在《身体的“联络员”》课堂发展学生模型建构能力

刘远谨

〔摘    要〕  模型建构既是科学探究的方法，也是科学思维的重要组成部分。本文以“学习进阶”为理念，以科学核心概念建构为载体，尝试探索学生模型建构能力的发展与进阶路径。在小学科学教学中，基于科学现象，借助实物、文字、图像符号与数学等表征方式，建构模型用以表达平时难以观察和理解的对象或规律，从而实现对科学概念的深度理解以及使科学思维能力得以真实的发展。

〔关键词〕  小学科学；学习进阶；模型建构能力；科学思维

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  02    046-048

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）指出：科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，主要包括模型建构、推理论证与创新思维等。就目前小学科学的学习模式而言，探究式教学进入了新的层次，不再是指向三维目标而设计的理解性的活动支架，而应该找到高阶思维载体，让“做中学”和“大观念”教学本质走向可行，努力尝试走向更高阶段，那就是让“大观念”和真实世界相互依偎，重新理解学生并建立学习进阶的通道。因此，基于学生认知发展规律与未来教育观，应重视发展学生的科学思维能力，将传统教学转化为实践性教学与表现性教学。

一、审视学生模型建构能力发展的三个层次

基于对《课程标准》的学习、分析以及对教材的理解、实践，笔者将小学阶段科学学科模型建构能力划分为“模型理解”“模型建构”“模型应用”三个层次的指标，分解为1～2年级、3～4年级、5～6年级三个学段的具体要求（见表1）。

二、指向学生模型建构能力发展的学习路径

基于学科逻辑与学生思维发展逻辑，2022年12月，我们以《身体的“联络员”》为代表课例，不断摸索“模型建构”的小学科学课堂的关键要素，确定指向“模型建构”能力发展的学习路径。

（一）基于三个视角下的课例解读

1.《课程标准》视角解读

《身体的“联络员”》是教育科学出版社小学科学五年级上册“健康生活”单元的内容，体现《课程标准》13个核心概念中“生物体的稳态与调节”的6.3“人体通过一定的调节机制保持穩态”，5～6年级的内容要求“举例说出人体对某些环境刺激的反应方式和作用，列举保护相关器官的方法”。

2.单元整体视角解读

“健康生活”这个单元的核心是健康，笔者认为这是一个充满温度的单元，也是一个学生可以向内求索、了解自己的单元。《身体的“联络员”》指向神经系统与测量，学生通过整个单元的学习逐渐建构关于健康的一个概念：健康包括身体健康和心理健康等，健康可以被测量，可以进行调适（见图1）。因此，笔者认为本单元的整体教学思路是从学习基于生命健康的评估开始，进行数据搜集，数据主要来源于“身体健康”和“心理健康”这两方面。身体健康的课堂主线是三个身体系统的工作原理、测量评估、调整计划；心理健康的课堂主线是压力来源、测量评估、调整计划。在“双线”的加持下，学生逐步建构“健康”概念。

3.课时教学视角解读

聚焦环节：引发学生对人体如何感知外部环境刺激并做出反应。探索环节：以资料学习方式，初步了解神经系统的结构与功能，并通过对反应的测试，体会理解神经系统的工作过程。研讨环节：引导学生结合生活实际构建保护神经系统的认知。

（二）指向学生模型建构能力发展的学习路径

笔者以学习进阶原理和学生认知特点为理论依据，以科学核心概念建构为载体，以“科学思维”为核心，尝试探索学生模型建构能力的发展与进阶路径（见表2）。

三、指向学生模型建构能力发展的教学策略

根据指向“模型建构”能力发展的学习进阶路径，笔者设计了“聚焦现象，理解模型特征—探究实践，促进模型建构—研讨论证，指向模型应用—问题解决，迭代思维模型”的关键学习活动，并在教学实践与探索中提炼“模型建构”能力发展的教学策略。

（一）聚焦现象，理解模型特征

学生对“神经系统”的结构与功能有所了解，但还是比较零散，相较于运动系统、血液循环系统等，神经系统更具隐性特征。因此设计“神经博物馆”体验活动与神经系统可视化模型建构，让学生从自身生理反应的视角来认识、理解神经系统工作原理。

