增强学生模型建构能力

〔摘要〕基于模型建构能力的培养促进小学科学教学改革创新，有意识探索学生模型建构能力的培养，能提高科学教学指导效果，使学生模型建构素养得到逐步提升。本文从小学科学入手，对在科学探索中增强学生模型建构能力的措施进行深度探究，提出模型建构教学的建议，旨在优化学生科学素养，全面增强学生模型建构实践能力，助力学生在科学探索中实现多元化发展。〔关键词〕小学科学；模型建构能力；策略随着教育改革的不断深入，小学科学教学作为学生探索自然、培养科学素养的起点，重要性日益凸显。在新时代背景下，学生核心素养的发展成为焦点，其中模型建构能力作为科学思维的重要组成部分，对于提升学生的科学素养具有关键作用。然而，当前小学科学教学在模型建构能力培养方面仍存在诸多不足，如教学方法传统、材料选择单一等，这些问题严重制约了学生模型建构能力的发展。因此，探讨模型建构能力目标下的小学科学教学创新，对于促进学生科学素养的全面提升具有深远影响。一、增强学生模型建构能力的重要性其一，有助于提升学生的科学素养。科学素养是学生在科学课程教学的过程中有序培养的，涉及对科学知识的理解、科学方法的掌握以及科学态度的形成。而模型是科学知识的具体化和可视化表达。教师培养学生模型建构能力，能在科学教学中帮助学生更好地理解和掌握科学知识。具体而言，教师在科学课堂上引导学生亲手建构模型，让学生运用科学方法去观察、实验、推理和验证，直观地感受到科学现象和原理，从而加深对科学知识的理解，进而培养学生的科学探究能力。其二，有助于发展学生的科学思维。模型建构是高度思维化的活动，教师在开展模型建构教学的过程中，会关注学生抽象思维、逻辑思维和创造性思维等多种思维能力的培养。教师在开展模型建构教学过程中，会引导学生将复杂的科学现象或原理简化为可操作的模型，同时还会带领学生运用逻辑思维去分析和推理模型中的各个要素和关系，以确保模型的准确性和有效性。在此过程中，借助模型建构教学活动的设计和实施，教师能指导学生发挥创造性思维，尝试不同的建模方法和材料，以制作出更具创新性和实用性的模型，从而促进学生思维能力高效化发展，使学生科学探究素养得到显著提升。其三，有助于激发学生的创新思维。创新是推动社会进步和发展的重要动力，而模型建构正是富有创新性的活动。在模型建构过程中，教师会鼓励学生不断地尝试、探索和改进，以制作出更具创新性和实用性的模型。学生在参与模型建构的过程中，自身创新意识和创新精神得到培养。模型建构实践活动还能激发学生内在的创造潜能，使学生在综合实践中逐渐形成一种敢于创新、善于创新的思维习惯，为其未来的学习和生活奠定坚实的基础。二、增强学生模型建构能力对于小学科学教学活动而言，教师遵循模型建构目标的指引设计教学活动，能优化教学指导效果，使学生模型建构素养得到培养，切实提高学生综合学习能力，为学生全面发展助力。（一）把握教学主题思想，设定模型建构能力培养目标在小学科学教学实践中，教师准确定位培养学生模型建构能力的现实需求，探索科学教学活动主题思想的提炼和教学活动的设计，能优化教学目标设计，促进学生对科学知识深度探究，提升学生模型建构能力。具体分析，教学主题是教学活动的灵魂，指引着教学内容的选择与组织。在小学科学教学中，教师应深入分析教材，提炼出核心概念与原理，进而围绕这些核心概念设计教学活动。同时，教师在结合主题思想设定教学目标的过程中，应注重目标的层次性和递进性，从简单到复杂，从具体到抽象，逐步引导学生理解科学现象，掌握构建科学模型的方法。同时，目标设定还需考虑学生的年龄特点和认知水平，确保教学活动既具有挑战性又能被学生所接受，以此促进学生模型建构能力的有序发展。例如，在《做一个测量纸带》教学活动中，教师根据本节课的主题思想，可以对教学目标进行细化，设定模型建构能力培养目标，有效促进各项模型建构教学系统实施，促进学生对课程知识的深度探究实践。具体对《做一个测量纸带》科学课程进行分析，本节课的主题思想是通过制作和应用测量纸带，培养学生的模型建构思维，提升实践操作能力。围绕此主题思想，科学教师在教学中可以关注学生模型建构能力的培养，并设定相应的教学目标，如引导学生思考如何将抽象的测量概念转化为具体的纸带模型，从而培养他们的模型意识；提供一些简单的制作指南和示例，让学生在模仿和创新的过程中逐渐提升自己的模型建构能力；组织学生使用自制的测量纸带测量教室的长度、宽度和高度，或者测量植物的高度等，让他们在实际应用中体验模型的实用性和价值；组织学生进行小组讨论和交流，分享各自的使用体验和改进建议，让他们在交流和合作中不断提升自己的模型评价和改进能力。在精心设计教学目标后，教师就可以围绕模型建构能力的培养，对教学活动进行细化，以促进学生模型素养的提升，使学生科学学习能力进一步提升。（二）创设趣味教学情境，深化学生模型建构能力认识情境学习理论认为，学习是在特定的情境中发生的，富有吸引力的教学情境能够有效激发学生的学习兴趣和探究欲望。