◇江光華（浙江：開(kāi)化縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)教育集團(tuán)）

模型是對(duì)客觀事物及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律做出簡(jiǎn)化的描述、概括、模仿或抽象?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在“核心素養(yǎng)內(nèi)涵”的“科學(xué)思維”中指出：“模型建構(gòu)體現(xiàn)在以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，對(duì)客觀事物進(jìn)行抽象和概括，進(jìn)而建構(gòu)模型；運(yùn)用模型分析、解釋現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、關(guān)系及變化過(guò)程。”新課程標(biāo)準(zhǔn)將模型建構(gòu)能力作為科學(xué)思維的重要組成部分，旨在讓學(xué)生從科學(xué)的視角認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律。由此可見(jiàn)，模型建構(gòu)能力培養(yǎng)對(duì)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。

小學(xué)低年級(jí)學(xué)生雖然剛剛接觸科學(xué)課程，但在好奇心的驅(qū)使下，他們對(duì)常見(jiàn)自然現(xiàn)象或生活現(xiàn)象表現(xiàn)出強(qiáng)烈的探究興趣，能利用多種感官或簡(jiǎn)單的工具，觀察事物的外部特征及現(xiàn)象，并能對(duì)這些特征和現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較和分類。同時(shí)，他們能初步了解簡(jiǎn)單工具的功能和使用方法，利用身邊的材料和簡(jiǎn)單工具動(dòng)手完成簡(jiǎn)單的任務(wù)?；趯?duì)科學(xué)認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的深入分析，小學(xué)低年級(jí)學(xué)生的科學(xué)模型建構(gòu)能力主要包括“模型理解”“模型建構(gòu)”和“模型應(yīng)用”三個(gè)維度。因此，在小學(xué)低年級(jí)科學(xué)教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生在模型理解中發(fā)展科學(xué)概念，在模型建構(gòu)中親歷探究過(guò)程，在模型應(yīng)用中領(lǐng)悟科學(xué)本質(zhì)。

一、模型理解：在對(duì)比中發(fā)展科學(xué)概念

小學(xué)低年級(jí)學(xué)生善于借助感性的方式認(rèn)識(shí)科學(xué)事物，并且容易受到已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的影響，對(duì)真實(shí)事物的判斷容易出現(xiàn)偏差和錯(cuò)誤。因此，在小學(xué)低年級(jí)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容實(shí)際，在充分了解學(xué)生原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，最大限度地提供給學(xué)生適宜的、富有吸引力的科學(xué)模型。通過(guò)將模型與原型進(jìn)行全面有序的對(duì)比，使學(xué)生深刻理解真實(shí)事物的本質(zhì)特征，從而在比較中促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念的進(jìn)階發(fā)展。

例如，《我們知道的植物》是教科版科學(xué)一年級(jí)上冊(cè)“植物”單元的第1 課，同時(shí)也是小學(xué)科學(xué)起始課。教學(xué)中，教師首先通過(guò)課件播放幾組學(xué)生非常熟悉的植物照片，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)植物的世界。接著，通過(guò)“說(shuō)說(shuō)我們知道的植物”和“找一找圖片中庭院里的植物”這兩個(gè)活動(dòng)，充分了解學(xué)生關(guān)于植物的前概念，嘗試在識(shí)別植物、簡(jiǎn)單描述植物特征的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)植物的共同點(diǎn)。不難發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生能說(shuō)出植物有根、莖、葉，也知道植物會(huì)開(kāi)化、結(jié)果，但對(duì)于植物生存依賴一定的條件，在此基礎(chǔ)上植物才能生長(zhǎng)、發(fā)育等特點(diǎn)，學(xué)生還是較為陌生的。因此，教學(xué)中給學(xué)生提供仿真程度高的“塑料花”，讓學(xué)生觀察、思考和比較“塑料花是植物嗎？”重點(diǎn)在于讓學(xué)生討論“塑料花不是植物的理由是什么”?！八芰匣ā蹦Ｐ偷某鍪?，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到雖然塑料花也具有根、莖、葉，符合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，卻又有別于生活中真實(shí)的“花”。學(xué)生通過(guò)有序觀察，發(fā)現(xiàn)塑料花不會(huì)變化，不需要陽(yáng)光、水分、養(yǎng)料等。從表象上來(lái)看，塑料花似乎妨礙了學(xué)生的判斷，使學(xué)生難以更好地辨別植物。但實(shí)際上，學(xué)生通過(guò)對(duì)塑料花和真實(shí)的“花”進(jìn)行對(duì)比，區(qū)分了模型和真實(shí)事物之間的差異，更深刻地理解了真實(shí)事物的獨(dú)特屬性。

