浅析思维型课堂中模型构建的重要性——以《食物的旅行》为例

浅析思维型课堂中模型构建的重要性——以《食物的旅行》为例

孙燕芳

常州市新北区龙虎塘实验小学

摘要：模型建构是指通过具象化的方式来描述和阐述概念、过程或理论的方法。在小学科学思维型教学中，模型建构被广泛应用于帮助学生理解抽象的科学概念，培养学生的观察、分析和推理能力，提高学生对科学知识的掌握和应用水平。模型建构既是科学的探究方法，也是科学的探究内容。本文将从模型建构的定义、模型建构科学思维的培养策略，以及如何将模型建构应用于小学科学的教学中进行介绍。

关键词: 科学思维；培养策略；模型构建；小学科学

一：模型构建的定义

随着教学理念的不断更新和教学技术的不断发展，模型建构已逐渐成为小学科学教学中的一种重要教学方法[1]。模型建构是指利用各种手段和材料，将知识、理论或现象等抽象的事物转化为具体的表现形式，以便使学生更好地理解和掌握。在小学科学教学中，模型建构的应用可以帮助学生观察和理解一些复杂难懂的科学概念与规律，引导学生亲历科学探究的过程，促进学生对比分析、演绎推理、归纳总结、批判性、逻辑性等科学思维能力的培养，提高学生的科学核心素养。在小学科学实际教学中，模型的建构包括借助实物、数学、图表等方法，建构物理模型、数学模型、概念模型等。

二：模型构建科学思维的培养策略

（1）挖掘生活实例，在真实情境中丰富原型认识的素材
小学阶段的学生还处于形象思维向抽象思维的过渡阶段。模型教学要遵循学生的认知发展规律，从形象的真实生活现象出发，让学生先形成一个感性的认识。由于学生对情境的熟悉程度会影响学生的模型建构，所以在对情境的选择上要本着先贴近学生生活、现象明显的原则，然后再逐渐过渡至学生较为陌生的情境[2]。教师要注重情境问题教学，在带领学生解决不同类型情境问题的过程中，强化学生对建模过程的认知。要善于挖掘出生活中常见的可以制作模型的实验活动，且可通过演示实验、学生实验、借助多媒体展示等多种方式呈现。此外，挖掘的生活实例要具有典型性，有利于学生在面对陌生的情境问题时，头脑中有可用来类比的熟悉情境。
（2）类比推理完善学生的建模思维
授之以鱼不如授之以渔，在该过程中，学生要从科学的角度理解陌生情境。虽然在解决熟悉的情境问题时，类比相似情境不是建构模型的必要环节，但其仍然有着帮助学生快速理解情境、丰富学生建模思维的作用。因此，教师在带领学生建构模型以解决生活问题时，要有意识地引导学生类比相似情境，培养学生类比相似情境的意识。

（3）利用冲突，修正模型，深化认识，有意培养学生的模型检验意识
在该过程中，教师要带领学生反思建模过程,要带领学生反思建模过程各个环节的完整性和正确性，尤其要检验是否对生活原型进行了正确、合理地表达，抽象出的模型是否与情境中的原型一致，建构的模型是否能解释说明真实的生活情境，从而抽象概括出概念等。
（3）运用模型，理解更多抽象概念
学生建立出模型后，运用模型就可以解释说明本课中具体生活情景中的问题了,因此这里要引|导学生进行有逻辑的思维表达。首先要表达清楚从模型体现了怎样的现象，其次表达清楚模型与原型的关系，最后概括结论生活中的原型也应当具备怎样的实际情况。当学生进行了这样的思维外显化的表达后就能理解抽象概念的含义[3]。

三：模型建构在科学教学实践中具体应用——以《食物的旅行》为例

消化系统模型适用于小学三年级学生，模型展示了消化系统的器官、消化与吸收的顺序，帮助学生了解各消化系统主要器官的结构与功能，了解食物的消化历程。消化模型的使用将人体盲盒外显化，学生借助模型描述当天摄入的不同食物的消化路径，描述主要器官的形态结构特征与功能，下面请看教学案例。

