讓學生經歷模型建構過程

〔摘 要〕 模型建構是小學科學思維的重要組成部分。在以往科學教學活動組織過程中，課堂講解過于抽象，學生學習相對被動，缺少對高階思維的培養與鍛煉，影響了學生科學思維的建立與發展。基于模型建構的小學科學教學，要擺脫以往科學課堂活動組織形式，以學生學情為基礎，結合學生生活經歷、事實經驗等創設情境，讓學生在探究學習、實踐應用過程中，經歷模型建構的過程，從而實現拓展學生科學思維的目標。

〔關鍵詞〕 小學科學；模型建構；科學思維

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 01 007-009

模型建構是科學思維的重要組成部分，與推理論證、創新思維等共同構成科學思維。模型建構包含科學模型、數字模型、物理模型。基于模型建構的小學科學教學活動，要充分尊重事實經驗，通過多樣化的課堂探究、課堂實踐，讓學生感知模型、認識模型、建構模型、運用模型，對科學現象、事物等結構、關系變化進行解釋，在具體實踐過程中加深學生對科學知識的認知，從而有效培養學生的科學思維。

一、基于模型建構的小學科學教學價值分析

模型建構思維作為小學生科學思維的重要組成部分，具有明顯的高階性、漸進性、技藝性以及應用性特征。基于模型建構的小學科學教學，將科學知識、解決問題能力、科學素質等有機融合起來，在具體活動組織過程中，學生借助上述知識、技能等能夠解決不同場景中的問題，在解決問題過程中建構模型、運用模型。可見，基于模型建構的小學科學教學活動，能將傳統科學教學中的隱性思維模型以具體化、形象化的形式呈現出來，使學生能夠“看到”科學現象，更加深刻地理解科學概念，加深學生對科學知識的印象。不僅如此，在模型建構的過程中，學生還能夠逐漸改變被動學習模式，以探究模式、綜合實踐活動為基礎，引導學生主動融入科學探究活動，在多樣化的實踐活動中，培養學生勤于思考、善于思考、敢于提問的科學精神。再者，經歷模型建構發展科學思維的過程也是培養學生高階思維的過程。高階思維是學生解決問題的關鍵思維，經歷模型建構的過程，學生的知識梳理、遷移、應用、實踐能力都會獲得一定程度的提升，從而進一步培養學生解決問題能力，進而帶動學生科學思維乃至核心素養的提升。

二、基于模型建構的小學科學教學策略分析

小學科學課堂上幫助學生“建模”是非常重要的。以往科學教學中，教師的目標集中在教材知識的傳授，往往按部就班地講解課本知識，或照本宣科，或進行簡單的師生問答。此種模式下，學生很難理解一些復雜的科學概念，特別是隨著年級的升高，很多學生對科學的學習產生了畏難心理，導致科學學習質量下降，學生思維的培養也達不到理想狀態。模型建構的過程就是學生學習、理解、遷移、應用的過程，也是學生科學思維逐漸建立、提升的過程。

（一）情境導入，感知模型

在學生科學思維培養過程中，情境創設是最為基礎，也是最為關鍵的教學環節。模型的建立，最重要的就是要選擇良好的情境創設方式，以情境創設調動學生參與科學活動的積極性，喚醒學生的科學知識經歷，使學生積極融入課堂活動，引導學生逐漸建立知識模型，促進學生學習能力的提升。導入環節的情境創設可以借助多媒體等教學工具，營造輕松、趣味的學習氛圍，從而引導學生快速融入課堂，積極參與思考。

