基于模型建構的《食物的旅行》思維型教學

〔摘" "要〕" 模型建構是小學科學思維的重要組成部分，它是一種從科學的視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，它也是一種學習方式。作為科學教師，我們可以合理地借助模型建構的教學策略和思維“支架”，將學生在分析、解決問題時所經歷的思維歷程表征出來，促使科學思維在課堂上真實發生、發展。本文以蘇教版科學三年級上冊《食物的旅行》一課的教學實踐為例進行具體分析。

〔關鍵詞〕" 小學科學；模型建構；思維型教學

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）17" " 0049-03

一、案例描述

（一）片段一：真實情境激趣，聚焦關鍵性問題

師：我們每天都要吃很多好吃的，那你們知道人一生大概能吃掉多少食物嗎？（播放視頻）這些食物去哪兒了呢？

生：進到身體里去了。/都被消化吸收了，給我們提供營養。/到胃里了。

師：對了，食物從我們的身體里經過，給我們提供身體所需要的營養，最后被排到體外。在這個過程中，食物會經過身體的哪些器官呢？（聚焦關鍵問題）

（二）片段二：建構圖像模型，外顯析出前經驗

1.第一次嘗試，在人體輪廓上畫出食物旅行路線圖

師：你們覺得食物進入人體會經過哪些器官呢？在人體輪廓圖上，畫出食物“旅行路線圖”。

結果在這個環節花費了大量時間，學生完成得卻并不樂觀，大部分小組出現了無從下手的情況，少數小組在討論過程中只能把自己知道的器官畫下來。學生的前經驗析出得并不充分。

2.第二次嘗試，利用器官拼圖完成食物旅行路線圖

師：先獨立思考，在任務單上勾選食物可能經過的“器官”，然后將你認為食物歷經的器官按順序排列。在個人任務完成的基礎上，再進行小組活動。

小組交流合作：向同伴說說你的答案，1號主講，2，3，4號贊同、質疑或補充。最后形成統一答案；用貼的方式在人體圖上擺放器官可能的分布位置，穿線連接器官模擬食物的旅行順序。

第二次嘗試是在第一次的基礎上，先加了個人思考的活動，將人體的器官圖片和名稱直觀地呈現在個人任務單上，學生根據自己的已有經驗進行勾選，然后排序。這樣就給了學生一個完成旅行路線圖的基礎。有了這個基礎，小組合作的活動變得更加高效和充分。

（三）片段三：建構概念模型，抽象概括存本質

師：圖像模型修正完成，現在請同學們思考一下，食物在經過這些消化器官時，發生了哪些變化呢？仔細品嘗餅干，交流想法。完成口腔三折頁詞條。

師：這個小食團現在還在你的口腔里嗎？——不在。吞下去了。

師：那它又會發生什么變化呢？我們看不見，不好觀察怎么辦？

生：可以看書查找資料。/在醫院拍片子也可以。/上網查資料。

老師查找了資料，放在了這些卡片上。請同學們仔細閱讀資料，一起來研究。

“消化道”里的器官名詞概念多、食物在各消化器官的“旅行”順序學生不容易厘清。每個消化器官結構不同，功能不同，但相互之間又緊密聯系，非常容易混淆。因此教學時，筆者遵循從“結構”到“功能”的認知規律，先通過圖像模型的建構與修正，幫助學生厘清消化器官的位置和順序，解決結構的問題。然后通過拓展資料的分析、概括，了解各消化器官功能，解決功能的認知問題。在圖像模型的基礎上再共同完成消化道概念模型的建構（如圖2）。

（四）片段四：建構實物模型，具身感受真體驗

師：現在我們已經知道食物在人體內旅行的路線以及各個消化器官的作用了，那食物在消化道內旅行的“動力”是什么呢？

生：我覺得是重力作用。/我覺得不是重力，因為平躺著也能吃東西。/剛才的資料卡里講到了肌肉收縮，所以我覺得是肌肉幫忙推送食物。

師：同學們說得很有道理，是不是這樣子的呢？我們來做食物模型模擬一下消化道肌肉的收縮蠕動作用吧！

生物模型通過以實物模擬來直觀地表達對象的特征，它可以將微觀情形宏觀化、抽象事物具象化、“暗箱”結構可視化，隱含功能具身化，這更有助于學生突破認知障礙，抓住事物最主要的特征和功能，去偽存真建構科學觀念。

（五）片段五：拓展應用模型，遷移論證促思維

師：了解了食物的旅行路線，通過分析資料、模擬實物更真實地感受到了消化道器官的結構與功能。那下面這些行為你們覺得好不好呢？為什么？

1.細嚼慢咽；2.暴飲暴食；3.不愛喝水。

學生在思考回答習慣的好壞時，其實就是在運用模型的一個論證過程，在建立完整的消化系統模型時，學生知道了各個器官的結構與功能，那飲食習慣就會影響它們在消化過程中所起的作用，由現象分析是哪個過程出了問題，反過來也就知道要如何保護消化器官。