【教学活动】

（1）情景创设

同学们，昨天课后服务结束后，我们班小秦同学非常饿，就吃了他最喜欢的炸鸡腿。可是，这一吃却遇到了麻烦。不信，我们一起去瞧一瞧。（播放视频）

【该环节设置真实情景，引出核心问题。学生都有过放学后饥饿的经历，同样的经历更能唤起共鸣。视频里的小朋友在吃鸡腿后先被呛到后被噎住，然后剧烈运动胃疼，最后肚子痛。视频中小朋友吃饭时的突发状况，学生都遇到过，究竟为什么会这样，他们并不清楚，该真实情境的创设可以唤起学生的探究兴趣】

（2）研究消化器官

第一关：进食道

1.你们有没有遇到过这样的情况？为什么会被呛到呢？

预设：喝水被呛，吃饭被呛......

2.接下来我们通过模拟实验来探究一下

师介绍模型1，学生操作，汇报

模型1

3.是的，当我们吃东西的时候会厌软骨盖住气管，让食物顺利进入食道。如果会厌软骨没有盖住气管，会怎么样？所以，你觉得为什么会被呛到？

4.在这里你要给小秦同学什么建议呢？

在大家的帮助下，食物顺利通过第一关。但是，我们身体上还有很多关卡，今天这节课，我们就跟着食物来一次人体大闯关。

第二个：过食道

1.小秦同学怎么了？为什么会这样？

预设：吃的快，吃的急

2.是的，吃的快，急会导致吃进去的食物过大，那么大小不同的食物谁更容易通过食道呢？我们通过模型

2来感受一下。

模型2

学生实验感受，交流汇报

看来同学们的猜测是对的，食道其实是一条由肌肉组成的通道，起运输的作用。刚刚同学们按压食物运动的过程就是食道通过蠕动推动食物向下运动的过程，当食物过大或过多时，蠕动就会变慢，从而被噎住。

4.在这里，你要给小秦同学什么建议呢？

【设计意图：通过发现问题，然后解决问题，到验证猜测，最后，交流分享提出建议。整个过程学生是活动的主体，并且将科学核心素养中的科学思维，探究过程，以及态度责任付诸实践。气管食道结构模型的应用让学生更加清晰的认识到吃饭时会被呛到，噎到的原因】

第三关：胃，你好啊

1.小秦同学为什么会捂住腹部的左上方？是什么原因导致的呢？

2.饭后剧烈运动时，胃是什么状态呢？我们来看一个模拟实验。（模型3）

模型3

3.学生观看并汇报现象

4.请同学们赶快给小秦同学点建议吧

【设计意图：人体是一个暗箱，我们无法看到内部的情况，为了克服这一难题，通过用装了食物的气球模拟胃，将饭后剧烈运动时胃的变化可视化，从而克服难点，强烈的视觉冲击会给学生带来更大的震撼，从而明白饭后不能马上运动的奥秘】

第四关：消化油脂

1.他又怎么了？为什么会这样？

2.在我们人体中，消化油脂的消化液是谁呢？请同学们阅读资料，找到它。

3.不同油量时，胆汁处理的效果如何？

学生实验并汇报

在大家的帮助下，食物终于闯关成功。接下来我们通过一个视频来回顾一下食物的闯关历程。

【设计意图：该环节学生通过实验感受胆汁的变化，小学生明白胆汁的作用以及为什么不能过量食用油炸食品的原因】

二、如何保护消化器官

1. 同学们，为了使食物下次闯关顺利，我们应该养成什么样的饮食习惯保护我们的消化器官呢？

四．结语

科学思维的四个要素包括模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新，这些共同构成了科学思维的核心。模型建构可以帮助我们解读复杂世界，科学推理将事实与结论相连接起来,科学论证则提供了验证和确认观点的方法，质疑创新推动着科学的进步。掌握这些要素，能够帮助学生更好地理解科学的本质，培养探究和创新能力。在未来的科学研究和问题解决中，模型建构的应用在科学思维中会发挥越来越重要的作用，促进人类社会的进步和发展。

参考文献：

[1]赵萍萍,刘恩山.科学教育中模型定义及其分类研究述评[J].教育学报,2015(1):46-53.

[2]任晓莉,王传松.指向科学思维的小学科学模型建构的策略研究[J].新教育时代电子杂志（教师版）,2021(12):68.

[3]何美,裴新宁.科学教学中的建模活动:若干概念与研究主题[J].全球教育展望,2009(259):82-86.