增強學生模型建構能力

〔摘要〕基于模型建構能力的培養(yǎng)促進小學科學教學改革創(chuàng)新，有意識探索學生模型建構能力的培養(yǎng)，能提高科學教學指導效果，使學生模型建構素養(yǎng)得到逐步提升。本文從小學科學入手，對在科學探索中增強學生模型建構能力的措施進行深度探究，提出模型建構教學的建議，旨在優(yōu)化學生科學素養(yǎng)，全面增強學生模型建構實踐能力，助力學生在科學探索中實現多元化發(fā)展?！碴P鍵詞〕小學科學；模型建構能力；策略隨著教育改革的不斷深入，小學科學教學作為學生探索自然、培養(yǎng)科學素養(yǎng)的起點，重要性日益凸顯。在新時代背景下，學生核心素養(yǎng)的發(fā)展成為焦點，其中模型建構能力作為科學思維的重要組成部分，對于提升學生的科學素養(yǎng)具有關鍵作用。然而，當前小學科學教學在模型建構能力培養(yǎng)方面仍存在諸多不足，如教學方法傳統(tǒng)、材料選擇單一等，這些問題嚴重制約了學生模型建構能力的發(fā)展。因此，探討模型建構能力目標下的小學科學教學創(chuàng)新，對于促進學生科學素養(yǎng)的全面提升具有深遠影響。一、增強學生模型建構能力的重要性其一，有助于提升學生的科學素養(yǎng)?？茖W素養(yǎng)是學生在科學課程教學的過程中有序培養(yǎng)的，涉及對科學知識的理解、科學方法的掌握以及科學態(tài)度的形成。而模型是科學知識的具體化和可視化表達。教師培養(yǎng)學生模型建構能力，能在科學教學中幫助學生更好地理解和掌握科學知識。具體而言，教師在科學課堂上引導學生親手建構模型，讓學生運用科學方法去觀察、實驗、推理和驗證，直觀地感受到科學現象和原理，從而加深對科學知識的理解，進而培養(yǎng)學生的科學探究能力。其二，有助于發(fā)展學生的科學思維。模型建構是高度思維化的活動，教師在開展模型建構教學的過程中，會關注學生抽象思維、邏輯思維和創(chuàng)造性思維等多種思維能力的培養(yǎng)。教師在開展模型建構教學過程中，會引導學生將復雜的科學現象或原理簡化為可操作的模型，同時還會帶領學生運用邏輯思維去分析和推理模型中的各個要素和關系，以確保模型的準確性和有效性。在此過程中，借助模型建構教學活動的設計和實施，教師能指導學生發(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)新性和實用性的模型，從而促進學生思維能力高效化發(fā)展，使學生科學探究素養(yǎng)得到顯著提升。其三，有助于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。創(chuàng)新是推動社會進步和發(fā)展的重要動力，而模型建構正是富有創(chuàng)新性的活動。在模型建構過程中，教師會鼓勵學生不斷地嘗試、探索和改進，以制作出更具創(chuàng)新性和實用性的模型。學生在參與模型建構的過程中，自身創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神得到培養(yǎng)。模型建構實踐活動還能激發(fā)學生內在的創(chuàng)造潛能，使學生在綜合實踐中逐漸形成一種敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新的思維習慣，為其未來的學習和生活奠定堅實的基礎。二、增強學生模型建構能力對于小學科學教學活動而言，教師遵循模型建構目標的指引設計教學活動，能優(yōu)化教學指導效果，使學生模型建構素養(yǎng)得到培養(yǎng)，切實提高學生綜合學習能力，為學生全面發(fā)展助力。