在《身体的“联络员”》课堂实现概念模型的有效建构

徐玉辉

〔摘    要〕  模型建构作为《义务教育科学课程标准（2022年版）》中科学思维核心素养的重要组成部分，对学生的思维发展有着重要的作用和价值。本文基于《身体的“联络员”》一课的课堂实践，精心重构教学内容，通过“暴露原始模型、修正模型偏差、深化模型理解、巩固模型认知”的模型建构流程，帮助学生突破认知障碍，有效建构神经传递概念模型，发展学生的科学思维。

〔关键词〕  小学科学；科学思维；模型建构

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  11    034-036

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）明确指出，科学课程要培养学生的核心素养，包括科学观念、科学思维、探究实践和态度责任等方面，其中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、推理论证和创新思维等。模型建构被首次明确为新课标中科学思维核心素养的重要组成部分，对学生的思维发展有着重要的作用和价值。

模型作为一种认识手段和思维方式，是科学概念形成过程中抽象化与具体化的辩证统一，模型建构的过程是思维与行为相统一的过程。因此，在科学课程学习中将模型建构视作一种认识手段，让学生在活动中体验建模的思维过程，有利于帮助学生化抽象为形象，化复杂为简单，有助于科学概念的建构，促进学生的科学思维发展。本文以教科版五年级上册《身体的“联络员”》一课为例，就如何建构神经传递概念模型进行一些探讨。

一、教材分析

《身体的“联络员”》一课，教材编排了三个版块，分别是聚焦、探索和研讨。聚焦版块抛出三个问题，旨在激发学生对人体神经系统探究的兴趣；探索版块包括“做个接乒乓球游戏”和“了解身体是如何联络的”两个活动，前者旨在通过体验活动感受脑和神经是如何工作的，后者旨在让学生通过自主阅读修正认知偏差，准确认识人体对外界信息或刺激做出反应的神经传递过程；研讨版块设置了三个问题，旨在让学生认识到神经系统的重要性及保护神经系统的方法。

人体的各种感官接收信息后是如何分析处理这些信息并对其做出反应的，这是一个非常抽象的过程，对五年级的学生来说难度很大。如果按照教材编排的内容和顺序进行常规教学，学生除了拥有丰富的游戏体验外，更多的是在进行书面与口头的表达探究，学生的学习兴趣不浓厚，而且有效建构神经传递概念模型这一课堂教学目标也是很难实现的。这样的教学显然难以达到《课程标准》理念下的核心素养要求，学生的能力发展也会被框定在资料阅读和概念灌输的范围内。

二、创新定位

《课程标准》指出：新课程内容的设计要基于大概念教学的理论，着眼学习进阶理念设计学习过程，重点关注学生科学思维的发展。《身体的“联络员”》一课可以立足这样的视角重构教学过程，活动设计指向“知道只有器官、神经的协同工作才能准确完成任务”这一大概念。以投掷沙包游戏为活动载体，重点指向神经传递概念模型的建构过程，从而帮助学生更好地理解人体接收信息后是如何对其做出反应的。

概念模型的建构是一个以经验事实为基础，并且不断修正与逐渐深化的过程。因此，在模型建构之前，要充分唤醒学生的原有经验。故而，本课教学可以按照“亲历活动，暴露原始模型—自主阅读，修正模型偏差—梯级实验，深化模型理解—习题辨析，巩固模型认知”的步骤展开，从而帮助学生初步建构起人体“接收信息—传入神经—神经中枢—传出神经—做出反应”的神经传递概念模型（如图1）。

三、过程设计

（一）亲历活动，暴露原始模型

模型建构教学的开始，应该是借助情境或活动认识现象与问题，它是保证教学能够有效开展的前提。在此过程中，教师要创设真实情境或者引导学生亲历活动，以此呈现某种现象或提出相关问题，同时鼓励学生对现象进行分析，对问题进行思考，以此形成自己的最初想法或假设，并且通过文字、表格、图画等方式构建一个包含自己想法与观点的原始模型。

唤醒学生的原始模型是展开模型建构活动的基础，而学生的原有认知常常以“习惯”“观念”等表現形式存在，并且具有较强的隐蔽性和顽固性，不在特定情境中往往很难被唤醒与暴露。而判断模型建构目标是否有效达到的标准，关键在于教学能否改变学生的原始错误模型。怎样的教学氛围才能鼓励学生将自己的原始概念模型暴露于众呢？笔者认为，教师干扰得越少，学生暴露出来的原始概念模型就会越多。因此，让学生亲历活动并借助学习单及时思考记录是暴露原始概念模型的重要手段。

教学伊始，教师出示投掷沙包的游戏材料和规则，学生马上分组开展游戏，记录、展示得分情况并完成学习单的思考问题。身体的哪些器官直接参与了投掷沙包这个活动？它们的作用可能是什么？这些器官参与该活动的先后顺序是怎样的？因为学生刚刚体验过这个活动，所以原有认知很快就能被唤醒并充分暴露。绝大多数学生认为直接参与这个活动的器官有眼睛、脑和手等，其中眼睛负责瞄准位置，脑负责指挥，手负责做出扔沙包的动作，它们参与活动的先后顺序是眼睛、脑和手。但是也有少数学生认为是脑控制眼睛去瞄准位置，然后指挥手扔沙包，它们参与活动的先后顺序是脑、眼睛、手。学生关于投掷沙包这个活动中神经传递的原始概念模型主要包括眼睛、脑、手和脑、眼睛、手两种，但是，对于这些器官之间是如何进行信息传递的认识是模糊不清甚至是空白的。

