在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，科學(xué)教育的重要性日益凸顯。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探索興趣，對學(xué)生未來的學(xué)習(xí)和發(fā)展至關(guān)重要。近年來，思維模型作為一種有效的認(rèn)知工具和教學(xué)方法，已經(jīng)被越來越多的教師所認(rèn)可和采用。而模型思維作為一種高階思維模式，能夠幫助學(xué)生理解復(fù)雜的科學(xué)概念和現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題能力。在素質(zhì)教育背景下，教師在開展小學(xué)科學(xué)教學(xué)時不僅要向?qū)W生傳授科學(xué)知識，還要激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、思考能力和實驗?zāi)芰Γ嵘龑W(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。由此可見，思維模型作為一種高效的學(xué)習(xí)和教學(xué)策略，對提高小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

一、模型思維的基本概念

模型思維是指利用模型來理解、分析和解決特定問題的能力，還是一種通過構(gòu)建和應(yīng)用模型解決問題、預(yù)測結(jié)果和理解復(fù)雜現(xiàn)象的思維方式，在科學(xué)、工程、經(jīng)濟學(xué)和日常決策中扮演著重要角色。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，模型可以是物理的，如地球的模型；也可以是概念性的，如食物鏈的模型；還可以是數(shù)學(xué)的，如用于預(yù)測天氣的方程式。它們能幫助學(xué)生理解復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象和過程。通過構(gòu)建和使用模型，學(xué)生可以更好地把握科學(xué)概念，發(fā)展科學(xué)思維，提高解決問題能力。

二、思維模型在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的重要作用

（一）有助于學(xué)生理解復(fù)雜的科學(xué)概念和現(xiàn)象

思維模型對學(xué)生理解復(fù)雜科學(xué)概念和現(xiàn)象具有顯著的促進作用。通過構(gòu)建、測試和修正模型，學(xué)生能夠更深入地理解科學(xué)現(xiàn)象背后的原理和邏輯，提升科學(xué)素養(yǎng)。同時，思維模型能將抽象的科學(xué)概念具體化，讓學(xué)生通過實踐的方式掌握知識，有助于增強學(xué)習(xí)的趣味性和實效性。

（二）有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題能力

應(yīng)用思維模型有助于提高小學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題能力。在構(gòu)建模型的過程中，學(xué)生需要運用創(chuàng)造性思維設(shè)計模型，解決模型構(gòu)建和測試過程中遇到的問題。這一過程能使學(xué)生學(xué)會從不同角度思考問題，并嘗試尋找多種解決方案，有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題能力。

（三）有助于增強小學(xué)科學(xué)教學(xué)的互動性和合作性

引入思維模型能夠增強小學(xué)科學(xué)教學(xué)的互動性和合作性。在構(gòu)建和測試模型的過程中，學(xué)生往往需要與同伴進行討論和合作，共同完成任務(wù)。這種合作學(xué)習(xí)的方式不僅能提高學(xué)生的社交能力，還能促進學(xué)生之間的團隊合作，為他們將來的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

（四）有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力

應(yīng)用思維模型對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力具有重要作用。通過構(gòu)建和操作模型，學(xué)生能夠直接參與學(xué)習(xí)過程，這能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。此外，應(yīng)用思維模型能幫助學(xué)生增強學(xué)習(xí)科學(xué)的自信心，讓他們更加積極主動地參與科學(xué)學(xué)習(xí)。

三、思維模型在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用類型

小學(xué)階段是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的起始階段。思維模型是一種高效的認(rèn)知工具和科學(xué)探究方法，將其應(yīng)用在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，能夠提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。目前，思維模型在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用類型主要有以下五種。

（一）模擬實驗?zāi)Ｐ?/p>

模擬實驗?zāi)Ｐ褪强茖W(xué)教學(xué)中常用的一種模型，它通過模擬自然現(xiàn)象或過程，幫助學(xué)生理解和掌握科學(xué)知識。例如，在介紹水的循環(huán)時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過模擬實驗的方式觀察水的蒸發(fā)、凝結(jié)和水循環(huán)的過程，從而讓學(xué)生更好地理解水循環(huán)的原理。在科學(xué)實驗中，模型可以用來模擬實驗過程和結(jié)果。又如，在探究綠豆芽生長的過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建植物生長模型，包括光照、水分和營養(yǎng)物質(zhì)等因素對植物生長的影響。通過這個模型，學(xué)生可以更好地理解植物生長的過程和機制。

