一體化模型構(gòu)建在《石頭上的植物》教學(xué)中的設(shè)計與實(shí)施

〔摘" "要〕" 模型構(gòu)建能力作為科學(xué)思維的重要組成部分，能夠有效地促進(jìn)學(xué)生對概念的理解。本文基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，通過溯源課本中的探究活動、建立進(jìn)階概念軸、一體化設(shè)計模型構(gòu)建學(xué)習(xí)三個步驟形成系統(tǒng)化的有序教學(xué)課程，幫助學(xué)生理解復(fù)雜事物的內(nèi)在規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生利用關(guān)聯(lián)思維構(gòu)建概念體系，培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)思維解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；一體化；模型構(gòu)建；進(jìn)階

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）18" " 0064-03

模型構(gòu)建能夠幫助學(xué)生從科學(xué)的視角認(rèn)識客觀事物的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律，《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）亦指出將模型構(gòu)建能力作為科學(xué)思維的重要組成部分。小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的模型構(gòu)建是指為了預(yù)測一個系統(tǒng)的可能表現(xiàn)，從而對真實(shí)事物（原型）進(jìn)行抽象，提煉出核心要素，組建與真實(shí)事物（原型）高度相似的系統(tǒng)，對其進(jìn)行測試，并利用測試結(jié)果對真實(shí)事物（原型）做出有效的修正。

新課標(biāo)優(yōu)化了學(xué)段目標(biāo)，因此模型構(gòu)建在不同年級的要求也有所不同。然而模型構(gòu)建在實(shí)際教學(xué)中卻存在碎片化、目標(biāo)定位模糊、缺少一體化設(shè)計等問題。因此，本文基于學(xué)生思維進(jìn)階發(fā)展的規(guī)律，順應(yīng)教材中螺旋式上升的學(xué)習(xí)內(nèi)容，根據(jù)課程內(nèi)容追溯它在教材中前后關(guān)聯(lián)的知識，深挖活動背后的大概念，形成進(jìn)階的概念軸，構(gòu)建思維模型。通過重構(gòu)與進(jìn)階概念相匹配的模型構(gòu)建探究活動，以此提升學(xué)生的模型構(gòu)建能力，幫助學(xué)生能夠用關(guān)聯(lián)的思維將實(shí)物與模型相結(jié)合，客觀地理解事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、一體化模型構(gòu)建的設(shè)計思路

隨著科學(xué)教育觀的悄然轉(zhuǎn)變，教學(xué)設(shè)計從分割教授各種知識模塊和探究技能轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)設(shè)計教學(xué)序列。因此，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的模型構(gòu)建課程開發(fā)能更好地規(guī)劃學(xué)生的發(fā)展路徑，使之符合學(xué)生的心理特質(zhì)。

（一）進(jìn)階視域下模型構(gòu)建的基本內(nèi)涵

模型構(gòu)建的一般步驟包括：理解模型、構(gòu)建模型和應(yīng)用模型，而進(jìn)階視域下模型構(gòu)建不僅指學(xué)習(xí)行為的進(jìn)階，也是指每一個步驟在不同年級的學(xué)習(xí)內(nèi)容上具備不同的進(jìn)階要求。

lt;F：＼小學(xué)科學(xué)2025-18期381＼18期 .校對返回發(fā)李總＼頁面提取自－5.案例設(shè)計 36p 【帶審校標(biāo)記】 丁已校" .pdfgt;圖1" 進(jìn)階視域下模型構(gòu)建的一般步驟

1.模型構(gòu)建在學(xué)習(xí)行為上的進(jìn)階

理解模型是指基于教師創(chuàng)設(shè)的情境，學(xué)生能夠進(jìn)行表征與想象、分析與類比理解模型與真實(shí)事物（系統(tǒng)）之間的關(guān)系以及核心要素。構(gòu)建模型是指學(xué)生利用真實(shí)事物（系統(tǒng)）或事物根據(jù)任務(wù)要求，制作相似的模型。模型應(yīng)用是指學(xué)生能夠利用模型，嘗試解釋真實(shí)事物（系統(tǒng)）的關(guān)系或結(jié)構(gòu)，并在這個過程中不斷地修正完善模型。

