增強(qiáng)學(xué)生模型建構(gòu)能力

〔摘要〕基于模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)促進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)改革創(chuàng)新，有意識(shí)探索學(xué)生模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)，能提高科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)效果，使學(xué)生模型建構(gòu)素養(yǎng)得到逐步提升。本文從小學(xué)科學(xué)入手，對(duì)在科學(xué)探索中增強(qiáng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的措施進(jìn)行深度探究，提出模型建構(gòu)教學(xué)的建議，旨在優(yōu)化學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，全面增強(qiáng)學(xué)生模型建構(gòu)實(shí)踐能力，助力學(xué)生在科學(xué)探索中實(shí)現(xiàn)多元化發(fā)展?！碴P(guān)鍵詞〕小學(xué)科學(xué)；模型建構(gòu)能力；策略隨著教育改革的不斷深入，小學(xué)科學(xué)教學(xué)作為學(xué)生探索自然、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的起點(diǎn)，重要性日益凸顯。在新時(shí)代背景下，學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展成為焦點(diǎn)，其中模型建構(gòu)能力作為科學(xué)思維的重要組成部分，對(duì)于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。然而，當(dāng)前小學(xué)科學(xué)教學(xué)在模型建構(gòu)能力培養(yǎng)方面仍存在諸多不足，如教學(xué)方法傳統(tǒng)、材料選擇單一等，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了學(xué)生模型建構(gòu)能力的發(fā)展。因此，探討模型建構(gòu)能力目標(biāo)下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)創(chuàng)新，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提升具有深遠(yuǎn)影響。一、增強(qiáng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的重要性其一，有助于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)素養(yǎng)是學(xué)生在科學(xué)課程教學(xué)的過(guò)程中有序培養(yǎng)的，涉及對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解、科學(xué)方法的掌握以及科學(xué)態(tài)度的形成。而模型是科學(xué)知識(shí)的具體化和可視化表達(dá)。教師培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力，能在科學(xué)教學(xué)中幫助學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識(shí)。具體而言，教師在科學(xué)課堂上引導(dǎo)學(xué)生親手建構(gòu)模型，讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法去觀察、實(shí)驗(yàn)、推理和驗(yàn)證，直觀地感受到科學(xué)現(xiàn)象和原理，從而加深對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。其二，有助于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。模型建構(gòu)是高度思維化的活動(dòng)，教師在開(kāi)展模型建構(gòu)教學(xué)的過(guò)程中，會(huì)關(guān)注學(xué)生抽象思維、邏輯思維和創(chuàng)造性思維等多種思維能力的培養(yǎng)。教師在開(kāi)展模型建構(gòu)教學(xué)過(guò)程中，會(huì)引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象或原理簡(jiǎn)化為可操作的模型，同時(shí)還會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用邏輯思維去分析和推理模型中的各個(gè)要素和關(guān)系，以確保模型的準(zhǔn)確性和有效性。在此過(guò)程中，借助模型建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，教師能指導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性思維，嘗試不同的建模方法和材料，以制作出更具創(chuàng)新性和實(shí)用性的模型，從而促進(jìn)學(xué)生思維能力高效化發(fā)展，使學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)得到顯著提升。其三，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。創(chuàng)新是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，而模型建?gòu)正是富有創(chuàng)新性的活動(dòng)。在模型建構(gòu)過(guò)程中，教師會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生不斷地嘗試、探索和改進(jìn)，以制作出更具創(chuàng)新性和實(shí)用性的模型。學(xué)生在參與模型建構(gòu)的過(guò)程中，自身創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神得到培養(yǎng)。模型建構(gòu)實(shí)踐活動(dòng)還能激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的創(chuàng)造潛能，使學(xué)生在綜合實(shí)踐中逐漸形成一種敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新的思維習(xí)慣，為其未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、增強(qiáng)學(xué)生模型建構(gòu)能力對(duì)于小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)而言，教師遵循模型建構(gòu)目標(biāo)的指引設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，能優(yōu)化教學(xué)指導(dǎo)效果，使學(xué)生模型建構(gòu)素養(yǎng)得到培養(yǎng)，切實(shí)提高學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力，為學(xué)生全面發(fā)展助力。