在《身體的“聯(lián)絡員”》課堂發(fā)展學生模型建構(gòu)能力

劉遠謹

〔摘? ? 要〕? 模型建構(gòu)既是科學探究的方法，也是科學思維的重要組成部分。本文以“學習進階”為理念，以科學核心概念建構(gòu)為載體，嘗試探索學生模型建構(gòu)能力的發(fā)展與進階路徑。在小學科學教學中，基于科學現(xiàn)象，借助實物、文字、圖像符號與數(shù)學等表征方式，建構(gòu)模型用以表達平時難以觀察和理解的對象或規(guī)律，從而實現(xiàn)對科學概念的深度理解以及使科學思維能力得以真實的發(fā)展。

〔關鍵詞〕? 小學科學；學習進階；模型建構(gòu)能力；科學思維

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 02? ? 046-048

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）指出：科學思維是從科學的視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關系的認識方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證與創(chuàng)新思維等。就目前小學科學的學習模式而言，探究式教學進入了新的層次，不再是指向三維目標而設計的理解性的活動支架，而應該找到高階思維載體，讓“做中學”和“大觀念”教學本質(zhì)走向可行，努力嘗試走向更高階段，那就是讓“大觀念”和真實世界相互依偎，重新理解學生并建立學習進階的通道。因此，基于學生認知發(fā)展規(guī)律與未來教育觀，應重視發(fā)展學生的科學思維能力，將傳統(tǒng)教學轉(zhuǎn)化為實踐性教學與表現(xiàn)性教學。

一、審視學生模型建構(gòu)能力發(fā)展的三個層次

基于對《課程標準》的學習、分析以及對教材的理解、實踐，筆者將小學階段科學學科模型建構(gòu)能力劃分為“模型理解”“模型建構(gòu)”“模型應用”三個層次的指標，分解為1～2年級、3～4年級、5～6年級三個學段的具體要求（見表1）。

二、指向?qū)W生模型建構(gòu)能力發(fā)展的學習路徑

基于學科邏輯與學生思維發(fā)展邏輯，2022年12月，我們以《身體的“聯(lián)絡員”》為代表課例，不斷摸索“模型建構(gòu)”的小學科學課堂的關鍵要素，確定指向“模型建構(gòu)”能力發(fā)展的學習路徑。

（一）基于三個視角下的課例解讀

1.《課程標準》視角解讀

《身體的“聯(lián)絡員”》是教育科學出版社小學科學五年級上冊“健康生活”單元的內(nèi)容，體現(xiàn)《課程標準》13個核心概念中“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”的6.3“人體通過一定的調(diào)節(jié)機制保持穩(wěn)態(tài)”，5～6年級的內(nèi)容要求“舉例說出人體對某些環(huán)境刺激的反應方式和作用，列舉保護相關器官的方法”。

2.單元整體視角解讀

“健康生活”這個單元的核心是健康，筆者認為這是一個充滿溫度的單元，也是一個學生可以向內(nèi)求索、了解自己的單元?！渡眢w的“聯(lián)絡員”》指向神經(jīng)系統(tǒng)與測量，學生通過整個單元的學習逐漸建構(gòu)關于健康的一個概念：健康包括身體健康和心理健康等，健康可以被測量，可以進行調(diào)適（見圖1）。因此，筆者認為本單元的整體教學思路是從學習基于生命健康的評估開始，進行數(shù)據(jù)搜集，數(shù)據(jù)主要來源于“身體健康”和“心理健康”這兩方面。身體健康的課堂主線是三個身體系統(tǒng)的工作原理、測量評估、調(diào)整計劃；心理健康的課堂主線是壓力來源、測量評估、調(diào)整計劃。在“雙線”的加持下，學生逐步建構(gòu)“健康”概念。

3.課時教學視角解讀

聚焦環(huán)節(jié)：引發(fā)學生對人體如何感知外部環(huán)境刺激并做出反應。探索環(huán)節(jié)：以資料學習方式，初步了解神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，并通過對反應的測試，體會理解神經(jīng)系統(tǒng)的工作過程。研討環(huán)節(jié)：引導學生結(jié)合生活實際構(gòu)建保護神經(jīng)系統(tǒng)的認知。

（二）指向?qū)W生模型建構(gòu)能力發(fā)展的學習路徑

筆者以學習進階原理和學生認知特點為理論依據(jù)，以科學核心概念建構(gòu)為載體，以“科學思維”為核心，嘗試探索學生模型建構(gòu)能力的發(fā)展與進階路徑（見表2）。

三、指向?qū)W生模型建構(gòu)能力發(fā)展的教學策略

根據(jù)指向“模型建構(gòu)”能力發(fā)展的學習進階路徑，筆者設計了“聚焦現(xiàn)象，理解模型特征—探究實踐，促進模型建構(gòu)—研討論證，指向模型應用—問題解決，迭代思維模型”的關鍵學習活動，并在教學實踐與探索中提煉“模型建構(gòu)”能力發(fā)展的教學策略。

（一）聚焦現(xiàn)象，理解模型特征

學生對“神經(jīng)系統(tǒng)”的結(jié)構(gòu)與功能有所了解，但還是比較零散，相較于運動系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)等，神經(jīng)系統(tǒng)更具隱性特征。因此設計“神經(jīng)博物館”體驗活動與神經(jīng)系統(tǒng)可視化模型建構(gòu)，讓學生從自身生理反應的視角來認識、理解神經(jīng)系統(tǒng)工作原理。