例如，在教科版三年級下冊《影子的秘密》一課的教學中，可利用我國傳統的“皮影戲”等方式，可以多媒體視頻播放的形式，引導學生觀看、觀察視頻中皮影戲的特征。有條件、有能力的教師，可以與學生共同設計、制作實物教學工具，如自己制作皮影。然后在課前導入環節，教師可邀請學生一起進行皮影戲表演，其他學生觀看、思考。學生在欣賞皮影戲的同時，對“影子的秘密”產生初步印象，同時發現產生影子的要素，如光源、阻擋物以及投射影子的屏幕，進而在頭腦中產生影子的模型。在觀察、欣賞皮影戲的過程中，教師要適當地解說，如簡單引導學生觀察影子產生的要素，幫助學生初步建立起影子的模型。

再如，在《食物在身體里的旅行》的導入環節，教師可以充分借助人工智能學習工具，將食物在身體里旅行的過程生動形象地呈現出來。一則，教師可以借助信息技術輔助手段，比如希沃白板等教學工具，從資源庫中查找、篩選與此堂課相關的微視頻、圖片等，并將其制作成新的教學工具，作為學生學習的腳手架，通過觀看微視頻引導學生初步了解食物在身體里旅行的整個過程；二則，利用四年級學生可以熟練使用現代化學習工具的優勢，在導入活動中，教師可以引導學生自主查找與主題相關的內容，如學生可以充分借助線上學習活動平臺，以小組為單位進行“食物旅行”資料的整理，或者分享自己接觸過的知識，比如《食物旅行》動畫片等。學生在搜集、整理、分享知識的過程中，初步建立起食物在身體里旅行的模型。

如此，通過情境創設的方式有效導入科學學科活動的過程，不僅能激發學生主動學習的積極性，而且能結合教學內容，幫助學生初步建立起相關的科學模型，為后續設計模型、建構模型、運用模型等環節的學習奠定基礎。

（二）關注學情，設計模型

科學模型的建構并不是一蹴而就的，而是從具體到抽象再到具體的過程。這一過程也是學生科學探究的過程。在模型建構過程中，需要學生在初步了解知識模型的基礎上，喚醒已有的科學知識、經驗等，自主、合作設計模型，從而經歷從具體到抽象的學習過程。在這一過程中，學生可利用多樣化的方法，將自己探究的過程記錄下來，比如畫圖、列表等，讓科學探究的過程“可視化”。在上述科學課堂導入環節中，學生對于科學知識、現象等有了初步的了解，那么接下來的探究過程，可以以學生現有的科學知識、科學技能為基礎，關注學情設計，產生科學現象的模型。

以《八顆行星》教學為例，在學生現有認知的基礎上，教師可設計教學任務，為學生搭建合作學習的支架，以幫助學生設計科學模型，為后續的探究活動奠定基礎、指明方向。《八顆行星》的教學目標之一，就是要求學生按一定比例對數據進行處理，并在此基礎上用一定的材料建立行星相對位置關系模型。因此如何引導學生科學合理地進行模型設計，就成為此環節的重點任務。

首先，教師可以為學生提供基本數據表、活動幫助卡等，引導學生利用數據為八大行星排序。學生根據數據表、活動卡等進行具體學習活動，記錄學習過程中提煉出的信息和內容，然后給八大行星進行排序。比如，根據八大行星與太陽的平均距離數據，找到距太陽最近的行星是水星，最遠的行星是海王星；根據八顆行星的赤道直徑，發現最大的行星是木星，最小的行星是水星。然后鼓勵學生按照自己的想法進行排序。

小組1：按照距離太陽的遠近進行排序（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）。

小組2：按照赤道直徑大小排序（水星、火星、金星、地球、海王星、天王星、土星、木星）。

在充分掌握上述數據的基礎上，學生進行后續內容的探究學習。教師可以為學生提供適當的學習支架。

問題1：剛剛我們給八顆行星進行了排序，那么接下來大家能不能根據排列順序設計模型呢？你們準備怎么做呢？

問題2：有什么要注意的嗎？怎樣才能保證八顆行星都能排列在長紙帶上？

問題3：……

根據教師提出的問題，學生利用事先準備好的材料、工具進行行星模型圖的設計，如用橡皮泥、彩泥、牙簽、米尺等進行制作分析：橡皮泥的大小代表行星的大小，然后用牙簽固定，再用牙簽和多余的橡皮泥將其固定在米尺的不同位置上，表示它們距離太陽的遠近……

