模型建構賦能科學教學的實踐探索

模型建構是引領學生探索科學本質、培養科學思維的重要抓手。蘇教版小學科學教材內容豐富多元，涵蓋眾多科學領域知識，為模型建構教學提供了肥沃的土壤。模型建構作為一種重要的科學研究方法，能將抽象的科學原理具象化、復雜的科學現象簡單化，使學生在觀察、思考、實踐與創新的過程中逐步深入理解科學概念、掌握科學規律。因此，以模型建構賦能科學教學實踐，對提升小學科學教學質量、培養學生的科學精神和創新能力而言意義深遠。

一、溯源原型，初窺概念內核

概念理解是科學教學的基石。溯源原型是引領學生探索科學概念的起點，能讓學生從熟悉的事物出發，借助問題情境與學習支架，進一步挖掘知識內涵，邁出科學探究的關鍵一步。

1.創設問題情境，展露學生既有認知

精心營造問題情境是一項極為重要的教學策略。它能夠有效激發學生思考，將學生腦海中潛藏的既有認知充分展露出來。以蘇教版科學教材六年級上冊“物質的變化\"單元教學為例，教師可以在課堂伊始展示一系列生活中常見現象的圖片，如鐵生銹、蠟燭燃燒、水結冰等，然后向學生提問：“同學們，仔細觀察這些現象，你們能說說這些物質發生了什么變化嗎？它們的變化是一樣的嗎？\"學生會基于自己的觀察經驗和知識儲備，給出各種各樣的答案。如有的學生認為鐵生銹只是鐵的表面變臟了，用布擦一擦就能恢復原樣，物質的本質并沒有發生改變。這反映出學生對化學變化的本質缺乏深入的理解，僅僅是從表面現象去判斷。有的學生認為蠟燭燃燒只是讓蠟燭變短了，燃燒產生的蠟油冷卻后還能變回原來的樣子，所以本質也沒有發生變化。學生沒有意識到蠟燭燃燒是典型的化學反應，因為蠟燭在燃燒過程中產生了新物質，即二氧化碳和水。這些看似簡單甚至有些片面的回答，能夠真實地反映出學生對物質變化概念的初始理解，也就是學生的前概念。教師通過創設生動且貼近生活的問題情境，能夠精準地把握學生的認知起點，了解他們在思維上存在的誤區和偏差。這為后續的教學找到了一把精準的“標尺”，使得教師明白應該從何處著手引導學生突破原有的認知局限。比如針對認為鐵生銹能擦回原樣的學生，教師后續可安排探究鐵生銹條件的實驗，引導其觀察鐵生銹后的成分變化；對于蠟燭燃燒理解有誤的學生，可引導其用澄清石灰水檢驗蠟燭燃燒的產物，從而糾正他們的錯誤認知，為后續教學的順利開展錨定正確方向，使教學更具針對性和實效性。

2.搭建學習階梯，助力學生采集關鍵證據

為了幫助學生采集到支撐科學概念的關鍵證據，教師需要搭建合理的學習階梯，引導學生逐步深人探究科學知識。以蘇教版科學教材五年級上冊《光的傳播》一課教學為例，教師可以設計一個有趣且富有啟發性的實驗，并提前準備一支激光筆、可以散發煙霧的物質和一個透明水槽等實驗材料。在教學中，教師先讓學生在充滿煙霧的環境中打開激光筆，觀察激光的傳播路徑，此時學生可以清晰地看到光束在煙霧中呈現為一條筆直的光柱，直觀地感受到光在氣體介質中沿直線傳播的規律；再讓學生用激光筆照射裝滿水的透明水槽，學生可以觀察到光束在水中同樣是沿直線傳播的，由此認識到光在液體介質中的直線傳播規律。這一精心設計的實驗，為學生搭建了一座穩固的學習階梯，學生通過直觀地觀察光線在不同介質中的傳播路徑，能夠輕松地獲取光沿直線傳播的關鍵證據。教師還可以進一步引導學生拓展思維，鼓勵他們嘗試通過不同形狀的透明物體觀察光的傳播現象，如三棱鏡、玻璃磚等。例如，當光通過三棱鏡時，會發生色散現象，這能讓學生認識到光的折射以及不同顏色的光的折射程度不同等規律。同時，教師還可以引導學生自主設計一些小實驗，如讓不同顏色的激光在相同介質中傳播，觀察不同顏色的光的傳播路徑是否有差異，以進一步豐富學生對光傳播特性的認知，讓學生在自主探索中不斷深化對科學概念的理解。

