黄惠娜

【摘  要】在教学中通过利用模型，学生参与设计、制作模型等科学探究活动，学生能正确认识科学现象，能够对科学现象作出正确的分析、解释、说明，建构正确的科学概念，理解科学概念的本质，促进学生科学思维的进一步发展。

【关键词】模型;建模;掌握;科学概念

科学概念是指组织起来构成的、系统的科学知识。它来自科学家共同体对世界的认识，同时也帮助科学家组织对世界的观察和发现，它包含的内容是开放的、动态变化的。

小学阶段，儿童对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望，这一时期是培养科学兴趣、体验科学过程、发展科学精神的重要时期。小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的义务教学阶段的核心课程。理解和形成科学概念、发展科学探究能力是科学教学的核心目标之一，学生对科学概念的正确理解和掌握有助于促进他们对科学本质的理解。

1 模型和建模的解释和作用

1.1 模型

模型是复杂事物或现象的具体体现，是对于现实世界的事物、现象、过程或系统的简化描述，或其部分属性的模仿。模型提供观念和印象，是非常吸引学生的生动的感性材料，是学生知识结构的重要组成部分。在教学中利用模型可以让学生感受到这些过程的动态性和连续性，突出了探究性学习，有利于学生知识的构建。生物学研究中通常建构的模型包括物理模型、概念模型和数学模型等。只抽取本质要素，用简单的模型模拟复杂的人体等使复杂的问题简单化，有利于学生概念的发展。以科学概念作为教学目标，将促进学生对事实的理解，有助于他们形成重要的科学观念和思想。

1.2 建模

模型建构法就是把研究对象（原型）的一些次要的细节、非本质的联系舍去，从而以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系的一种科学方法。作为一种现代科学认识手段和思维方法，所提供的观念和印象，不仅是人们获取知识的条件，而且是人们认知结构的重要组成部分，在学校自然科学日常教学中有着广泛的应用价值和意义。

2  借助模型和建模掌握科学概念——以小学科学教科版四年级上册《呼吸与消化》单元为例

《呼吸与消化》这个单元是属于科学课的生物领域内容，在生物领域中进行模型教学，并不仅仅是简单的运用模型结论，同时还要重视模型结构构建的过程。教师进行模型构建过程中，引导学生积极去探讨生物学的研究对象，构建严密、科学的建模过程，提高学生的上课效率，充分掌握相关的科学概念。

此单元教学中我针对课程的内容分别利用了物理模型、数学模型和概念模型帮助学生掌握科学概念，为学生提供了认识自己身体结构和功能的机会，使他们能够意识到身体的各种活动都需要各个系统的协调运作，在这个基础上建立他们的健康意识。

2.1 借助物理模型探究，将抽象的概念直观化

物理模型作为认知工具，它能够帮助学习者建构知识基础，更加投入于学习，并且获得更有意义、可迁移的知识。学习者可以使用认知工具来分析世界、获取信息、解释和组织知识，并表达他们的所知所想。《食物在身体里的旅行》探究活动——平面模型拼图及实物模型拼裝体验，利用建立好的模型进行解说。主要让学生在对消化的原有理解之上，通过拼图、比对消化器官图，猜想食物在体内的“旅行”过程和参照实物模型认识体内各器官的部位，初步认识主要消化器官的功能并建立起食物的消化需要多个器官共同参与完成的认识。

2.2 制作数学模型，将思维谨慎化

建构数学模型，揭示问题本质。数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，用适当的数学形式，如数学方程式、关系式、曲线图和表格等来表达，从而依据现象作出判断和预测。数学模型的构建过程不仅需要学生掌握其步骤，还需要学生能够领悟归纳出其规律。《呼吸与健康生活》一课，学生运动后，每分钟心跳与呼吸的次数增多这一现象入手通过采集数据，将数据转变成柱状图呈现数据的变化，讨论“跳动起来后呼吸为什么会加快”和“跳动后心跳为什么会加快”这两个问题，了解呼吸系统的功能和血液循环系统的功能，并建立保护心脏、保护肺的意识。

2.3 运用概念模型归纳，将零散的知识系统化

建构概念模型，梳理知识间内在关系。概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。建构概念模型可以使学生深入理解基础知识，辨析知识点之间的联系与区别，使知识结构化，同时有利于培养学生的归纳、概括和语言表述能力。例如生物学中的相关概念、由相互联系的不同概念而形成的概念图、流程图等都属于概念模型的类型。通过建构概念模型一方面可以使学生理解相关概念;另一方面有利于培养学生的归纳、概括、语言表述等能力。

设计《食物在身体里的旅行》学习记录单可以建立概念图归纳本节要点，用作为符号模型的概念图来做为一种教学支架，意味着它能够体现为一种支持结构，而这种支持结构能够有效地促进学习者的思维支撑和能力自治，为教学者和学习者提供了一种使用和加工信息的认知支持框架。

3  模型和建模在科学课堂的应用意义

基于模型和建模的科学教学为学生提供了可视的图像或直观、简洁的模型，帮助学生理解和记忆抽象的科学内容;把抽象的概念还原到具体的可感知的形象，增加了课堂教学的直观性，使科学概念更加形象化、具体化，有助于学生理解科学概念的本质，促进学生科学思维的进一步发展。在教学中通过利用模型，学生参与设计、制作模型等科学探究活动，帮助学生正确认识科学现象，能够对科学现象作出正确的分析、解释、说明，建构正确的科学概念。

参考文献：

[1]广州市义务教育阶段小学科学教科版《科学课程标准》

[2]《科学》全日制义务教育课程标准实验教科书（四年级上册），教育科学出版社

[3]皮连生.学与教的心理学（第五版）.上海：华东师范大学出版社，2009，（5）：100-101