任虎虎 张雨姝

(1. 江苏省太仓高级中学，江苏 太仓 215411; 2. 云南师范大学附属中学，云南 昆明 650033)

1 科学建模能力的内涵与结构

1.1 科学建模能力的内涵

自20世纪80年代Hestenes创立科学建模教育理论以来,科学建模能力受到了广泛关注,如美国NRC提出,应在所有学段培养学生的建模能力,并指出它是一种核心素养．所谓科学建模能力即针对自然现象抽象出其主要特征,依据科学直觉建构其关系、结构等概念模型,并用科学语言进行表征的能力．模型是真实物体结构的表征物或替代物,物理研究(或学习)的过程即对自然世界建模的过程．

1.2 科学建模能力的结构

Schwarz在2005年提出的科学建模能力结构是目前公认较为合理可行的结构模型，如图1.

图1 Schwarz的科学建模能力结构

学生的科学建模能力由“建模实践能力”和“元知识”两部分构成．其中,“建模实践能力”又包含4个核心子能力:模型建构、模型应用、模型比较和模型修正能力．“元知识”由“建模过程的元认知知识”和“元建模知识”两部分组成．

2 科学建模教学的要素和进阶

2.1 科学建模教学的要素

图2 科学建模教学的核心要素

在大量文献研究和实践反思的基础上,笔者提炼出科学建模教学的核心要素,包括外显、内隐两个方面,如图2．外显的包括问题情境、表征描述、实践应用,内隐的主要是心智模型．其中问题情境是建模教学的基础,科学建模能力如果脱离具体的知识内容和情境,仅是一般的知识性了解很难反映学生的真实……