學生在一步步解決教師提出的問題的過程中，初步設計出自己小組關于八大行星的設計圖、模型圖，然后再進行觀察、分析、修正，最終確定八大行星的位置關系模型。通過多次修改、比較、設計，最終確定八大行星位置圖的最終模型。

如此，在學生現有認知的基礎上，通過數據分析、模型設計的過程，幫助學生清晰地認知八大行星位置關系的相關知識，并確定八大行星模型建構的方向，確定建立模型的初步計劃，為后續進一步建構八大行星的位置關系模型奠定基礎。

（三）實驗探究，建構模型

實驗探究、建構模型是幫助學生建立科學思維的關鍵步驟，也是學生探究學習能力提升的關鍵。在前期數據分析、知識學習的基礎上，學生對于科學概念、科學現象已經有了初步了解，隨后學生再根據自己設計的模型進行實驗，一則能夠培養學生動手實踐能力、操作能力；二則學生在實驗過程中能夠進一步對自己設計的模型進行綜合分析，在實踐過程中檢驗前一階段模型的設計是否科學、合理；三則經歷實踐探究的過程，學生能夠更進一步深入了解科學知識的內涵，并將其與現有知識進行充分融合，從而對科學知識內化、吸收、運用，促進學生對知識的深層理解，對學生科學學科素養的提升也能產生積極的影響。

比如，在《影子的秘密》探究學習中，學生根據前期的設計，借助現有的手電筒、圓柱以及A4紙等學習資料，進行模型的制作，然后再根據實驗計劃，模擬影子產生的過程。在模擬實驗中，學生能夠再次檢驗影子產生的要素是否與先前的了解、預測相同，如影子的產生是否需要光源、阻擋物以及接收影子的屏幕等，從而在操作與實踐過程中，建立起影子產生的模型。

可見，實踐操作模型建構的過程，不僅是學生鞏固科學知識的過程，也是學生將模型設計付諸實踐的過程。在實踐操作中，能逐漸培養學生的科學思維，提升學生學科素養。

（四）結合實際，運用模型

在實際生活中運用科學模型是科學思維培養中必不可少的關鍵環節之一。科學模型的建構是為了讓學生更好地認識現實情境，因此在前期建構的基礎上如何進行具體分析、實踐應用，借助模型解決、解釋生活現象成為培養學生科學思維的關鍵。

如在《影子的秘密》延伸活動中，教師邀請一名學生一同演示了“手影游戲”，隨后學生以小組為單位，按照教師和學生的方式，模仿不同的手影造型。為了增強延伸活動的趣味性、挑戰性，教師可以設計游戲闖關等形式的活動，設計不同難度的手影造型，看看哪個小組的學生能夠做出最真切、最多樣化的造型。隨后，教師可以鼓勵學生說一說生活中還有哪些物品是應用了“影子模型”，說一說其中包含了什么樣的科學現象，蘊含了哪些科學原理。

如此，結合學生生活，運用科學模型解釋生活現象、研究生活現象成為提升學生科學素養的關鍵。

三、結語

總而言之，模型建構是小學生科學思維表現形式之一，與推理論證、創新思維等共同構成科學思維。在科學教學中，教師要善于搭建多樣化的學習平臺，使學生經歷模型建構，從而建立起系統的科學思維。以小學生學情為基礎，通過情境創設的方式，使學生初步感知模型；在學生現有科學知識、生活認知的基礎上，設計模型；通過實驗探究幫助學生建構模型，結合生活經驗在實際場景中應用模型。通過銜接化、科學化的教學活動的組織與實施，有效落實新課標要求，將科學學科核心素養有效融入科學內外活動中，從而實現小學生科學思維的拓展，最終實現學生學科素養提升的目標。

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