二、模擬推演，高效搭建模型

當學生對科學概念有了初步認知后，模擬推演環節便成為他們深入理解科學原理的重要階段。通過設計環環相扣的問題鏈引導學生深度思考，以及拆解建模流程讓學生的思維可視化，可以助力他們高效構建科學模型、精準掌握科學本質。

1.構筑問題鏈條，引導學生深度思辨

構筑環環相扣的問題鏈條，是引導學生深度思考、高效搭建科學模型的有效手段。以蘇教版科學教材五年級下冊《晝夜交替》一課教學為例，教師在課堂導入環節，向學生提出一個充滿趣味性和啟發性的問題：“同學們，我們每天都會經歷白天和黑夜，那你們有沒有想過，為什么會出現這種神奇的現象呢？\"這個問題就像一顆投入平靜湖面的石子，能夠迅速激起學生的好奇心和探究興趣，引發他們的初步思考。有的學生猜測是因為太陽繞著地球轉，有的學生則認為是地球的自轉所導致的。在學生發表自己的想法后，教師接著追問：“大家說的都很有道理，那你們知道地球的自轉方向是怎樣的嗎？地球的自轉周期對晝夜交替有著怎樣的影響呢？”這些問題可以進一步引導學生深人思考地球自轉與晝夜交替之間的內在聯系，促使學生從更專業、更深人的角度去探究這一科學現象。此時，學生的思維已經被充分調動起來，開始積極查閱資料、相互討論，嘗試尋找答案。他們通過查閱資料了解到地球自轉是自西向東轉的，自轉周期約為24小時，正是因為地球自轉產生了晝夜的交替。隨后，教師繼續拋出一個更具挑戰性的問題：“如果地球自轉速度發生變化，如變得更快或更慢，晝夜交替又會發生什么改變呢？”通過一系列層層遞進、逐步深入的問題，學生在思考過程中不斷挖掘地球自轉與晝夜交替之間的深層邏輯關系，逐步構建起地球自轉與晝夜交替的科學模型。在這個過程中，學生的邏輯思維能力得到了充分的鍛煉，他們學會了從現象到本質、從已知到未知的科學思維方法，為今后學習更復雜的科學知識奠定了堅實的基礎。

2.拆分建模流程，實現學生思維外顯

將建模流程進行細致拆分，能夠讓學生的思維過程清晰地呈現出來，便于教師進行針對性的指導和幫助。以蘇教版科學教材五年級下冊《撬重物的竅門》一課教學為例，教師可以按照以下步驟逐步引導學生構建科學模型。首先，教師讓學生觀察生活中的各種杠桿實例，如蹺蹺板、剪刀、鑷子、羊角錘等，讓學生對杠桿有一個初步的感性認識，了解杠桿在生活中的廣泛應用。在學生觀察的過程中，教師可以適時提問：“同學們，仔細觀察這些工具，它們在使用過程中有什么共同點呢？”這樣能引導學生初步思考杠桿的特征。學生通過觀察會發現，這些工具的共同點是都有一個固定點以及可以繞著固定點轉動的部分。其次，教師引導學生用簡潔明了的圖示來表示杠桿的支點、動力臂和阻力臂，將具體的實物抽象為具有科學內涵的圖形符號。在這個過程中，教師要耐心指導學生準確找到杠桿的支點、測量與表示動力臂和阻力臂等，幫助學生實現從具體形象思維到抽象邏輯思維的過渡。比如蹺曉板中間的支撐點就是支點，坐曉曉板的孩子對蹺曉板的壓力作用線到支點的垂直距離就是力臂。最后，教師組織學生開展探究杠桿平衡條件的實驗。讓學生自主設計實驗方案，通過改變動力、動力臂、阻力、阻力臂的大小，記錄杠桿平衡時的各項數據，并對數據進行分析和總結。在實驗過程中，教師要密切關注學生的操作和思考過程，及時給予指導和鼓勵，引導學生通過實驗數據總結出杠桿平衡的條件。學生通過多次實驗數據對比，能總結出“動力 x 動力臂 Σ=Σ 阻力 × 阻力臂\"這一杠桿平衡公式。這樣細致拆分建模流程，有助于學生逐步構建起科學、準確的杠桿原理模型，實現思維的可視化與科學化，不斷提高科學探究能力和思維水平。

