徐玉輝

〔摘? ? 要〕? 模型建構(gòu)作為《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中科學(xué)思維核心素養(yǎng)的重要組成部分，對(duì)學(xué)生的思維發(fā)展有著重要的作用和價(jià)值。本文基于《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》一課的課堂實(shí)踐，精心重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，通過“暴露原始模型、修正模型偏差、深化模型理解、鞏固模型認(rèn)知”的模型建構(gòu)流程，幫助學(xué)生突破認(rèn)知障礙，有效建構(gòu)神經(jīng)傳遞概念模型，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；科學(xué)思維；模型建構(gòu)

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 11? ? 034-036

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確指出，科學(xué)課程要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任等方面，其中科學(xué)思維是從科學(xué)的視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證和創(chuàng)新思維等。模型建構(gòu)被首次明確為新課標(biāo)中科學(xué)思維核心素養(yǎng)的重要組成部分，對(duì)學(xué)生的思維發(fā)展有著重要的作用和價(jià)值。

模型作為一種認(rèn)識(shí)手段和思維方式，是科學(xué)概念形成過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一，模型建構(gòu)的過程是思維與行為相統(tǒng)一的過程。因此，在科學(xué)課程學(xué)習(xí)中將模型建構(gòu)視作一種認(rèn)識(shí)手段，讓學(xué)生在活動(dòng)中體驗(yàn)建模的思維過程，有利于幫助學(xué)生化抽象為形象，化復(fù)雜為簡單，有助于科學(xué)概念的建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展。本文以教科版五年級(jí)上冊《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》一課為例，就如何建構(gòu)神經(jīng)傳遞概念模型進(jìn)行一些探討。

一、教材分析

《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》一課，教材編排了三個(gè)版塊，分別是聚焦、探索和研討。聚焦版塊拋出三個(gè)問題，旨在激發(fā)學(xué)生對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)探究的興趣；探索版塊包括“做個(gè)接乒乓球游戲”和“了解身體是如何聯(lián)絡(luò)的”兩個(gè)活動(dòng)，前者旨在通過體驗(yàn)活動(dòng)感受腦和神經(jīng)是如何工作的，后者旨在讓學(xué)生通過自主閱讀修正認(rèn)知偏差，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)人體對(duì)外界信息或刺激做出反應(yīng)的神經(jīng)傳遞過程；研討版塊設(shè)置了三個(gè)問題，旨在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到神經(jīng)系統(tǒng)的重要性及保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的方法。

人體的各種感官接收信息后是如何分析處理這些信息并對(duì)其做出反應(yīng)的，這是一個(gè)非常抽象的過程，對(duì)五年級(jí)的學(xué)生來說難度很大。如果按照教材編排的內(nèi)容和順序進(jìn)行常規(guī)教學(xué)，學(xué)生除了擁有豐富的游戲體驗(yàn)外，更多的是在進(jìn)行書面與口頭的表達(dá)探究，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃厚，而且有效建構(gòu)神經(jīng)傳遞概念模型這一課堂教學(xué)目標(biāo)也是很難實(shí)現(xiàn)的。這樣的教學(xué)顯然難以達(dá)到《課程標(biāo)準(zhǔn)》理念下的核心素養(yǎng)要求，學(xué)生的能力發(fā)展也會(huì)被框定在資料閱讀和概念灌輸?shù)姆秶鷥?nèi)。

二、創(chuàng)新定位

《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：新課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)要基于大概念教學(xué)的理論，著眼學(xué)習(xí)進(jìn)階理念設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。《身體的“聯(lián)絡(luò)員”》一課可以立足這樣的視角重構(gòu)教學(xué)過程，活動(dòng)設(shè)計(jì)指向“知道只有器官、神經(jīng)的協(xié)同工作才能準(zhǔn)確完成任務(wù)”這一大概念。以投擲沙包游戲?yàn)榛顒?dòng)載體，重點(diǎn)指向神經(jīng)傳遞概念模型的建構(gòu)過程，從而幫助學(xué)生更好地理解人體接收信息后是如何對(duì)其做出反應(yīng)的。