聚焦：同学们，今天我们有个任务，需要我们给低年级的同学科普身体里的神经是怎样工作的。你们了解神经吗？

问题1：你觉得哪些器官受到外界刺激时，你的身体会做出反应？

□眼睛   □鼻子   □嘴巴   □耳朵   □皮肤

问题2：你觉得哪个器官是指挥我们身体做出反应的？

□脑     □脊髓   □心脏   □肌肉   □骨骼

问题3：当我们的手无意中被仙人掌的刺扎到时，你会有什么样的反应？

□缩手   □张嘴   □流泪   □摇头   □跺脚

□大笑   □皱眉   □没有感觉         □其他

任务：那我们的神经到底是怎样的呢？身体的哪些地方还有神经呢？今天我们就一起来制作一个神经系统的模型。

基于问题链的方式引导学生聚焦问题，逐步持续、深入地思考现象背后的科学本质，充分聚焦现实世界的关键特征，从而有效建立身体的神经系统模型与现实世界的关系。

（二）探究实践，促进模型建构

模型建构既是科学探究的方法，也是科学思维的重要组成部分。“健康生活”单元内容概括抽象复杂与科学概念隐性特征，需要建构图像符号模型用以表达平时难以观察和理解的对象或规律，从而实现对科学概念的深度理解以及使科学思维能力得以真实发展。

任务：为了让同学们能更清楚地了解神经系统，今天，老师就带大家一起来参观神经系统博物馆，我们的参观可是有任务的，任务单就在我们的桌子上，请大家仔细阅读1分钟。

实践：神经系统博物馆限时开放10分钟；当音乐声响起，请同学们迅速回位并完成信息学习区的任务。

基于“神经博物馆”场馆式学习方式进行经验建模，学生从观察整个神经系统，到利用模型简化观察对象，更符合五年级学生的认知水平。

（三）研讨论证，指向模型应用

以个人论证、组间论证与集体论证为研讨支架，尝试让学生构建“身体的神经系统”思维模型（感受刺激—传入神经—神经中枢—传出神经—做出反应），这也是属于“模型应用”的过程。模型建构的目的不是建模本身，而是要对模型进行测试，并将模型与原型进行对比，从而促进对原型的理解与深化学科核心概念。

研讨反应：现在你们能用神经系统模型和大家分享在五官体验区你们小组都做出了什么反应吗？

眼睛受到强光照射，会闭眼；鼻子闻到刺鼻气味，会捂鼻或扭头躲避；口腔尝到苦味，会皱眉或吐掉；耳朵听到恐怖声音，会马上摘掉耳机；手触碰到滑滑的东西，会害怕并收手躲避。

研讨观点：当我们接受相同刺激时，我们做出的反应也有所不同。除此之外，我们的神经系统模型，还能表达什么观点？并说说你的依据。

基于学生的模型建构后，对模型进行测试与评价，并利用测试与评价的结果对模型进行修正，解释现象或规律，从而建构相互联系的系统模型。

（四）问题解决，迭代思维模型

学生对事物的认知是在不断发展与变化的，已有概念建构的模型系统是否在真实问题情境中能解释相关现象或解决相关问题，学生可根据自己的认知不断迭代模型，用模型去表达个人观点。

提问：老师相信同学们对于神经系统已经有所了解，那你们能结合信息学习区的病例来试着说一说如何保护我们身体的神经系统吗？

迁移：同学们，你们想不想知道自己的反应速度有多快？如果发生地震了，你们能迅速做出反应吗？

笔者认为，学生的认识不应是简单地奔向结果的答案，而应是基于科学实践达成的一种共识。学生在这一过程中不断修正、完善自己的观念，构建新的科学概念，并让学生在真实情境中解決复杂问题，培养学生可普遍迁移的正确价值观、必备品格和关键能力。

综上所述，基于学习进阶的小学科学模型建构的教学，可以将学生零散碎片的知识概念与机械过程转变成一个探究世界相互联系的学习动态过程，逐步推进学生模型建构能力的发展与进阶，是实现有效教学的一种尝试。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]喻伯军.《义务教育科学课程标准》课例式解读[M].北京：教育科学出版社，2022.

[3]余彩丽.大单元教学：指向科学核心素养的单元整体教学案例[M].哈尔滨：哈尔滨出版社，2022.