科学课准确建模，促进学生的思维发展

朱兴锋

小学科学课模型建构是科学课程标准的要求，也是学生需要掌握的一种科学方法，它为解决现实问题提供有效的途径，同时让学生体会到科学知识的用处和价值，培养学习兴趣。我经常听同事抱怨《宇宙》单元特别难上，靠一些简单的学具和多媒体课件，模型和原型没有产生联系学生真正搞明白的没有几个。在上《太阳系》一课前，看着那张出错了很多年的太阳系ppt图片（尺度比例上有问题），思考着如何让学生真正认识太阳系，如何建立一个正确的太阳系实物模型。下面主要探讨我在教学《太阳系》一课时，课前课内及课后的一些思考，以期提高学生科学探究效率，培养学生学习兴趣，促进学生的思维发展。

一、课前“下水”，发现问题

（一）问题一：数据庞大，换算麻烦

作为科学老师，课堂上的任何实验，都应在课前做好“下水”实验，以优化实验材料、预设实验过程、验证实验效果等。我在教学《太阳系》时，上课前仔细阅读教材，查看太阳系八大行星的数据，设想若要完整的建构一个太阳系实物模型，首先要把各项数据按一定比例缩小，如果按照教材中将太阳系直径缩小为14cm为基准，对太阳系八大行星的数据按比例缩小，遇到的第一问题就是这些数据比较庞大，数据单位换算比较麻烦。

（二）问题二：比例太小，观察不便

我就决定按照太阳模型直径14cm为基准对数据进行缩小，刚开始计算水星的数据，第二个问题就出现了，水星按比例缩小后的数据是直径0.05cm，金星缩小后的数据是直径0.12cm，八大行星中最大的木星直径也只有1.4cm，若按照这个数据，即使进行实物建模，实物模型也将不利于学生观察，细细思考解决办法，若要使八大行星的实物模型便于学生观察，应该把比例放大一些，设想将太阳直径缩小为140cm（缩小1亿倍），那么八大行星按比例缩小后的数据为水星直径0.5cm，金星直径为1.2cm，地球直径为1.3cm， 若按照这个数据，除了太阳实物模型的直径有些大之外，八大行星制作出模型后将有利于学生观察。

通过“下水”实验，让太阳系建模的比例更加合理，便于学生观察；让实验材料更加简便，便于学生操作；让实验过程更加简捷有效，便于合理调控时间。

二、课内引导， 提升体验

（一）缩小1亿倍，建立太阳及八大行星模型

在准备好八大行星实物建模材料后（水星、金星、地球、火星用橡皮泥作为材料，木星土星、天王星、海王星用气球作为材料），课堂上我就建构八大行星模型提出问题：

1.假如将太阳的直径缩小为14cm（缩小10亿倍），其他行星的直径是多大？

2.要把八大行星模型摆到桌上，缩小的合适比例是多少？

学生根据要求分组对数据进行了计算，学生很快发现若按照缩小10亿倍缩小，除了木星土星等巨行星，其他行星的直径很小，不方便制作实物模型，经过小组讨论得出缩小1亿倍是比较可行的方法。确定八大行星模型缩小比例之后，各小组按1亿倍缩小后马上做出了各自任务的行星模型。等模型做出来后，学生纷纷惊叹，原来和太阳系其他行星比较，地球真的一点都不起眼，和木星土星等巨行星比较，地球可以说是一个小不点，这时，我展示那个缩小了1亿倍的太阳模型，学生更是一阵惊呼：“原来太阳是如此巨大！”“本来很大的木星也显得很渺小！”虽然通过数据比较学生知道木星比地球大很多，太阳更是巨大，但太阳及八大行星实物模型构建出来后，这种强烈的对比是教科书上的图片和数据无法给予的，通过实物建模学生对于太阳及八大行星的体积有了一个更加直觀更加深刻的认识。

（二）缩小100亿倍，建立八大行星与太阳的平均距离模型

在太阳及八大行星建模结束后，我又提问：

1.我们制作出了太阳及八大行星的实物模型，如果按照这些实物模型的比例（缩小1亿倍），我们能不能算出八大行星与太阳的距离又是多远呢？

2.我们能在教室或操场上来简单模拟太阳系吗？

学生提出缩小100亿倍，此时，学生觉得把太阳系缩小100亿倍后，可以在操场上进行模拟，学生在观察按100亿倍比例缩小的模型后，发现水星、金星、地球、火星这四颗行星与太阳的距离相对较近，而木星、土星、天王星、海王星这四颗行星离太阳较远，特别是天王星和海王星与太阳的距离相当遥远。通过实物建模学生对于太阳系的广阔以及宇宙的空旷无垠有了更加直观的体验。

（三）不同比例，无法展现完美的太阳系模型

我们已经建立了缩小1亿倍的太阳及八大行星模型和缩小100亿倍的八大行星与太阳的平均距离模型。这时候，学生也已经意识到了，完整的太阳系模型将无法以统一的比例展现出来。因此，对于太阳系的建模，根据学校操场的范围，经过讨论，决定尊重事实，按缩小100亿倍的比例建立太阳系模型，太阳按1.4cm制作模型，八大行星模型由于太小无法制作，只能让学生找到它们在太阳系中的位置了。

三、课后反思，促进提高。

课后细细回想，就《太阳系》这课及宇宙单元的建模教学，有以下几点收获与体会。

1.建模要选合适的材料

模型建构实验是学生进行亲自动手，主动进行科学探究的重要活动形式。学生要进行实验就必须要有实验材料，而且要有合适的实验材料。合适的材料要根据实际情况确定选择那些既安全，又高效；既便宜易得到，又实用的材料。

2.建模要尽量接近原型

建模是一种间接的实验方法，它是根据模拟对象的本质特性，建立或选择一种与对象客体一致或相似的模型，在模型上进行实验研究然后将研究的结果推广到对象客体中，从而达到解释对象、认识对象的目的。所以模型的科学性，直接关系到学生科学概念建构的正确性。

3.建模后要更深的认识

建模的目的是为了更好地认识原型，从而掌握有关原型的客观规律和科学知识。因此，在建模后，我要引导学生将对模型的观察、思考、分析的结果推理到原型之中，站在原型的层面来认识。

总之，在小学科学模型建构教学中，我必须牢牢把握促进学生科学探究能力和科学思维发展这一核心任务，这样学生才能在不断的科学实践过程中，体验科学探究的乐趣，提高科学探究的能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，从而获得科学素养的提升。

【作者单位：绍兴市柯桥区漓渚镇中心小学 浙江】