（一）把握教學(xué)主題思想，設(shè)定模型建構(gòu)能力培養(yǎng)目標(biāo)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，教師準(zhǔn)確定位培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的現(xiàn)實(shí)需求，探索科學(xué)教學(xué)活動(dòng)主題思想的提煉和教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，能優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)深度探究，提升學(xué)生模型建構(gòu)能力。具體分析，教學(xué)主題是教學(xué)活動(dòng)的靈魂，指引著教學(xué)內(nèi)容的選擇與組織。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)深入分析教材，提煉出核心概念與原理，進(jìn)而圍繞這些核心概念設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)，教師在結(jié)合主題思想設(shè)定教學(xué)目標(biāo)的過(guò)程中，應(yīng)注重目標(biāo)的層次性和遞進(jìn)性，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從具體到抽象，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)現(xiàn)象，掌握構(gòu)建科學(xué)模型的方法。同時(shí)，目標(biāo)設(shè)定還需考慮學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平，確保教學(xué)活動(dòng)既具有挑戰(zhàn)性又能被學(xué)生所接受，以此促進(jìn)學(xué)生模型建構(gòu)能力的有序發(fā)展。例如，在《做一個(gè)測(cè)量紙帶》教學(xué)活動(dòng)中，教師根據(jù)本節(jié)課的主題思想，可以對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，設(shè)定模型建構(gòu)能力培養(yǎng)目標(biāo)，有效促進(jìn)各項(xiàng)模型建構(gòu)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)施，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的深度探究實(shí)踐。具體對(duì)《做一個(gè)測(cè)量紙帶》科學(xué)課程進(jìn)行分析，本節(jié)課的主題思想是通過(guò)制作和應(yīng)用測(cè)量紙帶，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)思維，提升實(shí)踐操作能力。圍繞此主題思想，科學(xué)教師在教學(xué)中可以關(guān)注學(xué)生模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)，并設(shè)定相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，如引導(dǎo)學(xué)生思考如何將抽象的測(cè)量概念轉(zhuǎn)化為具體的紙帶模型，從而培養(yǎng)他們的模型意識(shí)；提供一些簡(jiǎn)單的制作指南和示例，讓學(xué)生在模仿和創(chuàng)新的過(guò)程中逐漸提升自己的模型建構(gòu)能力；組織學(xué)生使用自制的測(cè)量紙帶測(cè)量教室的長(zhǎng)度、寬度和高度，或者測(cè)量植物的高度等，讓他們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中體驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)用性和價(jià)值；組織學(xué)生進(jìn)行小組討論和交流，分享各自的使用體驗(yàn)和改進(jìn)建議，讓他們?cè)诮涣骱秃献髦胁粩嗵嵘约旱哪Ｐ驮u(píng)價(jià)和改進(jìn)能力。在精心設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)后，教師就可以圍繞模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)，對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行細(xì)化，以促進(jìn)學(xué)生模型素養(yǎng)的提升，使學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)能力進(jìn)一步提升。（二）創(chuàng)設(shè)趣味教學(xué)情境，深化學(xué)生模型建構(gòu)能力認(rèn)識(shí)情境學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是在特定的情境中發(fā)生的，富有吸引力的教學(xué)情境能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。小學(xué)科學(xué)教師遵循科學(xué)模型建構(gòu)目標(biāo)的指引創(chuàng)設(shè)與模型建構(gòu)相關(guān)的趣味教學(xué)情境，有助于深化學(xué)生對(duì)模型建構(gòu)能力的認(rèn)識(shí)，從而鞏固模型建構(gòu)能力培養(yǎng)基礎(chǔ)。在實(shí)際開(kāi)展情境創(chuàng)設(shè)教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，教師可以采用故事講述、角色扮演、多媒體展示等方式，將學(xué)生帶入充滿探索氛圍的學(xué)習(xí)環(huán)境，帶領(lǐng)學(xué)生直觀感受科學(xué)模型的構(gòu)建過(guò)程，理解模型如何助力解釋自然現(xiàn)象，從而在輕松愉快的氛圍中加深對(duì)模型建構(gòu)價(jià)值的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。例如，在“做個(gè)太陽(yáng)能熱水器”教學(xué)活動(dòng)中，基于模型建構(gòu)能力培養(yǎng)需求，科學(xué)教師可以聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)情境，在情境教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)模型建構(gòu)進(jìn)行深度分析和系統(tǒng)探索。在具體教學(xué)活動(dòng)中，根據(jù)本節(jié)課內(nèi)容和情境教學(xué)需求，教師可以創(chuàng)設(shè)具體生活化教學(xué)情境，如在一個(gè)晴朗的周末，小明和他的家人計(jì)劃去郊游，他們想帶上一些簡(jiǎn)單的食物和飲料，并打算在戶外享受一頓美味的野餐。然而，他們意識(shí)到，在炎熱的天氣里，飲料很容易變熱，影響口感。小明想到了一個(gè)主意：利用太陽(yáng)能來(lái)制作一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能熱水器，以保持飲料的涼爽。他決定在家里先制作一個(gè)模型，看看效果如何。圍繞生活化教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，教師可以面向?qū)W生模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)提出情景引導(dǎo)性問(wèn)題，如：小明想制作一個(gè)太陽(yáng)能熱水器來(lái)保持飲料的涼爽，你能幫他想想這個(gè)熱水器應(yīng)該具備哪些基本功能嗎？在制作太陽(yáng)能熱水器模型之前，我們需要考慮哪些因素來(lái)確保它能有效地利用太陽(yáng)能并保持飲料的涼爽？