概念模型的建構(gòu)是一個(gè)以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，并且不斷修正與逐漸深化的過程。因此，在模型建構(gòu)之前，要充分喚醒學(xué)生的原有經(jīng)驗(yàn)。故而，本課教學(xué)可以按照“親歷活動(dòng)，暴露原始模型—自主閱讀，修正模型偏差—梯級(jí)實(shí)驗(yàn)，深化模型理解—習(xí)題辨析，鞏固模型認(rèn)知”的步驟展開，從而幫助學(xué)生初步建構(gòu)起人體“接收信息—傳入神經(jīng)—神經(jīng)中樞—傳出神經(jīng)—做出反應(yīng)”的神經(jīng)傳遞概念模型（如圖1）。

三、過程設(shè)計(jì)

（一）親歷活動(dòng)，暴露原始模型

模型建構(gòu)教學(xué)的開始，應(yīng)該是借助情境或活動(dòng)認(rèn)識(shí)現(xiàn)象與問題，它是保證教學(xué)能夠有效開展的前提。在此過程中，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)情境或者引導(dǎo)學(xué)生親歷活動(dòng)，以此呈現(xiàn)某種現(xiàn)象或提出相關(guān)問題，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析，對(duì)問題進(jìn)行思考，以此形成自己的最初想法或假設(shè)，并且通過文字、表格、圖畫等方式構(gòu)建一個(gè)包含自己想法與觀點(diǎn)的原始模型。

喚醒學(xué)生的原始模型是展開模型建構(gòu)活動(dòng)的基礎(chǔ)，而學(xué)生的原有認(rèn)知常常以“習(xí)慣”“觀念”等表現(xiàn)形式存在，并且具有較強(qiáng)的隱蔽性和頑固性，不在特定情境中往往很難被喚醒與暴露。而判斷模型建構(gòu)目標(biāo)是否有效達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵在于教學(xué)能否改變學(xué)生的原始錯(cuò)誤模型。怎樣的教學(xué)氛圍才能鼓勵(lì)學(xué)生將自己的原始概念模型暴露于眾呢？筆者認(rèn)為，教師干擾得越少，學(xué)生暴露出來的原始概念模型就會(huì)越多。因此，讓學(xué)生親歷活動(dòng)并借助學(xué)習(xí)單及時(shí)思考記錄是暴露原始概念模型的重要手段。

教學(xué)伊始，教師出示投擲沙包的游戲材料和規(guī)則，學(xué)生馬上分組開展游戲，記錄、展示得分情況并完成學(xué)習(xí)單的思考問題。身體的哪些器官直接參與了投擲沙包這個(gè)活動(dòng)？它們的作用可能是什么？這些器官參與該活動(dòng)的先后順序是怎樣的？因?yàn)閷W(xué)生剛剛體驗(yàn)過這個(gè)活動(dòng)，所以原有認(rèn)知很快就能被喚醒并充分暴露。絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為直接參與這個(gè)活動(dòng)的器官有眼睛、腦和手等，其中眼睛負(fù)責(zé)瞄準(zhǔn)位置，腦負(fù)責(zé)指揮，手負(fù)責(zé)做出扔沙包的動(dòng)作，它們參與活動(dòng)的先后順序是眼睛、腦和手。但是也有少數(shù)學(xué)生認(rèn)為是腦控制眼睛去瞄準(zhǔn)位置，然后指揮手扔沙包，它們參與活動(dòng)的先后順序是腦、眼睛、手。學(xué)生關(guān)于投擲沙包這個(gè)活動(dòng)中神經(jīng)傳遞的原始概念模型主要包括眼睛、腦、手和腦、眼睛、手兩種，但是，對(duì)于這些器官之間是如何進(jìn)行信息傳遞的認(rèn)識(shí)是模糊不清甚至是空白的。

（二）自主閱讀，修正模型偏差

維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論指出，學(xué)生的發(fā)展存在兩種水平：一種是學(xué)生現(xiàn)有的水平，即獨(dú)立活動(dòng)時(shí)所能達(dá)到的解決問題的水平；另一種是可能發(fā)展的水平，也就是通過學(xué)習(xí)可獲得的水平。兩者之間的差距就是最近發(fā)展區(qū)。教師的教學(xué)應(yīng)立足于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生提供“跳一跳也能夠得著”的學(xué)習(xí)內(nèi)容，發(fā)揮其潛能，超越其最近發(fā)展區(qū)而達(dá)到下一發(fā)展階段的水平。而學(xué)習(xí)支架是與最近發(fā)展區(qū)密切相關(guān)的腳手架，恰好可以有效幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)發(fā)展水平的提升。為此，教師根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)幫助學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架對(duì)其發(fā)展是最有效的。學(xué)習(xí)支架的選擇包括但不限于結(jié)構(gòu)性材料、音視頻、文字資料等。

