模型方法在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探討

陳俊

摘 要：建立模型解決問題是初中科學(xué)教學(xué)中常用的方法，幫助學(xué)生快速理解教材內(nèi)容，提高學(xué)生邏輯能力、思維能力等，可以說，在初中科學(xué)教學(xué)中，應(yīng)用模型方法對學(xué)生未來發(fā)展起著十分重要的作用。 本文根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗，利用具體案例進行探討，提高學(xué)生建立模型能力，幫助學(xué)生養(yǎng)成質(zhì)疑、反思等的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：模型方法;科學(xué)教學(xué);實踐舉例

前言：

自素質(zhì)教育成為我國教學(xué)主要目的之后，現(xiàn)代教育發(fā)生巨大變化，教師轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的以自身為主導(dǎo)的教學(xué)模式，學(xué)生在課堂上的地位逐漸提高[1]。 以學(xué)生為主體的教學(xué)理念使學(xué)生感受到了教師重視，課堂積極性提高，也極大推動了學(xué)生的全面發(fā)展。 文章簡單介紹了模型方法在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、模型及模型方法

1.什么是模型

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述， 使原型的本質(zhì)屬性以物質(zhì)形式或思維形式顯現(xiàn)出來。 模型舍去了原型的次要細節(jié)、非本質(zhì)聯(lián)系， 以簡化和理想化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系， 是連接理論和應(yīng)用的橋梁模型可分為物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。? 物理模型是指以實物或圖畫形式直觀的表達認識對象特征的模型，如“眼球結(jié)構(gòu)模型”、“原子內(nèi)部結(jié)構(gòu) 模型”、“凸透鏡成像”、“受力分析圖解”; 概念模型是指以圖示、文字、符號來抽象概括出事物本身特征的模型，? 如? ?“ 達爾文的自然選擇學(xué)說的解釋模型”、“植物的光合作用”等;數(shù)學(xué)模型是指用來描述 一個系統(tǒng)或他的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，即模型的要素關(guān)? ?系與原型的要素關(guān)系具有相似的數(shù)學(xué)形式， 如“ 大氣層溫度變化特點”、“重力與質(zhì)量、位置關(guān)系”等。

什么是模型方法模型方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的科學(xué)方法， 是邏輯方法的一種特有形式， 具有可對事過境遷的自然現(xiàn)象進行研究， 將自然現(xiàn)象放大或縮小等優(yōu)點。 換句話說，模型方法是把認識對象作為一個比較完整的形象表示出來，從而使問題簡明扼要， 以便窺見其本質(zhì)的方法; 從思維方法上遵循化繁為簡的原則，把復(fù)雜的實際問題轉(zhuǎn)化為理想的簡單問題。 因此，模型方法在科學(xué)研究中具有重要作用。模型實際上是假設(shè)的一種特殊形式，也可以說是科學(xué)性和假定性的辯證統(tǒng)一。

二、模型方法在初中科學(xué)教學(xué)中的實踐舉例

1概念模型，將零散的知識系統(tǒng)化

在學(xué)習(xí)《光合作用》時，我們圍繞構(gòu)建光合作用及發(fā)現(xiàn)過程模型展開教學(xué)，教學(xué)時， 我們先出示盆栽植物， 讓學(xué)生討論用途。 接著，圍繞植物能吸收二氧化碳、釋放氧氣這一主題，分三步深化認識：①學(xué)生設(shè)計驗證方案、教師板畫;②討論普里斯特利蠟燭、小白鼠實驗，分析其未能發(fā)現(xiàn)植物吸收二氧化碳、 釋放氧氣的原因，使學(xué)生知曉是因為當(dāng)時尚未發(fā)現(xiàn)空氣成分，因此直至1785 年人們才得知植物吸收釋放的氣體;③利用溴百里酚藍驗證水生植物吸收二氧化碳。 然后，圍繞植物能制造淀粉展開教學(xué)， 步驟為：①用碘酒依次檢測米湯、有色饅頭中存在淀粉;②檢測綠葉中是否存在淀粉，經(jīng)討論后演示水浴加熱、酒精脫色，學(xué)生分組實驗：在已脫色的葉上滴加碘酒并觀察顏色變化， 其中部分葉片進行了部分遮光處理;③交流檢測結(jié)果：均變藍說明葉中存在淀粉， 并告知 1864 年薩克斯最先證明了這一結(jié)論;有些組有一個正方形或圓形或一半未變藍， 先讓學(xué)生推測原因， 展示葉片未脫色時的圖片及部分葉遮光視頻，使學(xué)生明白光合作用的條件。 最后，完善植物制造淀粉、釋放氧氣所需的原料，明確植物的光合作用，寫出其表達式，完成模型的構(gòu)建，并探討值得進一步研究的問題。

