将建模活动引入“地球的运动”单元教学的思考

〔摘""要〕"《义务教育科学课程标准（2022年版）》新增“学生必做探究实践活动”，凸显了科学教育对培育学生探究能力的重视。探究能力是科学学习的基石，鼓励学生以科学家的视角思考并探索。建模活动作为有效的教学方法，通过具象化抽象概念，让学生在实践中深化理论知识，激发动手积极性与创新思维，构建科学思维模式，强化创新精神与合作能力，全面促进科学素养提升。本文对把建模活动引入“地球的运动”单元教学进行了思考。〔关键词〕"小学科学；建模活动；思考步入21世纪以来，教育聚焦于培养具有创新思维与探究能力的未来人才。建模活动作为小学科学教育的有效途径，通过其实践性与探究性，激发学生热情，鼓励探索未知，为复合型人才培养奠基。学生在建模活动中融合理论与实践，经历试错与优化的循环，领悟探究精髓，享受乐趣，持续学习。同时，活动强化团队协作、沟通表达及跨学科整合能力，全面提升学生综合素养。一、建模活动在小学科学教育中运用的价值（一）直观性促进概念理解建模活动以其直观生动的特性，显著增强了学生对抽象科学概念的认知深度。通过运用日常易得的材料，学生将晦涩难懂的理论知识转化为触手可及的模型，以直观形象的方式揭示科学原理，极大地提升了学习的趣味性和有效性。（二）创新与实践能力的双重培育建模过程本身就是一个充满挑战与创造的实践过程，学生在此过程中需主动识别问题、深入分析并探索解决方案。这一过程不仅锻炼了他们的逻辑思维与创新能力，还通过亲手操作与实验验证，实现了理论知识向实践技能的转化，为未来的学习与发展奠定了坚实的基础。（三）跨学科知识体系的建构桥梁建模活动作为一种创新的教学手段，其独特之处在于能够跨越学科界限，促进学生跨学科进行知识的整合与应用。在建模过程中，学生往往需要综合运用数学、物理、艺术等多学科知识，这不仅加深了他们对各学科内在联系的理解，还促进了跨学科知识体系的建构，为培养复合型人才提供了有力支撑。二、建模活动在小学科学教育中运用的实践教科版小学科学六年级上册“地球的运动”单元，聚焦地球自转与公转模拟，利用直观模型深化学生对地球运动规律的理解。学生需结合知识，自主设计、制作并优化模型，提升观察力、分析力与问题解决能力，促进探究能力全面发展。同时，小组合作促进沟通协作，增强团队凝聚力与跨学科整合能力。在教学实践中，采用构建地球模型策略，强化对太阳系天体运动规律的认知，促进生生交流与合作，增强团队意识。建模活动简化复杂概念，增强直观体验，提升教学效率，实现教学减负增效。教学流程注重模型构建，深化核心概念理解。（一）新课导入与知识模型化构建——回顾旧知，初建新模“地球的运动”单元教学以“构建我们的地球模型”为开篇，教师引导学生系统回顾并整合已掌握的地球知识框架。随后，基于这些认知基础，巧妙设问，明确学习探索的新方向。分层建模，深化理解，设计三层递进的模型制作活动。首先，复习地球内部构造（地核、地幔、地壳），通过色彩分明的材料构建模型，直观展示内部结构；其次，模拟地球表面海陆分布，增强学生的空间感知能力；最后，创新性地利用水果壳等自然材料，结合吸管与铁丝，制作可旋转的地球模型，既简约又直观，不仅再现了地球形态，也为后续学习铺设了直观的认知基础，明确了单元学习的探索轨迹。（二）假设驱动与模型探究实践——猜想验证，现象直观化针对“昼夜交替现象”及其成因，以及“人类认识地球运动的历史”（如地心说、日心说）等核心议题，我们设计了基于模型的探究式学习活动。通过模拟实验，即利用手电筒模拟太阳光源照射旋转的地球模型，直观再现昼夜交替的自然现象，使抽象概念得以具象化呈现。对于“地心说”与“日心说”等历史天文学理论，摒弃了单一的文字阐述方式，转而采用模型演示与讲解相结合的教学策略。通过地球模型的动态演示，辅以深入浅出的讲解，帮助学生直观把握这些理论的核心要义，有效激发了学生的学习兴趣与探索欲，促进了深度学习的发生。为深化学生对天文学核心概念“地心说”与“日心说”的理解，优化教学成效的策略设计，我们精心策划了一项综合性教学活动，该活动巧妙融合了实践操作与理论剖析，旨在使学生不仅掌握两大理论的核心要点，更能清晰辨识它们在推动人类认知地球运动史方面的贡献与局限，从而培养他们对宇宙观的区分能力。理论与实践交融的教学模块：活动前，学生需完成预习任务，随后在教师的引导下，通过动手模拟地球自转的实验，直观体验地球自西向东的旋转规律。学生扮演不同地域的代表，手拉手围成圈模拟地球自转，同时验证“谁先迎来黎明”的地理现象。此过程不仅验证了自转方向，还通过创造认知冲突，激发学生的好奇心与探索欲，促使他们在实践中主动思考，有效提升了课堂互动与教学效率。实验教学“建模”策略的深度应用：针对“影长的四季变化”及“地球的公转与四季变化”等主题，我们采用建模策略，通过模拟圭表模型测试影长变化，使学生亲身体验太阳高度角的变化规律，进而理解同一物体影长在四季中的周期性变化。活动不仅使实验过程条理化，还培养了学生的选择科学研究方法与数据分析能力，对提升其科学素养具有显著作用。