2.模型構(gòu)建在學(xué)習(xí)內(nèi)容上的進(jìn)階

理解模型對1～2，3～4，5～6年級學(xué)生的要求分別是：能夠區(qū)分實(shí)物模型與真實(shí)事物，大致比較二者的異同；通過觀察，比較實(shí)物模型與真實(shí)事物之間的核心要素；能夠?qū)Ρ葘?shí)物模型或思維模型與真實(shí)事物（系統(tǒng)）之間的核心要素。

模型構(gòu)建對1～2，3～4，5～6年級學(xué)生的要求分別是：能利用實(shí)物嘗試仿制簡單實(shí)物模型（平面模型）；能制作簡單的實(shí)物模型；能制作較為復(fù)雜的實(shí)物模型。

模型應(yīng)用對1～2，3～4，5～6年級學(xué)生的要求分別是：能用簡單的實(shí)物模型（平面模型）類比相關(guān)的真實(shí)事物，能用簡單的實(shí)物模型描述真實(shí)事物解釋相關(guān)現(xiàn)象，能用復(fù)雜的實(shí)物模型解釋真實(shí)事物之間的關(guān)系。

通過模型構(gòu)建在學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)內(nèi)容上的進(jìn)階，幫助他們用關(guān)聯(lián)的思維將實(shí)物與模型相結(jié)合，推動學(xué)生深入學(xué)習(xí)。

（二）一體化模型設(shè)計思路

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論指出，應(yīng)有機(jī)地將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行融合，形成圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的教學(xué)活動序列，以促進(jìn)學(xué)生元認(rèn)知的發(fā)展，構(gòu)建小學(xué)科學(xué)概念體系。

1.溯源探究活動

當(dāng)遇到教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生對于某個知識難以理解時，很有可能是他的原有經(jīng)驗(yàn)比較薄弱或缺失，可以嘗試通過“溯源”的方式，尋找學(xué)生學(xué)習(xí)的“起點(diǎn)”，也可以檢驗(yàn)本次的教學(xué)目標(biāo)是否設(shè)立得太高，從而形成整體一致、前后連貫、逐漸深入的課程體系。

2.建立進(jìn)階概念網(wǎng)

新課標(biāo)中包含4個跨學(xué)科概念和13個大概念（也稱核心概念），每個大概念又可分解為若干個一般科學(xué)概念。大概念具有較強(qiáng)的遷移和解釋力，通過“溯源”探究活動的進(jìn)階關(guān)系深挖活動背后的大概念之后，能夠?qū)⒏拍钭鳛樘骄炕顒拥淖ナ帧?/p>

3.一體化設(shè)計

通過“溯源”的方式尋找到教學(xué)內(nèi)容的“起點(diǎn)”和“終點(diǎn)”后，再根據(jù)它們蘊(yùn)含的概念建立概念網(wǎng)，最終設(shè)計一體化的教學(xué)活動。概念的理解和建立依賴于學(xué)生對相關(guān)知識的模型建立，模型的良好建構(gòu)又離不開學(xué)生對探究對象的內(nèi)涵理解，它們相互依存、相互制約、相互促進(jìn)。

lt;F：＼小學(xué)科學(xué)2025-18期381＼18期 .校對返回發(fā)李總＼頁面提取自－5.案例設(shè)計 36p 【帶審校標(biāo)記】 丁已校" -2.pdfgt;圖2" 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的小學(xué)科學(xué)一體化模型構(gòu)建策略圖

此外，一體化模型構(gòu)建課程可以是針對某一單元，也可以是針對某一領(lǐng)域的知識，甚至是跨年級的基于整個小學(xué)科學(xué)內(nèi)容設(shè)計一體化的系統(tǒng)教學(xué)課程，推動學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