在上述教學(xué)過程中，教師沒有按照人們對光合作用的探究歷程來建構(gòu)模型，而是從學(xué)生熟知的事物入手， 通過討論、實驗， 結(jié)合科學(xué)史的介紹， 逐步完成了植物光合作用及探究歷程兩個模型的建構(gòu)， 使抽象、繁雜的過程變得直觀、清晰，使零散的知識變成“ 模塊”， 形成完整的知識體系， 并使學(xué)生懂得科學(xué)發(fā)現(xiàn)是受客觀條件限制的。

值得注意的是， 構(gòu)建由文字、符號組成的概念模型， 程序和方法一般如下：①熟悉所構(gòu)建對象的規(guī)律、原理及其內(nèi)在聯(lián)系;②選擇好最能反映規(guī)律、原理、環(huán)節(jié)的關(guān)鍵詞，并確定它們之間的連接方式;

③在草稿上將含有關(guān)鍵詞的方框、圓圈等進行合理 擺布，? 再用箭頭等符號表明關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系;在箭頭上注明聯(lián)系名詞、行為動詞或“+”、“-”等符號;

④對照、修飾、完善之后， 正式繪制， 并配以準(zhǔn)確的圖注。 當(dāng)然，構(gòu)建不同要素組成的概念模型，其程序與方法也略有差異。

三、應(yīng)用模型方法進行初中科學(xué)教學(xué)的注意事項

1.模型與真理不等同

模型不是固定不變的， 它需要不斷完善， 得到改善的模型將使人們獲得對客體的進一步的認識; 模型也不是唯一的， 對同一問題由于認識的角度、方法不同， 形成的假說或理論會有差異， 依此建立而成的模型也就不同。 正如《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》所言，模型是與真實物體、單一事件或一類事物對應(yīng)的而且具有解釋力的試探性體系或結(jié)構(gòu)。 因此，在教學(xué)時，不要把模型等同于真理;在運用模型方法時， 要立足于實踐， 致力于模型的改進、改進、再改進， 要用不斷改進的模型去逐步逼近實際客體，要讓學(xué)生懂得用模型方法取得的研究成果連同模型本身需要進一步檢驗，再好的模型也只能是一種階段性的研究成果。

2.方法與知識要鼎立

模型是人們按照特定的科學(xué)研究目的，在一定的假設(shè)條件下， 再現(xiàn)原型客體某種本質(zhì)特征的物質(zhì)形式或思維形式的類似物。 在進行模型教學(xué)時，既要教模型的知識， 又要教模型的方法， 要克服在模型教學(xué)只粗略地介紹模型知識而忽視模型方法的現(xiàn)象。 具體地說，要引導(dǎo)學(xué)生認識：為什么要建立模型，怎樣建立模型，模型運用的條件是什么，怎樣檢驗和完善模型;讓學(xué)生通過對模型的研究來推知客體的某種性能和規(guī)律， 借助模型來獲取、拓展和深化對于客體的認識，即用模型方法來解決一些實際問題。

3.建構(gòu)與運用應(yīng)并重

建構(gòu)模型， 使學(xué)生知其然知其所以然; 運用模型，解釋生活現(xiàn)象，預(yù)測事物發(fā)展趨勢。 其實，建構(gòu)模型側(cè)重對過程的演繹， 遵從實物到理想化模型， 從實驗到理論的過程; 運用模型側(cè)重對結(jié)果的理解， 是對理論的驗證與辨析， 兩者均能促進學(xué)生認知水平的發(fā)展，但各有其獨特的作用。 在實際教學(xué)中， 建構(gòu)與運用應(yīng)該并重， 我們可以根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點， 學(xué)生學(xué)習(xí)時的難易程度預(yù)估， 靈活選擇通過引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型、體驗?zāi)Ｐ头椒ǎ?還是引導(dǎo)學(xué)生理解模型并運用模型來解釋現(xiàn)象、 解決實際問題。

參考文獻：

[1]譚永平.高中生物學(xué)新課程中的模型、模型方法及模型建構(gòu).生物學(xué)教學(xué)[J]，2009（1）.

[2]曾鈺、陳欣.高中生物新課程中實施模型方法的教學(xué)研究.福建基礎(chǔ)教育研究[J]，2009（11）.

[3]楊封友.黑箱方法在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用.基礎(chǔ)教育研究[J]，2009（12）.