（三）汇报总结与模型优化——迭代完善，螺旋式上升在“昼夜和四季变化对生物的影响”课程中，鼓励学生广泛搜集资料，深入分析昼夜交替与四季更迭对生物界的综合影响，并通过汇报交流形式分享学习成果。随着建模活动的深入，学生对地球运动规律的认识逐步深化，模型也经历了从初步构建到不断优化调整的过程，如学生自主调整地轴倾斜角度，模拟地球沿椭圆轨道的自转，这一过程生动展现了知识构建的螺旋式上升路径。此系列活动不仅拓宽了学生的知识视野，还显著提高了其自主学习与模型修正的能力。通过理论与实践的紧密结合、建模策略的深度应用以及汇报总结与模型优化的循环迭代，有效提升了教学效果，促进了学生科学素养的全面发展。（四）成果展示与深度反思评价——科学素养，全面升华在建模活动的收尾阶段，精心策划的成果展示与深度反思评价环节，对于促进学生科学素养的实质性提升具有不可估量的价值。鼓励学生采用海报、PPT演示文稿、视频记录等多元化展示手段，全面呈现其精心雕琢的模型作品，并围绕创作历程中的心得体会、面临的挑战及应对策略展开深入交流。此环节的核心在于构建一个多维度评价体系，聚焦于模型的科学严谨性、创新独特性以及审美价值，以此激发同伴间的相互学习与灵感碰撞。教师在总结时，秉持肯定与指导并重的原则，既充分认可学生的辛勤付出与显著成绩，又精准指出改进方向，提供具体而富有建设性的反馈。这一过程不仅促使学生自我反思科学探究的成效，还强化了其批判性思维与团队协作能力，让学生学会了以客观公正的态度评价他人的成果，促进了其综合素质的全面发展。三、建模活动在小学科学教育中运用的探索（一）教学模式的革新在小学科学教育领域，我们致力于通过深化建模活动的实践内涵，推动教学模式的根本性创新。此创新旨在超越单纯的知识传授，着重培养学生的科学探究能力。通过设计一系列具有挑战性的建模任务，我们鼓励学生主动探索、协作学习，在“做中学”，在“学中创”，最终实现知识积累、能力提升与科学素养的全方位发展。（二）教学方法的精准化与实效性提升在追求建模活动教学效能的过程中，我们聚焦于课程设计的根本性变革，摒弃了传统的单向知识灌输模式，转而强调在建模实践中培育学生的探究精神与综合素养。具体策略细化如下：强化观察与记录能力：建模活动的起点在于对现实问题的敏锐观察。我们引导学生通过细致入微的观察、详尽记录与深入思考，揭示问题的本质与内在规律。这一过程不仅锻炼了学生的观察力，还加深了他们对科学知识应用价值的理解，激发了他们对科学的浓厚兴趣与探索热情。实验设计与操作技能的精进：建模活动往往伴随着实验验证的环节。我们鼓励学生自主设计实验方案、筹备实验器材、执行实验操作并记录实验数据。这一系列流程不仅锻炼了学生的实验设计与操作能力，还深化了他们对科学原理的理解、对实验技能的掌握，进而提升了解决实际问题的能力。分析思维能力的增强：建模过程要求学生运用多学科知识对复杂问题进行深度剖析，识别关键要素，提出假设并验证。这一环节显著提升了学生的分析思维能力，使他们能够洞察科学知识的内在逻辑与联系，增强了思维的条理性和逻辑性，为其未来的科学探索奠定了坚实的基础。问题解决能力的培育：建模活动的核心在于解决实际问题。我们鼓励学生通过构建模型、模拟情境、验证假设等步骤，逐步掌握解决复杂科学问题的策略与方法。这一过程不仅培养了学生的问题解决能力，还促进了他们创新思维与批判性思维的发展，为其成为未来社会的创新型人才奠定了重要基础。（三）教师角色转型与建模指导力增强实施建模活动，要求教师从传统讲授者向引导者与促进者的角色转变，并显著提升其专业指导能力。教师不仅须具备扎实的学科专业知识，还需紧跟教育发展趋势，掌握先进的教学理念与信息技术手段，以引导学生深入探索建模世界。因此，我们积极鼓励教师参与系统化的专业培训项目，同时鼓励教师直接参与建模活动的设计与实施，通过持续的教学实践与自我反思，不断提升自己的指导效能。（四）信息技术深度融合，拓宽建模活动边界信息技术的飞速发展极大地丰富了建模活动的形式与内容。教师要积极探索并实践信息技术在建模教育中的多元化融合路径，如利用数据分析软件高效处理复杂数据集，借助三维建模技术打造沉浸式虚拟实验环境，以及通过网络平台促进跨地域的协作学习等。这些技术的应用不仅提高了建模活动的效率与精确度，还为学生提供了更加生动、互动的学习体验。尤为重要的是，它极大地促进了学生探究能力的发展，使学生能够熟练运用信息技术工具快速搜集、整理信息，运用大数据分析挖掘潜在规律，甚至通过虚拟实验验证科学假设，从而全面提升其信息素养与科学探究能力。（五）评价体系重构，激发学生探究潜能为全面、客观地评估并激发学生的探究潜能，我们精心设计了一套科学、多元、动态的评价体系，该体系不仅关注学生的学习成果，更重视对学习过程、学习态度及探究能力的深度评价。通过多元化的评价手段，对包括但不限于课堂细致观察、深度小组讨论、项目导向的报告撰写以及同伴间的相互评价，进行系统而全面的搜集，并深入分析学生的学习成效与行为表现。在设计与实施此评价体系