（二）自主阅读，修正模型偏差

维果茨基的最近发展区理论指出，学生的发展存在两种水平：一种是学生现有的水平，即独立活动时所能达到的解决问题的水平；另一种是可能发展的水平，也就是通过学习可获得的水平。两者之间的差距就是最近发展区。教师的教学应立足于学生的最近发展区，为学生提供“跳一跳也能够得着”的学习内容，发挥其潜能，超越其最近发展区而达到下一发展阶段的水平。而学习支架是与最近发展区密切相关的脚手架，恰好可以有效帮助学生实现发展水平的提升。为此，教师根据学生的最近发展区帮助学生搭建学习支架对其发展是最有效的。学习支架的选择包括但不限于结构性材料、音视频、文字资料等。

在模型建构活动中，必须基于学情考虑学生的最近发展区。过于简单的模型建构活动，无法激发学生的思考，而难度过大会让学生产生畏难情绪。小学生的模型建构多数是在背景知识清晰的情况下进行的，对于抽象的、学生不熟悉的事物，教师应当提供学习支架帮助学生抓住原型的本质属性，从而修正和完善原有的模型偏差。

学生的原始概念模型互相产生了冲突，或者对神经传递的过程模糊不清，这正是模型建构发生转折的关键。到底哪一种观点才是正确的呢？学生内心失去平衡，充满渴望，试图寻找方法解开疑惑。但是，对于五年级学生来说，投掷沙包过程中，除了接收信息的眼睛和做出反应的手是熟悉和直观的，除此以外的部分都比较陌生和抽象。此时，教师给每个学生提供人体神经传递的阅读资料作为学习支架，资料内容主要包括神经的种类和作用，以及眼睛、脑等器官在神经传递过程中的功能，帮助学生抓住各结构的本质属性，再通过小组合作完成投掷沙包活动中神经传递概念模型的修正。同时，学生在小组讨论交流的过程中产生的思维碰撞也有利于模型的正确建构。

（三）梯级实验，深化模型理解

神经传递概念是比较抽象且难以理解的，对于以形象思维为主、抽象思维欠缺的五年级学生来说具有一定的难度。而且由于每个学生的知识积累和经验不同，在经历相同的活动后，对神经传递概念模型的理解也会存在一定差异。实际上，概念的学习是一个由抽象到直观的过程，概念的建立也都要经历初级表象到深层理解的过程，学生只有经过多层次的体验感悟和思考活动，才能一步步加深对概念的理解。

学生借助学习支架，通过讨论交流完成了神经传递概念模型的初步建构，但对模型的理解能力还不足，所以这并不代表模型建构活动的结束。教学活动中，教师必须抓住概念模型的转化契机，多侧面、多角度地为学生创造合适的理解情境，提供丰富的表象启发学生对模型的理解，让学生在参与模型体验的同时，感悟知识的本质，积累思维和实践的经验，形成和发展核心素养。

为此，教师设计了三项梯级实验，实验一为闭眼投掷沙包，实验二为单眼投掷沙包，实验三为双眼正常投掷沙包。通过三项实验的连续开展，学生会发现其他条件相同时，双眼正常投掷的命中率最高，闭眼投掷沙包的命中率最低，旨在让学生理解神经传递概念模型中任何一个结构缺失或者遭受损伤都会影响任务的完成，借此深化学生对该模型的理解，从而初步构建“器官、神经的协同工作才能准确完成任务”这一核心概念。

（四）习题辨析，巩固模型认知

能够运用模型进行分析、解释、迁移其他相关现象，描述系统的结构、关系和变化过程，是模型建构重要的一环，也是思维发展的重要过程。因此，概念模型建构完成并不代表模型建构活动的结束。在概念模型建构完成后，要引导学生以学习小组为单位，利用刚才建构的模型去分析解释相关现象，借此巩固对模型的认知（如图2）。

学生理解了神经传递概念模型中“各结构协同工作才能准确完成任务”这一概念后，教师需要设计一些相关习题来巩固学生的模型认知，这类习题可以帮助学生认清概念的内涵和外延。教师出示习题，让学生思考病例可能是因为神经传递过程中的哪个环节出现问题才导致该现象的发生。学生结合先前理解的神经传递概念模型，不难发现习题中的病例1是传出神经损伤导致脑发出的指令难以传达到手。相比病例1，病例2的情况更为复杂，对学生运用模型分析和解释现象的要求更高。但也有部分学生借助該模型分析得出病例2存在两种损伤情况，第一种是传入神经受损，导致手接收到的信息无法传递给脑。第二种是脑损伤，导致信息传递到脑后，脑无法处理并做出指令。习题辨析这一活动能够很好地让学生运用理解的模型分析、解释现象，对模型的认知也在不断巩固和深入。

在概念模型建构教学中，应注重经验事实的基础，暴露原始模型，根据学生认知水平提供学习支架，突破模型建构的难点，在促进学生对概念模型深入理解和巩固的同时，发展科学思维，促成核心素养的发展。

参考文献

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