調(diào)整教學(xué)策略和方法。

模型建構(gòu)作為一種直觀、生動的教學(xué)方法，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的教育意義。它不僅能夠幫助學(xué)生理解抽象的科學(xué)概念、培養(yǎng)科學(xué)思維能力、提升實(shí)踐技能，還能夠促進(jìn)學(xué)生的合作與交流、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣與探究欲望。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，教師還需面對資源限制、時間管理、學(xué)生差異和評價難度等挑戰(zhàn)。為了充分發(fā)揮模型建構(gòu)的優(yōu)勢，教師需要不斷探索和創(chuàng)新教學(xué)策略和方法，整合和利用各種資源，關(guān)注學(xué)生的個體差異和需求，建立多元化的評價體系。未來，隨著教育技術(shù)的不斷發(fā)展和教育理念的持續(xù)更新，模型建構(gòu)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用將更加廣泛和深入，為學(xué)生的全面發(fā)展提供更加有力的支持。

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