（一）把握教學主題思想，設定模型建構能力培養(yǎng)目標在小學科學教學實踐中，教師準確定位培養(yǎng)學生模型建構能力的現實需求，探索科學教學活動主題思想的提煉和教學活動的設計，能優(yōu)化教學目標設計，促進學生對科學知識深度探究，提升學生模型建構能力。具體分析，教學主題是教學活動的靈魂，指引著教學內容的選擇與組織。在小學科學教學中，教師應深入分析教材，提煉出核心概念與原理，進而圍繞這些核心概念設計教學活動。同時，教師在結合主題思想設定教學目標的過程中，應注重目標的層次性和遞進性，從簡單到復雜，從具體到抽象，逐步引導學生理解科學現象，掌握構建科學模型的方法。同時，目標設定還需考慮學生的年齡特點和認知水平，確保教學活動既具有挑戰(zhàn)性又能被學生所接受，以此促進學生模型建構能力的有序發(fā)展。例如，在《做一個測量紙帶》教學活動中，教師根據本節(jié)課的主題思想，可以對教學目標進行細化，設定模型建構能力培養(yǎng)目標，有效促進各項模型建構教學系統(tǒng)實施，促進學生對課程知識的深度探究實踐。具體對《做一個測量紙帶》科學課程進行分析，本節(jié)課的主題思想是通過制作和應用測量紙帶，培養(yǎng)學生的模型建構思維，提升實踐操作能力。圍繞此主題思想，科學教師在教學中可以關注學生模型建構能力的培養(yǎng)，并設定相應的教學目標，如引導學生思考如何將抽象的測量概念轉化為具體的紙帶模型，從而培養(yǎng)他們的模型意識；提供一些簡單的制作指南和示例，讓學生在模仿和創(chuàng)新的過程中逐漸提升自己的模型建構能力；組織學生使用自制的測量紙帶測量教室的長度、寬度和高度，或者測量植物的高度等，讓他們在實際應用中體驗模型的實用性和價值；組織學生進行小組討論和交流，分享各自的使用體驗和改進建議，讓他們在交流和合作中不斷提升自己的模型評價和改進能力。在精心設計教學目標后，教師就可以圍繞模型建構能力的培養(yǎng)，對教學活動進行細化，以促進學生模型素養(yǎng)的提升，使學生科學學習能力進一步提升。（二）創(chuàng)設趣味教學情境，深化學生模型建構能力認識情境學習理論認為，學習是在特定的情境中發(fā)生的，富有吸引力的教學情境能夠有效激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望。小學科學教師遵循科學模型建構目標的指引創(chuàng)設與模型建構相關的趣味教學情境，有助于深化學生對模型建構能力的認識，從而鞏固模型建構能力培養(yǎng)基礎。在實際開展情境創(chuàng)設教學活動的過程中，教師可以采用故事講述、角色扮演、多媒體展示等方式，將學生帶入充滿探索氛圍的學習環(huán)境，帶領學生直觀感受科學模型的構建過程，理解模型如何助力解釋自然現象，從而在輕松愉快的氛圍中加深對模型建構價值的認識，提高學習的積極性和主動性。例如，在“做個太陽能熱水器”教學活動中，基于模型建構能力培養(yǎng)需求，科學教師可以聯系學生生活實際創(chuàng)設相應的教學情境，在情境教學中引導學生對模型建構進行深度分析和系統(tǒng)探索。在具體教學活動中，根據本節(jié)課內容和情境教學需求，教師可以創(chuàng)設具體生活化教學情境，如在一個晴朗的周末，小明和他的家人計劃去郊游，他們想帶上一些簡單的食物和飲料，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。小明想到了一個主意：利用太陽能來制作一個簡單的太陽能熱水器，以保持飲料的涼爽。他決定在家里先制作一個模型，看看效果如何。圍繞生活化教學情境的創(chuàng)設，教師可以面向學生模型建構能力的培養(yǎng)提出情景引導性問題，如：小明想制作一個太陽能熱水器來保持飲料的涼爽，你能幫他想想這個熱水器應該具備哪些基本功能嗎？在制作太陽能熱水器模型之前，我們需要考慮哪些因素來確保它能有效地利用太陽能并保持飲料的涼爽？你能設計一個簡單的太陽能熱水器模型嗎？