又如，《我們知道的動(dòng)物》是教科版科學(xué)一年級(jí)下冊(cè)“動(dòng)物”單元的第1 課，通過(guò)讓學(xué)生列舉知道的和喜歡的動(dòng)物，在相互交流中使學(xué)生感受到地球上生存著多種多樣的動(dòng)物，體會(huì)動(dòng)物的多樣性。通過(guò)對(duì)多種動(dòng)物的比較，期望學(xué)生發(fā)現(xiàn)動(dòng)物的一些共同特征，如都會(huì)運(yùn)動(dòng)、需要進(jìn)食、能繁殖、會(huì)生長(zhǎng)、需要空氣、有生命等。但是，一年級(jí)學(xué)生對(duì)動(dòng)物的認(rèn)識(shí)容易局限在外部形態(tài)和名稱上，缺乏對(duì)動(dòng)物共同特征的主動(dòng)思考，不能自主地從個(gè)體特征歸納出動(dòng)物的共同特征。為此，課堂教學(xué)中設(shè)計(jì)了“動(dòng)物與玩具熊比較”的活動(dòng)。從教學(xué)實(shí)際中可以看出，一年級(jí)學(xué)生判斷玩具熊不是動(dòng)物基本上是不存在問(wèn)題的，重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生思考判斷的理由。學(xué)生在觀察、交流、討論中進(jìn)行全面細(xì)致的比較，紛紛表達(dá)出自己個(gè)性化的想法和理解，如玩具熊不是“活”的、不會(huì)動(dòng)、不會(huì)吃東西等，培養(yǎng)學(xué)生不斷用新證據(jù)來(lái)支持自己的想法，提升學(xué)生對(duì)動(dòng)物共同特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生理解“動(dòng)物”的概念。由此可見(jiàn)，小學(xué)低年級(jí)學(xué)生在“植物”和“動(dòng)物”概念認(rèn)識(shí)發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)“塑料花”和“玩具熊”這些身邊常見(jiàn)的、仿真程度高的模型，在觀察、研討和比較中區(qū)分了模型和真實(shí)事物之間的差異。引導(dǎo)學(xué)生初步建構(gòu)起植物和動(dòng)物“都是有生命的”概念，理解了植物和動(dòng)物的本質(zhì)屬性，為學(xué)生的科學(xué)概念發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

二、模型建構(gòu)：在親歷中體驗(yàn)探究過(guò)程

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，“1-2年級(jí)學(xué)生在科學(xué)思維方面，能在教師指導(dǎo)下，觀察具體事物的構(gòu)成要素，通過(guò)口述、畫圖等方式描述事物的外在特征；能利用材料和工具，通過(guò)口述、繪畫、畫圖等方式表達(dá)自己的想法”。教學(xué)中，要根據(jù)學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容和探究的過(guò)程目標(biāo)，通過(guò)細(xì)致入微或較長(zhǎng)周期的持續(xù)觀察，運(yùn)用繪畫、口述等形式對(duì)事物原型進(jìn)行抽象與簡(jiǎn)化，在模型建構(gòu)中表達(dá)事物的主要特征，讓受本質(zhì)支配的實(shí)際特征和運(yùn)動(dòng)過(guò)程充分顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和概念圖式的有效銜接。引導(dǎo)學(xué)生在親身經(jīng)歷中體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，為學(xué)生搭建有效的學(xué)習(xí)支架，有效發(fā)展學(xué)生的科學(xué)建模能力。

比如，《觀察魚》是教科版科學(xué)一年級(jí)下冊(cè)“動(dòng)物”單元的第5 課。本課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生通過(guò)觀察知道魚有鱗片、鰭、鰓等身體特征，魚生活在水中，它的身體適應(yīng)水生環(huán)境。學(xué)生能用簡(jiǎn)圖描述魚的主要特征，對(duì)魚的運(yùn)動(dòng)和呼吸表現(xiàn)出濃厚的探究興趣，并在學(xué)習(xí)中樂(lè)于表現(xiàn)自己的發(fā)現(xiàn)。在學(xué)生觀察鯽魚的身體特點(diǎn)之前，教師對(duì)學(xué)生的觀察順序和方法進(jìn)行有效的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生一邊觀察，一邊將鯽魚畫下來(lái)，并且與觀察的鯽魚越接近越好。在畫鯽魚的過(guò)程中，絕大多數(shù)學(xué)生能做到先畫軀干，再畫頭、眼睛、嘴巴、鰭等，最后畫鱗片。在觀察和繪畫后的交流研討中，要充分展示學(xué)生的畫，并與鯽魚的圖片做對(duì)比，看看畫得像不像，有沒(méi)有突出魚的特征，如身體是不是紡錘形的，眼睛、嘴巴、鰭等有沒(méi)有全部畫出來(lái)，以此促進(jìn)學(xué)生在探究過(guò)程中發(fā)展模型建構(gòu)能力。又如，《觀察月相》是教科版科學(xué)二年級(jí)上冊(cè)“我們的地球家園”單元中的第4 課。學(xué)生通過(guò)一個(gè)月的持續(xù)觀察和記錄，知道月球明亮部分的形狀叫月相，月相在一個(gè)月內(nèi)是要發(fā)生變化的。同時(shí)，教師組織學(xué)生把剪好的白色紙片粘貼在黑色紙片上，從而建構(gòu)起一個(gè)月的月相平面模型，這樣的模型是學(xué)生親身經(jīng)歷且自主完成的。然后，引導(dǎo)學(xué)生思考和描述“不同夜晚的月相相同嗎？”“在一個(gè)月內(nèi)，我們觀察和記錄的月相是怎樣變化的？”等問(wèn)題，使學(xué)生在深度探究和思考中初步了解月相的變化規(guī)律。

