模型建构在技术与工程领域中的教学策略

〔摘""要〕"当前的小学科学教育正朝着更具实践性和综合性的方向发展。模型建构作为其核心教学策略，逐渐被广泛应用于课堂教学中。小学科学教师可以利用模型建构为学生提供一个综合运用所学知识的有效途径。基于此，本文深入分析了模型建构在小学科学技术与工程领域中的育人价值，并提出了创设问题情境、跨学科融合、模型评价等策略，旨在发挥模型建构的积极作用，为课堂教学模式创新提供有力的实践支持。〔关键词〕"小学科学；模型建构；教学策略模型建构是一种在小学科学教育中广泛应用的教学策略，要求教师结合设计、制作、验证模型等过程，帮助学生在真实的操作体验中理解科学原理。同时，在模型建构活动中，教师应以科学问题为导向，引导学生运用多学科知识，设计、搭建并测试自己的模型作品。借助模型建构，能加深学生对知识的理解，还能培养学生的跨学科能力。一、模型建构在小学科学课技术与工程领域中的教学价值（一）有助于提升学生的动手能力在小学阶段，学生的动手能力是学科学习的重要基础。借助模型建构，学生能够通过亲身实践掌握各种操作技能，提升实际应用能力。在这些动手操作的过程中，学生可以逐步建立起对技术和工程的基本认知，并能够将抽象的科学原理转化为具体的操作行为。在模型制作的过程中，教师可以让学生反复地尝试，既能锻炼学生的动手技能，又能提升学生解决问题的能力。通过亲手制作模型，学生能够将理论知识具象化，形成更深刻的记忆。这种动手操作和知识理解的结合，能够有效促进学生的全面发展，提高学生的动手能力，为发展学生的综合素养奠定基础。除此之外，凭借对模型的拆解重建，学生能够更好地理解物体的构造、各组件的作用以及彼此之间的关系，提升科学探究能力。在制作模型的过程中，教师应引导学生在反复尝试与调整中积累经验，逐渐领悟科学原理背后的逻辑，形成一种基于证据进行判断的习惯。动手操作和知识理解的紧密结合，不仅可以促进学生的全面发展，还能为其后续学习中的科学、技术和工程素养奠定坚实的基础。（二）有助于培养学生的科学思维模型建构作为一种跨学科的学习形式，能够有效培养学生的科学思维。科学思维不仅仅是对知识的理解，它更强调在问题解决过程中使用的逻辑推理、分析和批判性思维。学生在进行模型制作的过程中，常常需要面对多个变量，这要求学生必须具备较强的思维能力，能够系统地思考问题，并运用合适的策略来解决问题。在模型建构时，教师要求学生对设计方案深思熟虑，明确目标，并合理规划每一个步骤。借助这样的操作，学生能够更加明确地理解科学实验的基本步骤与规律，进而形成更为精准的思考框架。此外，模型建构还能够促使学生利用实验验证假设。这种基于实践的学习方式，可以让学生在不断地实验中形成对科学原理的更深层次的理解。科学思维的核心在于质疑和验证，模型建构的实践活动，能培养学生的质疑精神，学会如何借助观察、测试和分析来寻找答案。二、模型建构在小学科学课技术与工程领域中的教学策略（一）创设问题情境，激发学生探索兴趣教师在课堂上创设问题情境，能够有效激发学生的学习兴趣。通过恰当的情境的创设，学生能够从日常生活中找到与所学知识的关联，增强学习的动力。这种情境化的学习能够培养学生的创新精神，使学生不再只是被动地接受知识，而是主动地探索知识。例如，在教学苏教版科学三年级上册《地下水》一课时，教师可以先展示一个实际的水井视频，让学生直观了解水井的工作原理。在视频中，教师可以让学生直观地了解水井如何汲取地下水，以及地下水的流动和储存方式。这些视听材料，能够帮助学生更好地理解地下水的概念，同时激发起学生的好奇心。接着，教师向学生提出问题：“如果要模拟地下水的流动过程，应该如何设计一个水井模型？”这一问题，不仅能吸引学生的注意，还能让学生开始思考如何将抽象的地下水概念具体化。在此基础上，教师可以给学生分组，让他们制作一个简易水井模型。教师需为学生提前准备好一些基本材料，如塑料瓶、海绵、沙土和水等。首先，教师带领学生观察塑料瓶的结构。接着，学生根据所提供的材料，自主选择合适的材料进行设计，思考模型的结构和材料如何有效地模拟地下水的流动路径。在学生制作过程中，教师可以提供一些操作建议，例如如何在瓶底部和侧面打孔，如何使用海绵模拟地下水储存等，让学生自主思考。教师应鼓励学生大胆尝试用不同的方法进行设计。教师观察到学生在制作过程中出现的问题时，可以引导学生思考：“如果水流过沙土层变得很慢，可能是什么原因？如何改进？”这些问题能够促使学生深入思考，理解地下水流动的实际情况，并在操作过程中不断优化模型结构。（二）组织实践活动，深化学生理解效果开展实践活动，不仅能加深学生对科学原理的理解，还能帮助学生从抽象的知识中提取具体的信息。