（二）數(shù)據(jù)模型

在科學(xué)探究過程中，數(shù)據(jù)是重要的證據(jù)。通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型分析和解釋數(shù)據(jù)，學(xué)生可以更好地理解科學(xué)現(xiàn)象背后的原理。例如，在探究氣候變化的過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，以預(yù)測未來的氣候變化趨勢，使其更好地理解氣候變化的原因和影響。

（三）現(xiàn)象與規(guī)律模型

模型還可以用來解釋科學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律。例如，在探究電流和電阻的關(guān)系時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建電路模型，通過改變電阻觀察電流的變化，從而分析電流與電阻之間的關(guān)系，讓學(xué)生更好地理解電學(xué)的基本原理。

（四）概念圖模型

概念圖是一種圖形化的思維工具，它能夠?qū)⒊橄蟮母拍詈椭R以圖形的形式呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生更好地理解和記憶。在科學(xué)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生繪制概念圖，梳理復(fù)雜的概念和知識，構(gòu)建科學(xué)課程知識體系。例如，聲音的高低強弱是一個比較抽象且容易混淆的概念，教師可以通過概念圖模型，幫助學(xué)生區(qū)分和理解。

（五）流程圖模型

流程圖是一種邏輯思維工具，它能夠幫助學(xué)生在面對復(fù)雜問題時，通過流程化的思考方式理清問題的解決步驟。例如，在教授工程與技術(shù)方面的概念時，教師可以通過流程圖模型幫助學(xué)生理解和掌握概念。此外，在科學(xué)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過繪制流程圖的方式，梳理科學(xué)實驗的步驟和操作過程，從而更好地掌握實驗操作技巧。又如，在帶領(lǐng)學(xué)生觀察洋蔥表皮細(xì)胞、講解從標(biāo)本制作到顯微鏡的使用方法步驟時，教師可以指導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)知識點整理成流程圖模型，便于學(xué)生理解和記憶。

四、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用思維模型應(yīng)注意的事項

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)重視應(yīng)用思維模型，在應(yīng)用過程中要注意以下四個方面。一是在課程設(shè)計時引入更多與模型相關(guān)的活動，如模型構(gòu)建、模擬實驗等。通過這些活動，學(xué)生不僅能理解科學(xué)概念，還能學(xué)會如何應(yīng)用這些概念解決實際問題。二是鼓勵學(xué)生進行探索性學(xué)習(xí)。在思維模型的框架下，教師可以鼓勵學(xué)生主動提問、探索和實驗，激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高他們的觀察能力和思考能力，使他們更深刻地理解科學(xué)原理。三是提供支持性的學(xué)習(xí)環(huán)境。教師可以鼓勵學(xué)生大膽嘗試，讓他們通過不斷的嘗試和改進，學(xué)會自主探索，增強科學(xué)探索的效果。四是采用跨學(xué)科教學(xué)方法。思維模型的應(yīng)用不局限于科學(xué)教學(xué)，也可以應(yīng)用于數(shù)學(xué)、藝術(shù)等其他學(xué)科。因此，教師可以采用跨學(xué)科的教學(xué)方法，利用跨學(xué)科的項目引導(dǎo)學(xué)生從不同角度理解模型，幫助他們建立更全面的知識體系。

五、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用思維模型的策略

（一）創(chuàng)設(shè)情境

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師可以利用生動有趣的實驗和案例，創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活經(jīng)驗相關(guān)的情境，讓學(xué)生在具體的情境中理解科學(xué)概念，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，使他們主動探索科學(xué)知識。

例如，在講解水循環(huán)知識的過程中，教師可以設(shè)計一個模擬雨水落下和蒸發(fā)的實驗，并創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境吸引學(xué)生參與，讓學(xué)生將抽象的科學(xué)概念與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，以便更好地理解和應(yīng)用這些概念。通過觀察和操作，學(xué)生能夠更直觀地理解水循環(huán)的過程，掌握科學(xué)現(xiàn)象背后的原理，為進一步構(gòu)建思維模型打下基礎(chǔ)。