三、模型運用，實現深化遷移

學生構建科學模型后，關鍵在于如何運用模型實現知識的深化與遷移。教師可以引導學生通過從自我審視到相互評判的評價方式來深化概念認知，從實踐活動中提煉方法并遷移應用到新情境中，從而將所學知識轉化為解決實際問題的能力，全面提升科學素養。

1.從自我審視到相互評判，深化科學概念認知

引導學生從自我審視過渡到相互評判，是促進學生深化科學概念認知的有效途徑。以蘇教版科學教材六年級下冊《適應生存的本領》一課教學為例，當學生構建生物適應環境模型后，教師可以引導學生先進行自我審視。教師可以提出一系列問題，幫助學生進行自我反思：“同學們，現在請你們仔細審視自己構建的生物適應環境模型，是否全面體現了生物在形態、結構、生理等方面為適應環境所做出的改變呢？有沒有遺漏一些重要的適應特征或因素？你們在構建模型的過程中，對哪些概念的理解還不夠清楚呢？”通過這些問題引導學生深入思考自己的模型，發現其中存在的不足之處。比如學生在構建沙漠植物適應模型時，可能只關注到葉子形態，而忽略了沙漠植物獨特的生理適應，如夜間吸收二氧化碳、白天進行光合作用以減少水分散失等。在學生自我審視后，教師再組織學生相互評判。學生依次展示自己構建的模型，并對同伴的模型進行評價。在評價過程中，學生從不同的角度出發，指出同伴模型的優點和不足之處。如有的學生指出同伴構建的沙漠植物適應模型雖然體現了沙漠植物的葉子退化為刺以減少水分蒸發的特點，但沒有突出沙漠植物為了獲取更多水分而擁有發達的根系這一重要適應特征；還有的學生評價同伴的極地動物適應模型在保暖結構方面展示得很詳細，但忽略了極地動物在行為上的適應策略，如通過群居以減少熱量散失等。這種從自我審視到相互評判的過程，使得學生能夠從多個角度看待問題，發現自身與他人思維的盲點和閃光點。這不僅有助于學生深化對生物適應性概念的理解，還能培養學生的批判性思維和交流合作能力，使學生對科學概念的認知更加深人、全面。

2.從實踐活動到方法提煉，實現知識遷移運用

從實踐活動中提煉方法，并將其遷移運用到新的情境中，是實現知識有效遷移的關鍵環節。以蘇教版科學教材四年級下冊《熱脹冷縮》一課為例，在完成熱脹冷縮的實驗后，教師要及時引導學生回顧整個實驗過程，并順勢提問：“同學們，剛才我們完成了物體熱脹冷縮的實驗，現在請大家回憶一下，在實驗過程中我們是如何觀察物體的熱脹冷縮現象的呢？用了哪些方法來驗證不同物體的熱脹冷縮特性呢？”這樣能引導學生通過梳理實驗步驟和方法，總結出物體熱脹冷縮的一般規律。如大多數物體在受熱時體積膨脹、遇冷時體積收縮。接著，教師提出與生活實際緊密相關的新問題：“在日常生活中，我們會看到電線桿上的電線在夏天下垂，而在冬天則比較緊繃；在鋪設鐵軌時，鐵軌之間會留有一定的縫隙。大家想一想，這些現象和我們剛剛學到的物體熱脹冷縮知識有什么關系呢？在鋪設鐵軌時，如何運用熱脹冷縮知識避免鐵軌變形呢？\"通過一系列問題使得學生將課堂上學到的知識與實際生活緊密聯系起來，促使學生運用所學知識去分析和解決實際問題。這樣從實踐活動到方法提煉，再到實際應用的引導過程，有助于學生實現知識的遷移，將課堂上學到的科學知識靈活運用到新的情境中，有效提高了學生的科學素養和解決實際問題的能力。

綜上所述，以模型建構賦能小學科學教學實踐，是提升學生科學核心素養的有效路徑。在教學中，教師引導學生借由原型認識科學概念，通過模擬推演構建思維模型，在實踐運用中深化知識理解，全方位鍛煉了學生的科學探究能力、批判性思維，增強了學生的創新意識，有力推動了學生科學核心素養的發展。

（責編廖婷婷）