二、一體化模型構(gòu)建的教學(xué)案例

《石頭上的植物》是蘇教版科學(xué)三年級下冊第二單元“環(huán)境與植物”中的第4課，本單元旨在引導(dǎo)學(xué)生“知道不同植物有適應(yīng)不同環(huán)境的本領(lǐng)”，通過第一課《不同環(huán)境里的植物》總領(lǐng)整個單元，建立植物形態(tài)與其生存環(huán)境的密切關(guān)系，從而展現(xiàn)植物對環(huán)境的適應(yīng)性?！妒^上的植物》這節(jié)課中主要是通過探究苔蘚的外形特征，揭示它們適應(yīng)環(huán)境的不同本領(lǐng)。

（一）實(shí)操案例的設(shè)計思路

1.構(gòu)建植物結(jié)構(gòu)的基本模型

本課主要的探究活動為通過觀察石頭周圍的環(huán)境特點(diǎn)，再以青苔為例觀察它的外形特征，從而構(gòu)建“生物與環(huán)境的相互關(guān)系”。

植物具有一定的結(jié)構(gòu)層次，它一般由根、莖、葉、花、果實(shí)、種子構(gòu)成，這樣一個復(fù)雜又開放的系統(tǒng)，可以通過構(gòu)建模型的方式簡化千姿百態(tài)的植物外形，探索它與環(huán)境之間的內(nèi)在關(guān)系。因此，根據(jù)本課的教學(xué)目標(biāo)將本課的建模活動設(shè)計為理解模型、構(gòu)建模型、應(yīng)用模型三個環(huán)節(jié)，其中對于一般植物的結(jié)構(gòu)模型涉及三年級第一單元“植物的一生”中的概念，在“應(yīng)用模型”階段又可以外延到四年級下冊《生物與環(huán)境》中“植物適應(yīng)四季變化的方式”的相關(guān)內(nèi)容。

2.構(gòu)建以“結(jié)構(gòu)與功能”為主的概念網(wǎng)

本課通過對青苔的觀察，以及卷柏的資料閱讀，在初級概念“植物一般由根、莖、葉、花、果實(shí)、種子構(gòu)成”的基礎(chǔ)上，習(xí)得“不同環(huán)境的植物的外部形態(tài)具有不同特點(diǎn)及作用”的概念，再延伸到“生物與環(huán)境的相互關(guān)系”的核心概念，幫助學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)與功能”“穩(wěn)定與變化”等高階跨學(xué)科概念。

3.一體化設(shè)計“植物與環(huán)境”的探究活動

本課以構(gòu)建植物模型的方式開展課堂教學(xué)活動，通過理解模型、構(gòu)建模型、應(yīng)用模型這三個環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的概念網(wǎng)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

lt;F：＼小學(xué)科學(xué)2025-18期381＼18期 .校對返回發(fā)李總＼頁面提取自－5.案例設(shè)計 36p 【帶審校標(biāo)記】 丁已校" -3.pdfgt;圖3" 《石頭上的植物》一體化設(shè)計

（二）實(shí)操案例的實(shí)施過程

1. 理解模型

師：出示一棵大樹圖片，你能根據(jù)第一單元所學(xué)，簡單地畫出這棵樹的各個部位嗎？學(xué)生根據(jù)圖片畫出植物的根莖葉主要結(jié)構(gòu)。

【設(shè)計意圖】尋找學(xué)生學(xué)習(xí)的“起點(diǎn)”，構(gòu)建一般的植物結(jié)構(gòu)模型，為后面的內(nèi)容打下基礎(chǔ)。