因此，小學(xué)低年級(jí)學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中，通過(guò)細(xì)致觀察和辨析，以繪圖的方式描繪出真實(shí)事物的顯著特征，如鯽魚身體的主要結(jié)構(gòu)、一個(gè)月內(nèi)的月相變化等。既較為準(zhǔn)確地記錄了觀察的結(jié)果，又增強(qiáng)了學(xué)生的科學(xué)探究興趣，特別重要的是逐漸發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)模型建構(gòu)能力。學(xué)生以自主建構(gòu)的模型為載體，通過(guò)口頭描述等方式展示模型建構(gòu)的親歷過(guò)程，在深化對(duì)科學(xué)理解的同時(shí)，發(fā)展了科學(xué)思維能力。

三、模型應(yīng)用：在實(shí)踐中領(lǐng)悟科學(xué)本質(zhì)

學(xué)生在模型建構(gòu)過(guò)程中，能夠促進(jìn)手腦的協(xié)同運(yùn)用，加深對(duì)科學(xué)概念的理解，促進(jìn)科學(xué)思維的提升。但對(duì)于小學(xué)低年級(jí)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展來(lái)說(shuō)，模型建構(gòu)的目的并不在模型本身，而是要將自主建構(gòu)的模型與原型進(jìn)行差異化的對(duì)比。在學(xué)生的比較、分析中對(duì)模型進(jìn)行全面測(cè)試，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐意識(shí)和操作應(yīng)用能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)原型的溯源性理解，真正領(lǐng)悟科學(xué)的內(nèi)涵本質(zhì)。

以教科版科學(xué)一年級(jí)上冊(cè)第二單元“比較與測(cè)量”第7 課《比較測(cè)量紙帶和尺子》的教學(xué)為例。學(xué)生通過(guò)前一節(jié)課的學(xué)習(xí)，已經(jīng)學(xué)會(huì)了測(cè)量紙帶的制作方法，體會(huì)測(cè)量紙帶具有更方便攜帶、測(cè)量和計(jì)數(shù)等特點(diǎn)，能利用測(cè)量紙帶測(cè)量一些物體的周長(zhǎng)。在《比較測(cè)量紙帶和尺子》這一課的教學(xué)中，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，用語(yǔ)言或圖畫描述尺子與測(cè)量紙帶的特征，觀察并比較尺子與測(cè)量紙帶的異同，初步學(xué)會(huì)尺子的使用方法，體會(huì)到統(tǒng)一測(cè)量工具和單位給生產(chǎn)、生活帶來(lái)的便利。在學(xué)生充分體驗(yàn)運(yùn)用測(cè)量紙帶測(cè)量的基礎(chǔ)上，教師向?qū)W生提供塑料尺、軟尺等標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量工具，與學(xué)生一起學(xué)習(xí)尺子的使用方法，著重交流研討“尺子和測(cè)量紙帶相比，有什么好處”，以此實(shí)現(xiàn)從測(cè)量紙帶向尺子實(shí)物的飛躍。

又如，《做一個(gè)指南針》是教科版科學(xué)二年級(jí)下冊(cè)第一單元“磁鐵”的第5 課，學(xué)生通過(guò)前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)較為全面地了解了指南針的發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)、各部位的名稱和作用，并利用所學(xué)的磁鐵知識(shí)積極參與科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。在水浮式指南針模型的制作過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)歷了材料準(zhǔn)備、磁針制作、磁針安裝以及利用指南針原型確定方向、在水浮式指南針模型上標(biāo)出南北方向等過(guò)程。學(xué)生進(jìn)一步鞏固了對(duì)磁鐵知識(shí)的認(rèn)識(shí)，并將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際生活中。然后，組織學(xué)生利用自制的水浮式指南針模型，到校園的不同位置辨別方向。學(xué)生在自主實(shí)踐的過(guò)程中，進(jìn)一步比較了指南針原型和水浮式指南針模型的異同點(diǎn)，加深了對(duì)磁鐵性質(zhì)的理解，在模型應(yīng)用中很好地發(fā)展了科學(xué)觀念。

模型建構(gòu)能力作為科學(xué)思維的重要組成部分，讓學(xué)生主動(dòng)地參與科學(xué)探究，自主建構(gòu)科學(xué)概念，親歷科學(xué)實(shí)踐過(guò)程，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的進(jìn)階發(fā)展。同時(shí)，幫助學(xué)生從科學(xué)的視角認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律。因此，在小學(xué)低年級(jí)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，要結(jié)合學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)特點(diǎn)和認(rèn)知能力，根據(jù)小學(xué)低年級(jí)科學(xué)教學(xué)的目標(biāo)要求，充分認(rèn)識(shí)科學(xué)模型的教學(xué)價(jià)值，注重學(xué)生科學(xué)模型建構(gòu)能力的持續(xù)提升，從而有效促進(jìn)學(xué)生的探究實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展。