小学科学教师遵循科学模型建构目标的指引创设与模型建构相关的趣味教学情境，有助于深化学生对模型建构能力的认识，从而巩固模型建构能力培养基础。在实际开展情境创设教学活动的过程中，教师可以采用故事讲述、角色扮演、多媒体展示等方式，将学生带入充满探索氛围的学习环境，带领学生直观感受科学模型的构建过程，理解模型如何助力解释自然现象，从而在轻松愉快的氛围中加深对模型建构价值的认识，提高学习的积极性和主动性。例如，在“做个太阳能热水器”教学活动中，基于模型建构能力培养需求，科学教师可以联系学生生活实际创设相应的教学情境，在情境教学中引导学生对模型建构进行深度分析和系统探索。在具体教学活动中，根据本节课内容和情境教学需求，教师可以创设具体生活化教学情境，如在一个晴朗的周末，小明和他的家人计划去郊游，他们想带上一些简单的食物和饮料，并打算在户外享受一顿美味的野餐。然而，他们意识到，在炎热的天气里，饮料很容易变热，影响口感。小明想到了一个主意：利用太阳能来制作一个简单的太阳能热水器，以保持饮料的凉爽。他决定在家里先制作一个模型，看看效果如何。围绕生活化教学情境的创设，教师可以面向学生模型建构能力的培养提出情景引导性问题，如：小明想制作一个太阳能热水器来保持饮料的凉爽，你能帮他想想这个热水器应该具备哪些基本功能吗？在制作太阳能热水器模型之前，我们需要考虑哪些因素来确保它能有效地利用太阳能并保持饮料的凉爽？你能设计一个简单的太阳能热水器模型吗？请描述你的设计思路，并说明你是如何考虑太阳能的利用和饮料的冷却效果的。在制作过程中，你可能会遇到哪些挑战？你打算如何解决这些问题，以确保你的模型能够成功运行？根据教师提出的问题，学生能主动思考太阳能热水器的制作原理，并探索太阳能热水器模型的制作，有效培养学生模型建构能力和科学探究精神，为学生综合学习能力的培养创造条件。（三）设计科学综合实验，强化学生模型建构实践体验实验是科学教学的重要组成部分，也是培养学生模型建构能力的重要教学活动。小学科学教师从培养学生模型建构能力的视角设计科学综合实验，能在综合实践中鼓励学生动手操作，经历从问题提出、假设设定、实验设计到数据分析、模型构建的全过程，进而让学生亲身体验科学探究的乐趣，学会如何运用模型来模拟和解释观察到的现象，在实践中不断锻炼和提升自己的模型建构能力。值得一提的是，科学教师对于综合实验的设计应考虑跨学科整合，引导学生运用多学科知识解决实际问题，进一步拓宽他们的科学视野和思维方式。例如，在“分离食盐与水的方法”实验教学中，教师从模型建构视角，可以对实验活动进行细化设计，让学生在实验探究中感受模型建构的作用，形成深刻认识，从而提高学生科学探究能力。在实验探究教学环节，教师可以鼓励、引导学生讨论分离食盐与水的方法，归纳出自然蒸发和加热蒸发两种方法。然后鼓励学生对实验方案进行设计，通过设计实验模型和实验方案，对课程知识进行深度探索。在教师的实验指引下，让学生正确量取一定容量的饱和食盐水倒入蒸发皿，然后把蒸发皿稳妥地放在三脚架上，在其下方搁置好石棉网，再点燃酒精灯，让学生利用酒精灯的外焰予以加热。在加热过程中使用玻璃棒进行搅拌，避免液体局部过热溅出蒸发皿。蒸发皿中的水分快要蒸发干时，熄灭酒精灯，借助蒸发皿的余温继续蒸发，观察蒸发皿中留下的白色颗粒。在完成实验后，让学生将白色颗粒与实验前的食盐进行比较，验证其是否为食盐。在此过程中，教师从培养学生模型建构能力的视角优化实验活动设计，引发学生对实验探究的思考，能让学生在模型建构探究中形成良好的实践体验，切实提升学生综合素质，为学生全面发展奠定基础。（四）开展特色拓展活动，感受模型建构知识迁移运用在小学科学教学中，学生模型建构能力的培养需要特色拓展探究活动的支持。教师在教学中可以从鼓励学生知识迁移、培养学生模型建构能力的视角，科学设计特色拓展探究教学活动，为学生提供将课堂所学模型建构知识应用于新情境的平台，促进学生深度学习，培养创新能力。在具体教学环节，教师可以组织开展科学小制作、科普讲座、科学竞赛等活动，并在多元化拓展探究活动中渗透模型建构方面的教学实践活动，让学生在实际操作中体验科学知识的应用价值，学会将抽象的科学原理转化为具体的解决方案，进而加深对科学模型的理解，逐步学会如何在不同情境下灵活运用模型，解决实际问题，从而真正实现知识的内化与迁移，提升综合素养。例如，在“做一个钟摆”的教学中，教师从模型建构视角，可以设计特色拓展探究活动，指导学生学习和感受模型建构知识的迁移运用。在具体拓展探究教学中，教师可以引导学生探究不同材料对钟摆摆动周期的影响，然后制作不同材料的钟摆模型，直观感受材料特性与模型性能之间的关系；可以指导学生调整钟摆的长度，并观察记录摆动周期的变化，让学生理解钟摆长度与摆动周期之间的数学关系，体验通过调整模型参数来优化性能的过程；也可