你能設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能熱水器模型嗎？請(qǐng)描述你的設(shè)計(jì)思路，并說(shuō)明你是如何考慮太陽(yáng)能的利用和飲料的冷卻效果的。在制作過(guò)程中，你可能會(huì)遇到哪些挑戰(zhàn)？你打算如何解決這些問(wèn)題，以確保你的模型能夠成功運(yùn)行？根據(jù)教師提出的問(wèn)題，學(xué)生能主動(dòng)思考太陽(yáng)能熱水器的制作原理，并探索太陽(yáng)能熱水器模型的制作，有效培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力和科學(xué)探究精神，為學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。（三）設(shè)計(jì)科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生模型建構(gòu)實(shí)踐體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的重要教學(xué)活動(dòng)。小學(xué)科學(xué)教師從培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的視角設(shè)計(jì)科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)，能在綜合實(shí)踐中鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，經(jīng)歷從問(wèn)題提出、假設(shè)設(shè)定、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)分析、模型構(gòu)建的全過(guò)程，進(jìn)而讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，學(xué)會(huì)如何運(yùn)用模型來(lái)模擬和解釋觀察到的現(xiàn)象，在實(shí)踐中不斷鍛煉和提升自己的模型建構(gòu)能力。值得一提的是，科學(xué)教師對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮跨學(xué)科整合，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步拓寬他們的科學(xué)視野和思維方式。例如，在“分離食鹽與水的方法”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師從模型建構(gòu)視角，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中感受模型建構(gòu)的作用，形成深刻認(rèn)識(shí)，從而提高學(xué)生科學(xué)探究能力。在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生討論分離食鹽與水的方法，歸納出自然蒸發(fā)和加熱蒸發(fā)兩種方法。然后鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)驗(yàn)方案，對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行深度探索。在教師的實(shí)驗(yàn)指引下，讓學(xué)生正確量取一定容量的飽和食鹽水倒入蒸發(fā)皿，然后把蒸發(fā)皿穩(wěn)妥地放在三腳架上，在其下方擱置好石棉網(wǎng)，再點(diǎn)燃酒精燈，讓學(xué)生利用酒精燈的外焰予以加熱。在加熱過(guò)程中使用玻璃棒進(jìn)行攪拌，避免液體局部過(guò)熱濺出蒸發(fā)皿。蒸發(fā)皿中的水分快要蒸發(fā)干時(shí)，熄滅酒精燈，借助蒸發(fā)皿的余溫繼續(xù)蒸發(fā)，觀察蒸發(fā)皿中留下的白色顆粒。在完成實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生將白色顆粒與實(shí)驗(yàn)前的食鹽進(jìn)行比較，驗(yàn)證其是否為食鹽。在此過(guò)程中，教師從培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的視角優(yōu)化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)，引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的思考，能讓學(xué)生在模型建構(gòu)探究中形成良好的實(shí)踐體驗(yàn)，切實(shí)提升學(xué)生綜合素質(zhì)，為學(xué)生全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。（四）開(kāi)展特色拓展活動(dòng)，感受模型建構(gòu)知識(shí)遷移運(yùn)用在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)需要特色拓展探究活動(dòng)的支持。教師在教學(xué)中可以從鼓勵(lì)學(xué)生知識(shí)遷移、培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的視角，科學(xué)設(shè)計(jì)特色拓展探究教學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生提供將課堂所學(xué)模型建構(gòu)知識(shí)應(yīng)用于新情境的平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在具體教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以組織開(kāi)展科學(xué)小制作、科普講座、科學(xué)競(jìng)賽等活動(dòng)，并在多元化拓展探究活動(dòng)中滲透模型建構(gòu)方面的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)際操作中體驗(yàn)科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，學(xué)會(huì)將抽象的科學(xué)原理轉(zhuǎn)化為具體的解決方案，進(jìn)而加深對(duì)科學(xué)模型的理解，逐步學(xué)會(huì)如何在不同情境下靈活運(yùn)用模型，解決實(shí)際問(wèn)題，從而真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化與遷移，提升綜合素養(yǎng)。例如，在“做一個(gè)鐘擺”的教學(xué)中，教師從模型建構(gòu)視角，可以設(shè)計(jì)特色拓展探究活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和感受模型建構(gòu)知識(shí)的遷移運(yùn)用。在具體拓展探究教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究不同材料對(duì)鐘擺擺動(dòng)周期的影響，然后制作不同材料的鐘擺模型，直觀感受材料特性與模型性能之間的關(guān)系；可以指導(dǎo)學(xué)生調(diào)整鐘擺的長(zhǎng)度，并觀察記錄擺動(dòng)周期的變化，讓學(xué)生理解鐘擺長(zhǎng)度與擺動(dòng)周期之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，體驗(yàn)通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)來(lái)優(yōu)化性能的過(guò)程；也可