聚焦：同學們，今天我們有個任務，需要我們給低年級的同學科普身體里的神經(jīng)是怎樣工作的。你們了解神經(jīng)嗎？

問題1：你覺得哪些器官受到外界刺激時，你的身體會做出反應？

□眼睛???□鼻子???□嘴巴???□耳朵???□皮膚

問題2：你覺得哪個器官是指揮我們身體做出反應的？

□腦?????□脊髓???□心臟???□肌肉???□骨骼

問題3：當我們的手無意中被仙人掌的刺扎到時，你會有什么樣的反應？

□縮手???□張嘴???□流淚???□搖頭???□跺腳

□大笑???□皺眉???□沒有感覺?????????□其他

任務：那我們的神經(jīng)到底是怎樣的呢？身體的哪些地方還有神經(jīng)呢？今天我們就一起來制作一個神經(jīng)系統(tǒng)的模型。

基于問題鏈的方式引導學生聚焦問題，逐步持續(xù)、深入地思考現(xiàn)象背后的科學本質(zhì)，充分聚焦現(xiàn)實世界的關鍵特征，從而有效建立身體的神經(jīng)系統(tǒng)模型與現(xiàn)實世界的關系。

（二）探究實踐，促進模型建構(gòu)

模型建構(gòu)既是科學探究的方法，也是科學思維的重要組成部分?！敖】瞪睢眴卧獌?nèi)容概括抽象復雜與科學概念隱性特征，需要建構(gòu)圖像符號模型用以表達平時難以觀察和理解的對象或規(guī)律，從而實現(xiàn)對科學概念的深度理解以及使科學思維能力得以真實發(fā)展。

任務：為了讓同學們能更清楚地了解神經(jīng)系統(tǒng)，今天，老師就帶大家一起來參觀神經(jīng)系統(tǒng)博物館，我們的參觀可是有任務的，任務單就在我們的桌子上，請大家仔細閱讀1分鐘。

實踐：神經(jīng)系統(tǒng)博物館限時開放10分鐘；當音樂聲響起，請同學們迅速回位并完成信息學習區(qū)的任務。

基于“神經(jīng)博物館”場館式學習方式進行經(jīng)驗建模，學生從觀察整個神經(jīng)系統(tǒng)，到利用模型簡化觀察對象，更符合五年級學生的認知水平。

（三）研討論證，指向模型應用

以個人論證、組間論證與集體論證為研討支架，嘗試讓學生構(gòu)建“身體的神經(jīng)系統(tǒng)”思維模型（感受刺激—傳入神經(jīng)—神經(jīng)中樞—傳出神經(jīng)—做出反應），這也是屬于“模型應用”的過程。模型建構(gòu)的目的不是建模本身，而是要對模型進行測試，并將模型與原型進行對比，從而促進對原型的理解與深化學科核心概念。

研討反應：現(xiàn)在你們能用神經(jīng)系統(tǒng)模型和大家分享在五官體驗區(qū)你們小組都做出了什么反應嗎？

眼睛受到強光照射，會閉眼；鼻子聞到刺鼻氣味，會捂鼻或扭頭躲避；口腔嘗到苦味，會皺眉或吐掉；耳朵聽到恐怖聲音，會馬上摘掉耳機；手觸碰到滑滑的東西，會害怕并收手躲避。

研討觀點：當我們接受相同刺激時，我們做出的反應也有所不同。除此之外，我們的神經(jīng)系統(tǒng)模型，還能表達什么觀點？并說說你的依據(jù)。

基于學生的模型建構(gòu)后，對模型進行測試與評價，并利用測試與評價的結(jié)果對模型進行修正，解釋現(xiàn)象或規(guī)律，從而建構(gòu)相互聯(lián)系的系統(tǒng)模型。

（四）問題解決，迭代思維模型

學生對事物的認知是在不斷發(fā)展與變化的，已有概念建構(gòu)的模型系統(tǒng)是否在真實問題情境中能解釋相關現(xiàn)象或解決相關問題，學生可根據(jù)自己的認知不斷迭代模型，用模型去表達個人觀點。

提問：老師相信同學們對于神經(jīng)系統(tǒng)已經(jīng)有所了解，那你們能結(jié)合信息學習區(qū)的病例來試著說一說如何保護我們身體的神經(jīng)系統(tǒng)嗎？

遷移：同學們，你們想不想知道自己的反應速度有多快？如果發(fā)生地震了，你們能迅速做出反應嗎？

筆者認為，學生的認識不應是簡單地奔向結(jié)果的答案，而應是基于科學實踐達成的一種共識。學生在這一過程中不斷修正、完善自己的觀念，構(gòu)建新的科學概念，并讓學生在真實情境中解決復雜問題，培養(yǎng)學生可普遍遷移的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。

綜上所述，基于學習進階的小學科學模型建構(gòu)的教學，可以將學生零散碎片的知識概念與機械過程轉(zhuǎn)變成一個探究世界相互聯(lián)系的學習動態(tài)過程，逐步推進學生模型建構(gòu)能力的發(fā)展與進階，是實現(xiàn)有效教學的一種嘗試。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]喻伯軍.《義務教育科學課程標準》課例式解讀[M].北京：教育科學出版社，2022.

[3]余彩麗.大單元教學：指向科學核心素養(yǎng)的單元整體教學案例[M].哈爾濱：哈爾濱出版社，2022.