2.構(gòu)建模型

師：這是我們小區(qū)的一棵樹，那你知道30億年前地球陸地是什么樣子的嗎？師：（出示30億年前陸地的猜想圖）此時的陸地具有哪些特點(diǎn)？植物生存會遇到哪些困難？學(xué)生通過研討發(fā)現(xiàn)了三方面的生存困難：當(dāng)時的陸地幾乎是巖石，地質(zhì)堅硬，因此植物難以扎根；陸地幾乎沒有土壤，因此植物難以吸收養(yǎng)分；內(nèi)陸地區(qū)沒有穩(wěn)定的水源，因此植物生存缺水。師：在這樣惡劣的環(huán)境下，有一種叫作苔蘚的先鋒軍植物來到大陸，請你猜測一下，它可能會長什么樣子？學(xué)生根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行合理猜測：根——長且發(fā)達(dá)，有助于吸收水分且固定；莖——短小，有助于減少消耗；葉——小而密，有助于接收陽光和水分。

【設(shè)計意圖】在小區(qū)那棵樹的模型上，重新構(gòu)建青苔的模型。其實(shí)大部分學(xué)生對于苔蘚的莖葉是熟知的，但對它的根卻不清楚，因此，在猜測苔蘚根的特點(diǎn)時會存在一定的困難，這也是突破本課教學(xué)難點(diǎn)的地方——通過產(chǎn)生認(rèn)知沖突修建新的概念。

3.應(yīng)用模型

師：青苔的各個結(jié)構(gòu)究竟是什么樣子呢？讓我們觀察后修正你剛剛的猜想，并嘗試解釋它的結(jié)構(gòu)是怎么幫助它適應(yīng)環(huán)境的。師：（出示資料卡）請你思考一下，在北方那樣干燥嚴(yán)寒的冬天，青苔會如何應(yīng)對呢？

【設(shè)計意圖】通過實(shí)地觀察青苔驗(yàn)證自己構(gòu)建的青苔模型，通過適當(dāng)拓展，將模型應(yīng)用于實(shí)際。此外，在四年級學(xué)習(xí)到進(jìn)階內(nèi)容時，可再將本課作為學(xué)習(xí)的“起點(diǎn)”，開展系列學(xué)習(xí)。

三、一體化模型構(gòu)建的教學(xué)思考

在教學(xué)中實(shí)施一體化模型構(gòu)建的過程中，我們發(fā)現(xiàn)它能夠有效促進(jìn)學(xué)生思維真正地發(fā)生，但同時想要更好地發(fā)揮它的作用還需要有意識地挖掘模型構(gòu)建內(nèi)容、有計劃地落實(shí)一體化課程、有結(jié)構(gòu)地呈現(xiàn)學(xué)生成果輸出等。

（一）有意識地挖掘模型構(gòu)建內(nèi)容

目前，由于建模模型意識的淡薄，很多教師不能夠在教學(xué)過程中充分利用建模的思想開展課堂教學(xué)。事實(shí)上，除了“地球與宇宙”的內(nèi)容以外，“系統(tǒng)與模型”等內(nèi)容都能夠成為教師挖掘模型教學(xué)的方向。

（二）有計劃地落實(shí)一體化課程

一體化課程設(shè)計了系統(tǒng)教學(xué)課程后，教師需要按照系統(tǒng)課程有序地推進(jìn)教學(xué)進(jìn)度，避免出現(xiàn)由于時間過長而斷層的現(xiàn)象。那么，在一體化設(shè)計時，可以通過撰寫“教學(xué)計劃表”“時間進(jìn)度表”等形式統(tǒng)籌每次的系統(tǒng)課程。

（三）有結(jié)構(gòu)地呈現(xiàn)學(xué)生成果輸出

模型構(gòu)建的過程中要求學(xué)生通過實(shí)物模型或者思維模型簡化實(shí)物的樣貌，因此教師可以將學(xué)生的作品按照“低階—中階—高階”的結(jié)構(gòu)收集起來，為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊。這樣，學(xué)生不僅能夠?qū)χ暗哪Ｐ瓦M(jìn)行驗(yàn)證和完善，還能夠在此基礎(chǔ)上構(gòu)建完整的概念網(wǎng)，深化對大概念的理解。

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