◇江光华（浙江：开化县实验小学教育集团）

模型是对客观事物及其运动规律做出简化的描述、概括、模仿或抽象。《义务教育科学课程标准（2022年版）》在“核心素养内涵”的“科学思维”中指出：“模型建构体现在以经验事实为基础，对客观事物进行抽象和概括，进而建构模型；运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化过程。”新课程标准将模型建构能力作为科学思维的重要组成部分，旨在让学生从科学的视角认识客观事物的本质属性和内在规律。由此可见，模型建构能力培养对学生科学学习来说具有十分重要的意义。

小学低年级学生虽然刚刚接触科学课程，但在好奇心的驱使下，他们对常见自然现象或生活现象表现出强烈的探究兴趣，能利用多种感官或简单的工具，观察事物的外部特征及现象，并能对这些特征和现象进行简单的比较和分类。同时，他们能初步了解简单工具的功能和使用方法，利用身边的材料和简单工具动手完成简单的任务。基于对科学认知发展规律和科学新课程标准的深入分析，小学低年级学生的科学模型建构能力主要包括“模型理解”“模型建构”和“模型应用”三个维度。因此，在小学低年级科学教学中，要引导学生在模型理解中发展科学概念，在模型建构中亲历探究过程，在模型应用中领悟科学本质。

一、模型理解：在对比中发展科学概念

小学低年级学生善于借助感性的方式认识科学事物，并且容易受到已有认知经验的影响，对真实事物的判断容易出现偏差和错误。因此，在小学低年级科学教学过程中，要根据教学目标和教学内容实际，在充分了解学生原有认知的基础上，最大限度地提供给学生适宜的、富有吸引力的科学模型。通过将模型与原型进行全面有序的对比，使学生深刻理解真实事物的本质特征，从而在比较中促进学生科学概念的进阶发展。

例如，《我们知道的植物》是教科版科学一年级上册“植物”单元的第1 课，同时也是小学科学起始课。教学中，教师首先通过课件播放几组学生非常熟悉的植物照片，引领学生走进植物的世界。接着，通过“说说我们知道的植物”和“找一找图片中庭院里的植物”这两个活动，充分了解学生关于植物的前概念，尝试在识别植物、简单描述植物特征的基础上，发现植物的共同点。不难发现，大部分学生能说出植物有根、茎、叶，也知道植物会开化、结果，但对于植物生存依赖一定的条件，在此基础上植物才能生长、发育等特点，学生还是较为陌生的。因此，教学中给学生提供仿真程度高的“塑料花”，让学生观察、思考和比较“塑料花是植物吗？”重点在于让学生讨论“塑料花不是植物的理由是什么”。“塑料花”模型的出示，让学生认识到虽然塑料花也具有根、茎、叶，符合学生的认知基础，却又有别于生活中真实的“花”。学生通过有序观察，发现塑料花不会变化，不需要阳光、水分、养料等。从表象上来看，塑料花似乎妨碍了学生的判断，使学生难以更好地辨别植物。但实际上，学生通过对塑料花和真实的“花”进行对比，区分了模型和真实事物之间的差异，更深刻地理解了真实事物的独特属性。

又如，《我们知道的动物》是教科版科学一年级下册“动物”单元的第1 课，通过让学生列举知道的和喜欢的动物，在相互交流中使学生感受到地球上生存着多种多样的动物，体会动物的多样性。通过对多种动物的比较，期望学生发现动物的一些共同特征，如都会运动、需要进食、能繁殖、会生长、需要空气、有生命等。但是，一年级学生对动物的认识容易局限在外部形态和名称上，缺乏对动物共同特征的主动思考，不能自主地从个体特征归纳出动物的共同特征。为此，课堂教学中设计了“动物与玩具熊比较”的活动。从教学实际中可以看出，一年级学生判断玩具熊不是动物基本上是不存在问题的，重点在于引导学生思考判断的理由。学生在观察、交流、讨论中进行全面细致的比较，纷纷表达出自己个性化的想法和理解，如玩具熊不是“活”的、不会动、不会吃东西等，培养学生不断用新证据来支持自己的想法，提升学生对动物共同特点的认识，帮助学生理解“动物”的概念。由此可见，小学低年级学生在“植物”和“动物”概念认识发展过程中，通过“塑料花”和“玩具熊”这些身边常见的、仿真程度高的模型，在观察、研讨和比较中区分了模型和真实事物之间的差异。引导学生初步建构起植物和动物“都是有生命的”概念，理解了植物和动物的本质属性，为学生的科学概念发展打下良好的基础。

二、模型建构：在亲历中体验探究过程

《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出，“1-2年级学生在科学思维方面，能在教师指导下，观察具体事物的构成要素，通过口述、画图等方式描述事物的外在特征；能利用材料和工具，通过口述、绘画、画图等方式表达自己的想法”。教学中，要根据学习的具体内容和探究的过程目标，通过细致入微或较长周期的持续观察，运用绘画、口述等形式对事物原型进行抽象与简化，在模型建构中表达事物的主要特征，让受本质支配的实际特征和运动过程充分显示出来，实现学生已有经验和概念图式的有效衔接。引导学生在亲身经历中体验科学探究的乐趣，为学生搭建有效的学习支架，有效发展学生的科学建模能力。

