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［摘要］受教學內容抽象、教學條件與時間的限制、學生年齡較小等因素影響，小學科學課教學常常變成理論課教學。建立模型是科學教育領域重要的思維方法和教學策略。當教學內容較抽象，學生不能直接探究或觀察時，教師可以采用建立模型的方法，從疑模、設模、建模、研模、拓模展開，讓學生親身經歷猜想、觀察、分析、推理、發現的探究過程，幫助學生逐步建立科學概念。
［關鍵詞］小學科學;科學教學;模型建構;教學方法
地球科學是學生比較難掌握的知識領域之一，是小學科學教學的難點之一。一是該內容涉及面廣，未知領域和未解之謎較多，而小學生的知識面較淺，缺乏深入探究和推測的能力，如探討月球的起源和環形山的形成原因。二是受學習條件、教學環境以及教學時間的限制，教師無法在課堂上讓學生進行直接觀察和深入探究，如探究月相的變化。三是學生年紀普遍較小，抽象思維和空間想象能力不強，無法理解抽象的事物，如地球的自轉以及天體的東升西落。如何幫助學生更好地掌握地球科學知識，并從中感受學習地球科學的樂趣?筆者認為，建構模型是一種重要且有效的學習方法。許多學生認為，模型是一個很抽象的概念。其實，這種認識有失偏頗。模型不只是抽象的，還可以是多樣化的，包括實物、物品、圖像、圖表、演示、模擬、概念等模型，普遍具有形象、可視等特點。模型是科學課上幫助學生認識世界、了解科學原理的重要手段，它不僅可以運用于地球科學領域，而且在物質科學、生命科學等領域都占有很重要的位置。模型可以使抽象的事物具體化，也可以簡化復雜的現象，還能為科學地解釋和預測某種現象提供依據。科學課程標準中有“要求學生能制作簡易模型”和“能選擇自己擅長的方式(包括語言、文字、圖表、模型等)表述研究過程和結果”等與模型方法相關的要求和表述。當然，為了更好地描述、解釋、預測現象，不同的教學內容有與之相適應的教學模型，授課方式也會做出相應的調整，幫助學生更好地認識自然規律。但是，教師更多的是直接利用模型進行講解或者演示，忽略了讓學生親身經歷建模的過程。本文以“我們來‘造’環形山”為例，談談在小學科學教學中，教師應該如何讓學生體驗探究模型、建立模型、解釋模型的過程，引導學生進行觀察、分析、推理、發現，提升科學學習的思維能力。
一、喚醒———疑模階段
教師善用身邊的資源，聯系日常生活與科技前沿，對教材進行活用，創設真實的問題情境，充分激發學生的探究欲望。引導學生提出有建設性的問題并構建一個初始的認知模型，是模型建構的前提。通過聚焦討論，學生先發現初始的認知模型與原型之間的相似和矛盾之處，然后激發思考，參與到有意義、有價值的建構中。具體操作如下:第一步:導入奇妙之旅。筆者一邊放“嫦娥三號”升空聲音，一邊用親切的語言說道:“請閉上眼睛，音樂停止的時候請再睜開眼睛。你會驚奇地發現，我們來到了月球上。”然后，筆者呈現月球正面、背面的圖片，繼續說道:“同學們，你們看看月球的正面和背面，對比一下近看的月球，你們看到的月球表面是怎么樣的?”學生異口同聲地答道:“坑坑洼洼的。”此環節設計的目的是通過跟隨月球探測器一起到達月球表面的情境，讓學生由遠到近、由整體到局部地觀察月球，激發學生對月球表面的探究興趣。第二步:揭示概念。根據學生的回答，筆者繼續引導道:“同學們，你們知道嗎，這就是月球上最大的地貌特征———環形山。那你知道環形山為什么叫‘環’嗎?”見學生被問住了，筆者先呈現了一個描述環形山特征的示范(近似圓形)，便于學生發現環形山的其他特征。通過詳細地描述環形山特點，這不僅降低了學生探究的難度，還為后面“造”環形山的活動做了鋪墊。第三步:推測成因。水到渠成時，筆者再適時引導學生推測環形山的成因:“如果要研究月球，結合你看到的現象，你會提出什么問題?如，環形山是怎么形成的?這些圓形的坑是怎么來的?結合環形山的特點，小組討論推測環形山的成因。在這些成因中，你認為哪一個最有可能?”對環形山成因進行推測，這對學生來說有一定的難度，但教師借助小組討論和全班討論，可有效地從環形山原型的認識中引出對環形山成因的探究，增加學生探究成因的可能性。針對環形山的成因，學生通過觀察實際環形山的特點，推測出的環形山形成的不同原因。但是，推測的成因是否合理、準確?此時，教師需要引導學生采取特殊的觀察和實驗方法，即建構模型，驗證推測。模型能幫助學生理解情境，將自己的推測通過模型的形式表達出來，提高學生對知識的深層理解，促進學生有意義的學習。
二、發展———設模階段