借助亲手设计模型，学生能够将理论知识转化为实际操作，在实践中加深对概念的理解。例如，在教学苏教版科学三年级上册《热空气和冷空气》一课时，教师可以组织设计热气球的制作活动，帮助学生理解空气受热膨胀的原理。教师可以先提出问题，引导学生思考热空气和冷空气的不同特性，以及热空气为什么会上升，冷空气为什么会下沉，激发学生的思考，为后续的动手实践奠定基础。接着，教师就可以组织学生进行动手实践。教师需要向学生说明实验的目标和步骤，并展示热气球模型的基本构造；教师还要引导学生思考如何用简单的材料来模拟热空气膨胀的现象，并讨论热气球的构造如何影响升空效果；同时，教师可以提出设计问题，鼓励学生根据自己的理解进行模型设计，同时让学生在小组内讨论并决定使用哪些材料。在设计完成后，教师即可指导学生进入制作阶段。学生需要在教师的指导下动手制作热气球模型。首先将塑料袋剪裁成适合的尺寸，并使用胶带固定吸管作为气球的支撑架。此时，教师应鼓励学生在制作过程中观察材料和结构之间的关系，并根据设计调整模型的形状和大小。通过这一过程，学生能够学会如何将抽象的设计想法转化为具体的模型，并体验到模型制作中所遇到的实际问题。模型制作完成后，教师即带领学生进入测试阶段。每组学生将自己制作的热气球模型挂在适当的位置，教师准备一台小型吹风机，用来加热气球。在观察阶段，教师应引导学生记录观察到的现象，提醒学生注意气球上升的过程以及热空气如何使气球膨胀。测试过程中，学生可能会发现不同组的气球上升高度有所不同，这时教师应鼓励学生分析不同设计之间的差异，并讨论如何改进模型以提高气球的升空效果。（三）开展模型评价，增强学生反思能力借助模型评价，学生能够检查自己所制作模型的实际效果，增强自我反思的能力。在这一过程中，教师可以帮助学生从不同的角度审视自己的设计，分析模型是否达到了预期的功能和目标。在苏教版科学四年级上册《电路暗箱》一课的设计活动中，教师可以为学生提供一个评价表来帮助学生进行自我反思。活动开始时，教师向学生提供简单的电路材料，并要求学生根据指定任务设计并搭建一个电路模型，确保模型能够收到点亮灯泡的效果。当学生完成电路搭建后，教师安排每组学生展示自己制作的电路暗箱模型。在展示过程中，学生需要操作电路，展示灯泡是否能够成功点亮，并简要介绍自己设计的思路。接着，教师为每个学生准备一个评价表，以此来评价“电路是否成功点亮灯泡”“电路是否连接正确”“设计是否创新”等重要的指标。每组展示完成后，教师让学生根据评价表中的指标，对自己和他人的设计进行评价。之后，教师要引导学生对照表格中列出的标准，评估设计效果，并思考是否符合设计要求。例如，如果电路能够正常点亮灯泡，学生可以在评价表上打钩，表明这一项已完成。如果电路出现问题，例如灯泡没有点亮，学生则需要在评价表的反馈栏写下可能出现问题的地方，并提出改进建议。借助作品评价，学生能发现不同设计方案的优缺点，激发创新活力。最后，教师可以让学生根据评价表中的反馈信息对电路设计进行调整，并再次展示改进后的电路。这个循环的评价与改进过程，不仅可以帮助学生加深对电路原理的理解，还能培养学生的批判性思维能力。（四）跨学科融合，拓宽学生知识视野跨学科融合，能帮助学生将所学的不同领域知识结合起来，从多个角度全面地分析解决问题。教师借助跨学科融合的教学策略，可以拓宽学生的科学视野，促进学生的创新思维，在模型建构过程中，学生能够更深入地理解科学原理，增强学习动力。在苏教版科学四年级上册《浮力》的教学活动中，教师可以设计一个综合性的任务，引导学生在跨学科融合中进行学习。在活动开始时，教师展示一个船只模型，讲解船只如何在水中浮起的基本原理，强调物体的体积、密度和浮力之间的关系。接着，教师提出任务：设计并制作一个能够浮在水上的船模型，并确保船体具有足够的承载能力。在设计阶段，教师鼓励学生在思考船模型的结构时，运用数学计算知识来确定船体的浮力。借助公式计算，学生可以估算船体的体积及所需的浮力大小，确保船体设计能在水中维持浮力的平衡。在这一阶段，教师需要为学生提供浮力的基本公式，并引导学生计算不同设计方案的浮力情况。在船体设计时，教师还可以建议学生结合艺术设计知识，考虑船的外形。教师可以让学生自由选择船的形状、颜色和装饰，甚至可以参考不同类型船只的设计，进行外形设计上的创意发挥。在制作过程中，学生将实际操作与理论计算结合起来，调试船体的大小、形状，确保船只能够在水中浮起并保持平衡。完成船体制作后，教师组织学生进入测试环节，将船模型放入水中测试其浮力效果。学生需要观察船只能否稳定地漂浮在水面上，能否承载物品。在测试过程中，教师应鼓励学生记录