請描述你的設計思路，并說明你是如何考慮太陽能的利用和飲料的冷卻效果的。在制作過程中，你可能會遇到哪些挑戰(zhàn)？你打算如何解決這些問題，以確保你的模型能夠成功運行？根據教師提出的問題，學生能主動思考太陽能熱水器的制作原理，并探索太陽能熱水器模型的制作，有效培養(yǎng)學生模型建構能力和科學探究精神，為學生綜合學習能力的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。（三）設計科學綜合實驗，強化學生模型建構實踐體驗實驗是科學教學的重要組成部分，也是培養(yǎng)學生模型建構能力的重要教學活動。小學科學教師從培養(yǎng)學生模型建構能力的視角設計科學綜合實驗，能在綜合實踐中鼓勵學生動手操作，經歷從問題提出、假設設定、實驗設計到數據分析、模型構建的全過程，進而讓學生親身體驗科學探究的樂趣，學會如何運用模型來模擬和解釋觀察到的現象，在實踐中不斷鍛煉和提升自己的模型建構能力。值得一提的是，科學教師對于綜合實驗的設計應考慮跨學科整合，引導學生運用多學科知識解決實際問題，進一步拓寬他們的科學視野和思維方式。例如，在“分離食鹽與水的方法”實驗教學中，教師從模型建構視角，可以對實驗活動進行細化設計，讓學生在實驗探究中感受模型建構的作用，形成深刻認識，從而提高學生科學探究能力。在實驗探究教學環(huán)節(jié)，教師可以鼓勵、引導學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。然后鼓勵學生對實驗方案進行設計，通過設計實驗模型和實驗方案，對課程知識進行深度探索。在教師的實驗指引下，讓學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，再點燃酒精燈，讓學生利用酒精燈的外焰予以加熱。在加熱過程中使用玻璃棒進行攪拌，避免液體局部過熱濺出蒸發(fā)皿。蒸發(fā)皿中的水分快要蒸發(fā)干時，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。在完成實驗后，讓學生將白色顆粒與實驗前的食鹽進行比較，驗證其是否為食鹽。在此過程中，教師從培養(yǎng)學生模型建構能力的視角優(yōu)化實驗活動設計，引發(fā)學生對實驗探究的思考，能讓學生在模型建構探究中形成良好的實踐體驗，切實提升學生綜合素質，為學生全面發(fā)展奠定基礎。（四）開展特色拓展活動，感受模型建構知識遷移運用在小學科學教學中，學生模型建構能力的培養(yǎng)需要特色拓展探究活動的支持。教師在教學中可以從鼓勵學生知識遷移、培養(yǎng)學生模型建構能力的視角，科學設計特色拓展探究教學活動，為學生提供將課堂所學模型建構知識應用于新情境的平臺，促進學生深度學習，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在具體教學環(huán)節(jié)，教師可以組織開展科學小制作、科普講座、科學競賽等活動，并在多元化拓展探究活動中滲透模型建構方面的教學實踐活動，讓學生在實際操作中體驗科學知識的應用價值，學會將抽象的科學原理轉化為具體的解決方案，進而加深對科學模型的理解，逐步學會如何在不同情境下靈活運用模型，解決實際問題，從而真正實現知識的內化與遷移，提升綜合素養(yǎng)。例如，在“做一個鐘擺”的教學中，教師從模型建構視角，可以設計特色拓展探究活動，指導學生學習和感受模型建構知識的遷移運用。在具體拓展探究教學中，教師可以引導學生探究不同材料對鐘擺擺動周期的影響，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系；可以指導學生調整鐘擺的長度，并觀察記錄擺動周期的變化，讓學生理解鐘擺長度與擺動周期之間的數學關系，體驗通過調整模型參數來優(yōu)化性能的過程；也可