建構模型的材料應符合科學事實。學習材料是學生解決科學問題、獲得科學知識、提高探究能力的載體，是學生感受科學與生活的聯系、體驗科學價值的重要資源。筆者考慮到，環形山作為難以再現的自然現象，如何選擇適合復原“環形山”的材料是本課的關鍵。材料的嚴密性、形象直觀、方便可取，不僅能幫助學生感性認識環形山，還能幫助他們進行合理有依據的假設，開發他們的思維潛能，豐富他們的科學學習經歷。此外，在模型建構的過程中，教師還應加強學生的規范化操作，讓建模操作簡單、直觀易懂。如表1所示，筆者先用面粉制作了一個月球模型，然后引導學生思考:“如果用模擬實驗的方法來證明隕石撞擊產生了環形山，你打算怎么做?”學生爭相回答道:“用石頭模擬隕石，砸向‘月球’。”隨后，筆者又啟發學生思考:“同一石頭嗎?同樣大小嗎?同一方向嗎?砸了之后，怎么取出這些石頭呢?”學生盯著“月球”，積極思考解決辦法，說道:“用鑷子取。”結合與學生的互動情節，筆者在黑板上用圖記錄實驗方法。教師板書簡圖，可以有效提醒學生實驗操作中應注意什么，從而能較好地避免實驗的失誤以及增加探究的難度。恰當的圖示不僅能幫助學生理清概念，而且能幫助學生進行比較和分析，確定建模方向，找到解決問題的方法。
三、探究———建模階段
在日常教學中，教師認為使用現成的模型非常方便，引導學生構建模型比較麻煩。所以，教師常把課堂教學變成理論教學，忽略了如何引導學生對自然現象進行觀察，及如何通過建立模型實驗開展教學。理解地球科學領域的內容需要較強的空間想象能力，當學生對模型缺乏深入了解，無法發揮空間想象能力時，教師如何講解都達不到預定的效果。探究構建知識結構的方法是小學科學較為有效的教學方法，而科學建模的過程是科學探究活動的有效教學模式。學生只有主動建構這些概念模型，而非被動地接受這些概念的文字定義，才能真正地理解和運用這些概念。如圖3所示，筆者設計層層遞進的學習單，能幫助學生在建模過程中分解復雜問題，有效化解問題的難度。學生容易從表面的相似性切入，建構他們能理解的模型。教師開展造“環形山”的活動，重點不是讓學生非造出“環形山”不可，而是讓學生在造“山”的過程中思考環形山形成的可能原因，能有所思、有所悟，并做出有根據的推測。此外，學生能認識到提出假說、建立模型是科學探究的一種形式和方法。這也是本次活動的目的之一。
四、修正———研模階段
建模是一個循序漸進、不斷修正的過程。因此，教師不必急于讓學生知道正確的結果，也不要隨意否定學生的猜想，而是尊重學生的猜想，然后指導學生學會搜集證據證明自己的猜想。對學生提出的看法，教師可以讓學生用自己擅長的形式表達出來，建一個初步的模型，然后通過進一步的討論和研究修正模型。師:哪個小組上來介紹介紹，你們是用什么方法造出“環形山”的，造出了什么特征的“環形山”?學生預設:用不同大小的石頭和球砸出來的，砸出大小不一的環形山。師:與真實的環形山一樣嗎?生:不一樣。真實的環形山幾乎都是圓形的，我們用不規則的石塊砸出來的“環形山”不是圓形的。師:是的!而且月球上沒有大氣層，大家思考一下，隕石撞擊月球后去了哪里?理論上，大環形山受隕石撞擊應該比較密集，可為什么有些大環形山很淺?環形山一定是隕石撞擊形成的嗎?你還有什么疑問或想法?本課的難點是尋找證據，證明環形山的成因，通過與原型對比，學會用證據分析和解釋原型的建構，合理推測環形山的成因。該階段的學生的想象力非常豐富，因此，教師可以把科學思維的形成和發展當作科學課堂教學的追求方向，鼓勵學生用眼睛觀察、用大腦思考，引導他們用證據分析、驗證自己的猜想。
五、深化———拓模階段
科學模型的推測和建立并不是本課的最初目標，小學科學的學習要求也不是單純地掌握科學概念，而是通過模型的建立形成尊重客觀事實、尊重自然和生命、尊重不同意見的科學態度。對于環形山的成因，科學家也有爭議，目前存在兩種假說，一是隕石撞擊說，一是火山噴發說。對此，教師可以讓學生閱讀文本資料，說一說自己支持哪種假說以及支持這種假說的證據，或是讓學生收集更多的資料和證據，證明或者推翻相應的猜測。通過閱讀資料，學生明白不管是什么假說，都是根據一些證據進行的科學推測，然后能以嚴謹的科學態度和客觀的科學方法推測和驗證環形山的成因。總而言之，建立模型是科學教育領域重要的思維方法和教學策略，當教學內容較抽象，學生不能直接探究或觀察時，教師可以采用建立模型的方法，讓學生親身經歷猜想、觀察、分析、推理、發現的探究過程，幫助學生逐步建立科學概念。雖然有限的教學環境對培養學生搜集資料、處理資料、解決問題的能力有一定的限制，但教師可以利用信息化時代的技術，擴充課堂信息容量，根據學生的發展水平，讓學生參與適當復雜、抽象和精準的建?；顒?，不失時機地培養學生的科學精神、科學態度等。
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作者:錢星星 單位:杭州市蕭山區瓜瀝鎮航塢路任伯年小學
