模型方法在初中科學教學中的應用探討

陳俊

摘 要：建立模型解決問題是初中科學教學中常用的方法，幫助學生快速理解教材內容，提高學生邏輯能力、思維能力等，可以說，在初中科學教學中，應用模型方法對學生未來發展起著十分重要的作用。 本文根據自己的教學經驗，利用具體案例進行探討，提高學生建立模型能力，幫助學生養成質疑、反思等的科學素養。

關鍵詞：模型方法;科學教學;實踐舉例

前言：

自素質教育成為我國教學主要目的之后，現代教育發生巨大變化，教師轉變了傳統的以自身為主導的教學模式，學生在課堂上的地位逐漸提高[1]。 以學生為主體的教學理念使學生感受到了教師重視，課堂積極性提高，也極大推動了學生的全面發展。 文章簡單介紹了模型方法在初中科學教學中的應用。

一、模型及模型方法

1.什么是模型

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述， 使原型的本質屬性以物質形式或思維形式顯現出來。 模型舍去了原型的次要細節、非本質聯系， 以簡化和理想化的形式去再現原型的各種復雜結構、功能和聯系， 是連接理論和應用的橋梁模型可分為物理模型、概念模型、數學模型。? 物理模型是指以實物或圖畫形式直觀的表達認識對象特征的模型，如“眼球結構模型”、“原子內部結構 模型”、“凸透鏡成像”、“受力分析圖解”; 概念模型是指以圖示、文字、符號來抽象概括出事物本身特征的模型，? 如? ?“ 達爾文的自然選擇學說的解釋模型”、“植物的光合作用”等;數學模型是指用來描述 一個系統或他的性質的數學形式，即模型的要素關? ?系與原型的要素關系具有相似的數學形式， 如“ 大氣層溫度變化特點”、“重力與質量、位置關系”等。

什么是模型方法模型方法是以研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的科學方法， 是邏輯方法的一種特有形式， 具有可對事過境遷的自然現象進行研究， 將自然現象放大或縮小等優點。 換句話說，模型方法是把認識對象作為一個比較完整的形象表示出來，從而使問題簡明扼要， 以便窺見其本質的方法; 從思維方法上遵循化繁為簡的原則，把復雜的實際問題轉化為理想的簡單問題。 因此，模型方法在科學研究中具有重要作用。模型實際上是假設的一種特殊形式，也可以說是科學性和假定性的辯證統一。

二、模型方法在初中科學教學中的實踐舉例

1概念模型，將零散的知識系統化

在學習《光合作用》時，我們圍繞構建光合作用及發現過程模型展開教學，教學時， 我們先出示盆栽植物， 讓學生討論用途。 接著，圍繞植物能吸收二氧化碳、釋放氧氣這一主題，分三步深化認識：①學生設計驗證方案、教師板畫;②討論普里斯特利蠟燭、小白鼠實驗，分析其未能發現植物吸收二氧化碳、 釋放氧氣的原因，使學生知曉是因為當時尚未發現空氣成分，因此直至1785 年人們才得知植物吸收釋放的氣體;③利用溴百里酚藍驗證水生植物吸收二氧化碳。 然后，圍繞植物能制造淀粉展開教學， 步驟為：①用碘酒依次檢測米湯、有色饅頭中存在淀粉;②檢測綠葉中是否存在淀粉，經討論后演示水浴加熱、酒精脫色，學生分組實驗：在已脫色的葉上滴加碘酒并觀察顏色變化， 其中部分葉片進行了部分遮光處理;③交流檢測結果：均變藍說明葉中存在淀粉， 并告知 1864 年薩克斯最先證明了這一結論;有些組有一個正方形或圓形或一半未變藍， 先讓學生推測原因， 展示葉片未脫色時的圖片及部分葉遮光視頻，使學生明白光合作用的條件。 最后，完善植物制造淀粉、釋放氧氣所需的原料，明確植物的光合作用，寫出其表達式，完成模型的構建，并探討值得進一步研究的問題。

在上述教學過程中，教師沒有按照人們對光合作用的探究歷程來建構模型，而是從學生熟知的事物入手， 通過討論、實驗， 結合科學史的介紹， 逐步完成了植物光合作用及探究歷程兩個模型的建構， 使抽象、繁雜的過程變得直觀、清晰，使零散的知識變成“ 模塊”， 形成完整的知識體系， 并使學生懂得科學發現是受客觀條件限制的。

值得注意的是， 構建由文字、符號組成的概念模型， 程序和方法一般如下：①熟悉所構建對象的規律、原理及其內在聯系;②選擇好最能反映規律、原理、環節的關鍵詞，并確定它們之間的連接方式;

③在草稿上將含有關鍵詞的方框、圓圈等進行合理 擺布，? 再用箭頭等符號表明關鍵詞之間的聯系;在箭頭上注明聯系名詞、行為動詞或“+”、“-”等符號;

④對照、修飾、完善之后， 正式繪制， 并配以準確的圖注。 當然，構建不同要素組成的概念模型，其程序與方法也略有差異。

三、應用模型方法進行初中科學教學的注意事項

1.模型與真理不等同

模型不是固定不變的， 它需要不斷完善， 得到改善的模型將使人們獲得對客體的進一步的認識; 模型也不是唯一的， 對同一問題由于認識的角度、方法不同， 形成的假說或理論會有差異， 依此建立而成的模型也就不同。 正如《美國國家科學教育標準》所言，模型是與真實物體、單一事件或一類事物對應的而且具有解釋力的試探性體系或結構。 因此，在教學時，不要把模型等同于真理;在運用模型方法時， 要立足于實踐， 致力于模型的改進、改進、再改進， 要用不斷改進的模型去逐步逼近實際客體，要讓學生懂得用模型方法取得的研究成果連同模型本身需要進一步檢驗，再好的模型也只能是一種階段性的研究成果。

2.方法與知識要鼎立

模型是人們按照特定的科學研究目的，在一定的假設條件下， 再現原型客體某種本質特征的物質形式或思維形式的類似物。 在進行模型教學時，既要教模型的知識， 又要教模型的方法， 要克服在模型教學只粗略地介紹模型知識而忽視模型方法的現象。 具體地說，要引導學生認識：為什么要建立模型，怎樣建立模型，模型運用的條件是什么，怎樣檢驗和完善模型;讓學生通過對模型的研究來推知客體的某種性能和規律， 借助模型來獲取、拓展和深化對于客體的認識，即用模型方法來解決一些實際問題。

3.建構與運用應并重

建構模型， 使學生知其然知其所以然; 運用模型，解釋生活現象，預測事物發展趨勢。 其實，建構模型側重對過程的演繹， 遵從實物到理想化模型， 從實驗到理論的過程; 運用模型側重對結果的理解， 是對理論的驗證與辨析， 兩者均能促進學生認知水平的發展，但各有其獨特的作用。 在實際教學中， 建構與運用應該并重， 我們可以根據學習內容的特點， 學生學習時的難易程度預估， 靈活選擇通過引導學生建構模型、體驗模型方法， 還是引導學生理解模型并運用模型來解釋現象、 解決實際問題。

參考文獻：

[1]譚永平.高中生物學新課程中的模型、模型方法及模型建構.生物學教學[J]，2009（1）.

[2]曾鈺、陳欣.高中生物新課程中實施模型方法的教學研究.福建基礎教育研究[J]，2009（11）.

[3]楊封友.黑箱方法在初中科學教學中的應用.基礎教育研究[J]，2009（12）.