二、案例反思

（一）合理搭建“腳手架”，充分外顯原始模型

學生并不是空著腦袋來到課堂的，他們的原有認知主要來源于他們積累的生活經驗和知識，這些經驗被稱為前概念，它們通常具有“隱藏性”“深刻性”“頑固性”等特點。對于食物在身體里的旅行路線，即消化系統的認識，學生也會在前概念的基礎上有一定的初始理解，這便形成了他們對消化系統理解的原始模型。但是，這些原始模型一般是來源于生活經驗的感性認識或者是純靠兒童的想象得來的，缺乏科學性、準確性。如果不想方設法暴露他們錯誤的前概念，我們就沒有辦法激發兒童認知沖突，那這些頑固的前概念就不能有效得到轉變。因此，在學生建構原始模型的過程中，我們要想辦法合理搭建“腳手架”，幫助他們充分析出自己的原始想法，促發其產生認知沖突，從而進行自我反思和自我修正，這是建立正確模型的重要前提。

由于三年級學生的思維正從具體形象思維向抽象邏輯思維過渡，因此筆者采用圖像呈現的方式，幫助學生呈現思維。在第一次嘗試的時候，直接讓學生在空白的人體輪廓圖上繪制食物旅行路線圖，結果學生完成得不理想，前經驗析出得并不充分，很多學生僅僅是知道器官的名字，卻不知道器官的樣子及大致位置，所以無法將已知經驗順利地顯性轉化在圖上，于是進行第二次嘗試。筆者改進了任務單，將人體的器官圖片和名稱直觀地呈現在個人任務單上，學生根據已有經驗，進行勾選、排序，這樣就給了學生一個完成旅行路線圖的基礎。學生由個人思考再到小組合作，第二次小組合作的任務單從空白人體輪廓圖轉變成了拼圖形式，降低了無關因素帶來的任務難度，促進多元表征，小組合作的活動變得更加高效和充分。

（二）強化兒童真體驗，實踐促發具身思維

根據自然化的認知觀，認知是具身性的，知識是根據感官信息做出的構建，而非對客觀世界的反映。在小學科學的課堂上總是充滿了各種活動，觀察活動、操作活動、探究活動等等，可即使這樣，學生的具身性活動體驗依然不充分，因為從有些課堂活動的設計與具體實施過程來看，僅僅是為了得出最后的一個結果。從科學觀念的發展歷程來看，對小學生的要求更重要的是讓他們在具體經驗的層面上形成思維的基礎，打通前往科學觀念的通道，這就要求我們小學科學教師必須以充分的具身性活動讓思維得以真實發生。

尤其對于1～4年級學生來講，他們在認識事物時，具體形象思維主導認知活動，我們更要特別關注學生對具體客觀事物的觀察、體驗、描述，對事物的結構特征的把握、表達，讓思維通過具體的真實感知得到更好的表征與體現，在具身實踐中促進思維的真正發生。本課在建立圖像模型和概念模型之后，學生已經能夠從理論上把結構與功能進行一一對應了，但是對于消化器官理論上的消化作用并不能從實際經驗上去真正理解，比如在各個消化器官的資料介紹里都講到了肌肉的收縮蠕動，那是怎樣的一個作用呢？學生沒有具身體驗就無法感受這個作用。所以筆者設計建構實物模型的學習活動，利用實物模型模擬消化器官的作用，幫助學生突破認知障礙，抓住事物最主要的特征和功能，讓學生在具身感受真實體驗中建構科學觀念。

（三）精心設計問題鏈，完整親歷建模過程

從思維型教學理論來看，課堂的核心是思維，動機的激發是思維觸發的起點，驅動性的關鍵問題顯得尤為關鍵。一個具體的科學探究活動通常是從“問題”開始的，它一定是指向本節課核心知識或概念的，“問題”的解決是科學探究活動的主要目標，“問題”解決的過程，不僅是科學探究活動的過程，也是科學思維活動的過程。因此，教師需精心設計關鍵問題，通過關鍵問題的引領，促進學生深度參與探究活動，有效驅動科學建模過程。例如本課的4個關鍵問題相互聯結，就是在建模的關鍵環節起到了紐帶和引領作用，它們環環相扣，層層遞進，形成一個指向共同目標的閉環整體，讓學生完整地親歷整個建模過程。

（四）論證解釋擺證據，遷移發展批判思維

模型建構的科學思維不僅僅局限于一堂課的教學，更需要學生在聯系實際生活的實踐中實現應用和遷移。在模型應用的遷移論證階段，教師可引導學生基于生活實際的復雜多樣性，嘗試對生活中真實情況進行多條件、多維度的思考和解釋，由此發展學生的批判性思維。

學生在親自動手、動腦中親歷體驗建模的全過程，在實踐中感知模型的作用，在深化理解的前提下，學生具備了主動遷移所學知識、嘗試應用模型解決問題的能力。例如本課通過對消化器官進行模擬實驗，學生在概念模型的基礎上，進一步體會了消化道器官結構與功能的因果聯系，進一步理解了“結構與功能”的跨學科概念。于是筆者提出問題，讓學生探討各種飲食行為的好壞，這些行為習慣為什么好，不好又在哪里？它們是怎么影響消化器官功能的？學生依據模型，論證解釋，它們在組織語言，尋找證據論證自己觀點的過程，其實就是應用模型遷移拓展的過程，就是利用有目的性和反思性的判斷，進行多維度解釋的科學論證過程。這種集開放性、應用性、批判性于一體的拓展，幫助學生在科學建模的基礎上，培養用建模思維解決問題的能力，為其終身發展奠定基礎。

參考文獻

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