（二）以問題為導(dǎo)向

問題導(dǎo)向是指教師以問題為核心，引導(dǎo)學(xué)生通過探究活動來解決問題。在這種學(xué)習(xí)模式下，學(xué)生不是被動地接受知識，而是主動地尋找問題的解決方案。教師可以創(chuàng)設(shè)問題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)科學(xué)知識，同時培養(yǎng)他們的模型思維，提高他們的自主學(xué)習(xí)能力。

例如，在教授植物生長的相關(guān)知識時，教師可以提出如下問題：“不同光照條件下，植物的生長會有什么不同？”然后讓學(xué)生分組進行實驗，觀察實驗現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)他們的觀察、分析和解決問題的能力。

（三）傳授方法

教師可以教授學(xué)生如何構(gòu)建各種類型的模型，包括實物模型、圖表模型和數(shù)學(xué)模型等，讓學(xué)生通過實踐掌握構(gòu)建模型的方法和技巧。具體而言，教師可以設(shè)計與學(xué)生年齡和認(rèn)知水平相適應(yīng)的模型，并將這些模型融入日常教學(xué)活動，讓學(xué)生借助模型更好地理解復(fù)雜的科學(xué)概念。例如，在教授水循環(huán)的相關(guān)知識時，教師可以指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建一個簡單的水循環(huán)模型，讓學(xué)生直觀地理解蒸發(fā)、凝結(jié)和降水等過程，從而對水循環(huán)有更深刻的認(rèn)識。

（四）鼓勵反思

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力。在構(gòu)建模型的過程中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自我反思，發(fā)現(xiàn)存在的問題和不足，并及時調(diào)整思路和方法。例如，教師可以鼓勵學(xué)生對現(xiàn)有模型提出改進建議，還可以通過優(yōu)化教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生自主探索和創(chuàng)新的熱情，讓學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中不僅能獲得知識，還能提高解決問題能力和創(chuàng)新能力。

（五）組織合作

教師可以通過小組合作的形式，讓學(xué)生共同探討科學(xué)問題，交流建模思路和方法，培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。在構(gòu)建和分析模型的過程中，學(xué)生需要與同伴討論、協(xié)作，共同尋找解決方案，這種合作學(xué)習(xí)的方式不僅能加深學(xué)生對科學(xué)知識的理解，還能提高學(xué)生的溝通能力，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神。

（六）多元評價

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的模型思維，教師應(yīng)構(gòu)建一個多元化的評價體系，全面反映學(xué)生在構(gòu)建模型過程中的表現(xiàn)。具體而言，教師在構(gòu)建多元化評價體系時應(yīng)注意以下四點。

一是多元化評價體系需包括形成性評價和總結(jié)性評價兩個部分。形成性評價側(cè)重于學(xué)習(xí)過程中的即時反饋，包括同伴評價、自我評價及教師評價。這種評價方式有助于學(xué)生及時了解自己在構(gòu)建模型方面的進步和不足，并及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略?？偨Y(jié)性評價則在學(xué)習(xí)單元或項目結(jié)束時進行，旨在評估學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中模型思維的發(fā)展情況，通常采用項目作業(yè)、口頭報告或書面考試等形式進行。

二是多元化評價體系應(yīng)注重評價內(nèi)容的廣泛性。在評價學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)表現(xiàn)時，除了評價知識掌握程度，教師還應(yīng)評價學(xué)生在模型構(gòu)建、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果解釋等方面的能力。例如，教師可以通過學(xué)生設(shè)計的科學(xué)實驗評價其對科學(xué)模型的理解和應(yīng)用能力，通過小組討論與報告評價學(xué)生的合作和溝通能力。

三是創(chuàng)新評價方法是構(gòu)建多元化評價體系的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的筆試評價往往難以全面反映學(xué)生的模型思維發(fā)展情況，教師可以采用更多元化的評價方法，如口頭報告、模型制作和實驗操作等。這些方法不僅能更直觀地展示學(xué)生的思維過程和成果，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與熱情。

四是多元化評價體系應(yīng)強調(diào)反饋的及時性和建設(shè)性。良好的反饋機制能夠幫助學(xué)生明確自己的優(yōu)點和不足，并改進學(xué)習(xí)方法。因此，教師應(yīng)提供具體、有針對性的反饋，指出學(xué)生在構(gòu)建思維模型過程中的不足，以提升其科學(xué)素養(yǎng)。

（作者單位：江蘇省蘇州市金筑實驗小學(xué)校）