比如，《观察鱼》是教科版科学一年级下册“动物”单元的第5 课。本课的教学目标是让学生通过观察知道鱼有鳞片、鳍、鳃等身体特征，鱼生活在水中，它的身体适应水生环境。学生能用简图描述鱼的主要特征，对鱼的运动和呼吸表现出浓厚的探究兴趣，并在学习中乐于表现自己的发现。在学生观察鲫鱼的身体特点之前，教师对学生的观察顺序和方法进行有效的指导，引导学生一边观察，一边将鲫鱼画下来，并且与观察的鲫鱼越接近越好。在画鲫鱼的过程中，绝大多数学生能做到先画躯干，再画头、眼睛、嘴巴、鳍等，最后画鳞片。在观察和绘画后的交流研讨中，要充分展示学生的画，并与鲫鱼的图片做对比，看看画得像不像，有没有突出鱼的特征，如身体是不是纺锤形的，眼睛、嘴巴、鳍等有没有全部画出来，以此促进学生在探究过程中发展模型建构能力。又如，《观察月相》是教科版科学二年级上册“我们的地球家园”单元中的第4 课。学生通过一个月的持续观察和记录，知道月球明亮部分的形状叫月相，月相在一个月内是要发生变化的。同时，教师组织学生把剪好的白色纸片粘贴在黑色纸片上，从而建构起一个月的月相平面模型，这样的模型是学生亲身经历且自主完成的。然后，引导学生思考和描述“不同夜晚的月相相同吗？”“在一个月内，我们观察和记录的月相是怎样变化的？”等问题，使学生在深度探究和思考中初步了解月相的变化规律。

因此，小学低年级学生在科学探究过程中，通过细致观察和辨析，以绘图的方式描绘出真实事物的显著特征，如鲫鱼身体的主要结构、一个月内的月相变化等。既较为准确地记录了观察的结果，又增强了学生的科学探究兴趣，特别重要的是逐渐发展了学生的科学模型建构能力。学生以自主建构的模型为载体，通过口头描述等方式展示模型建构的亲历过程，在深化对科学理解的同时，发展了科学思维能力。

三、模型应用：在实践中领悟科学本质

学生在模型建构过程中，能够促进手脑的协同运用，加深对科学概念的理解，促进科学思维的提升。但对于小学低年级学生的科学素养发展来说，模型建构的目的并不在模型本身，而是要将自主建构的模型与原型进行差异化的对比。在学生的比较、分析中对模型进行全面测试，进一步提升学生的科学实践意识和操作应用能力，促进学生对原型的溯源性理解，真正领悟科学的内涵本质。

以教科版科学一年级上册第二单元“比较与测量”第7 课《比较测量纸带和尺子》的教学为例。学生通过前一节课的学习，已经学会了测量纸带的制作方法，体会测量纸带具有更方便携带、测量和计数等特点，能利用测量纸带测量一些物体的周长。在《比较测量纸带和尺子》这一课的教学中，学生在教师指导下，用语言或图画描述尺子与测量纸带的特征，观察并比较尺子与测量纸带的异同，初步学会尺子的使用方法，体会到统一测量工具和单位给生产、生活带来的便利。在学生充分体验运用测量纸带测量的基础上，教师向学生提供塑料尺、软尺等标准的测量工具，与学生一起学习尺子的使用方法，着重交流研讨“尺子和测量纸带相比，有什么好处”，以此实现从测量纸带向尺子实物的飞跃。

又如，《做一个指南针》是教科版科学二年级下册第一单元“磁铁”的第5 课，学生通过前面的学习已经较为全面地了解了指南针的发展历史、结构、各部位的名称和作用，并利用所学的磁铁知识积极参与科学实践活动。在水浮式指南针模型的制作过程中，学生经历了材料准备、磁针制作、磁针安装以及利用指南针原型确定方向、在水浮式指南针模型上标出南北方向等过程。学生进一步巩固了对磁铁知识的认识，并将所学的知识运用于实际生活中。然后，组织学生利用自制的水浮式指南针模型，到校园的不同位置辨别方向。学生在自主实践的过程中，进一步比较了指南针原型和水浮式指南针模型的异同点，加深了对磁铁性质的理解，在模型应用中很好地发展了科学观念。

模型建构能力作为科学思维的重要组成部分，让学生主动地参与科学探究，自主建构科学概念，亲历科学实践过程，实现科学思维的进阶发展。同时，帮助学生从科学的视角认识客观事物的本质属性和内在规律。因此，在小学低年级科学教学实践中，要结合学生的科学学习特点和认知能力，根据小学低年级科学教学的目标要求，充分认识科学模型的教学价值，注重学生科学模型建构能力的持续提升，从而有效促进学生的探究实践能力和科学素养发展。