在模型建構(gòu)活動(dòng)中，必須基于學(xué)情考慮學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。過于簡單的模型建構(gòu)活動(dòng)，無法激發(fā)學(xué)生的思考，而難度過大會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。小學(xué)生的模型建構(gòu)多數(shù)是在背景知識(shí)清晰的情況下進(jìn)行的，對(duì)于抽象的、學(xué)生不熟悉的事物，教師應(yīng)當(dāng)提供學(xué)習(xí)支架幫助學(xué)生抓住原型的本質(zhì)屬性，從而修正和完善原有的模型偏差。

學(xué)生的原始概念模型互相產(chǎn)生了沖突，或者對(duì)神經(jīng)傳遞的過程模糊不清，這正是模型建構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵。到底哪一種觀點(diǎn)才是正確的呢？學(xué)生內(nèi)心失去平衡，充滿渴望，試圖尋找方法解開疑惑。但是，對(duì)于五年級(jí)學(xué)生來說，投擲沙包過程中，除了接收信息的眼睛和做出反應(yīng)的手是熟悉和直觀的，除此以外的部分都比較陌生和抽象。此時(shí)，教師給每個(gè)學(xué)生提供人體神經(jīng)傳遞的閱讀資料作為學(xué)習(xí)支架，資料內(nèi)容主要包括神經(jīng)的種類和作用，以及眼睛、腦等器官在神經(jīng)傳遞過程中的功能，幫助學(xué)生抓住各結(jié)構(gòu)的本質(zhì)屬性，再通過小組合作完成投擲沙包活動(dòng)中神經(jīng)傳遞概念模型的修正。同時(shí)，學(xué)生在小組討論交流的過程中產(chǎn)生的思維碰撞也有利于模型的正確建構(gòu)。

（三）梯級(jí)實(shí)驗(yàn)，深化模型理解

神經(jīng)傳遞概念是比較抽象且難以理解的，對(duì)于以形象思維為主、抽象思維欠缺的五年級(jí)學(xué)生來說具有一定的難度。而且由于每個(gè)學(xué)生的知識(shí)積累和經(jīng)驗(yàn)不同，在經(jīng)歷相同的活動(dòng)后，對(duì)神經(jīng)傳遞概念模型的理解也會(huì)存在一定差異。實(shí)際上，概念的學(xué)習(xí)是一個(gè)由抽象到直觀的過程，概念的建立也都要經(jīng)歷初級(jí)表象到深層理解的過程，學(xué)生只有經(jīng)過多層次的體驗(yàn)感悟和思考活動(dòng)，才能一步步加深對(duì)概念的理解。

學(xué)生借助學(xué)習(xí)支架，通過討論交流完成了神經(jīng)傳遞概念模型的初步建構(gòu)，但對(duì)模型的理解能力還不足，所以這并不代表模型建構(gòu)活動(dòng)的結(jié)束。教學(xué)活動(dòng)中，教師必須抓住概念模型的轉(zhuǎn)化契機(jī)，多側(cè)面、多角度地為學(xué)生創(chuàng)造合適的理解情境，提供豐富的表象啟發(fā)學(xué)生對(duì)模型的理解，讓學(xué)生在參與模型體驗(yàn)的同時(shí)，感悟知識(shí)的本質(zhì)，積累思維和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，形成和發(fā)展核心素養(yǎng)。

為此，教師設(shè)計(jì)了三項(xiàng)梯級(jí)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)一為閉眼投擲沙包，實(shí)驗(yàn)二為單眼投擲沙包，實(shí)驗(yàn)三為雙眼正常投擲沙包。通過三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的連續(xù)開展，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)其他條件相同時(shí)，雙眼正常投擲的命中率最高，閉眼投擲沙包的命中率最低，旨在讓學(xué)生理解神經(jīng)傳遞概念模型中任何一個(gè)結(jié)構(gòu)缺失或者遭受損傷都會(huì)影響任務(wù)的完成，借此深化學(xué)生對(duì)該模型的理解，從而初步構(gòu)建“器官、神經(jīng)的協(xié)同工作才能準(zhǔn)確完成任務(wù)”這一核心概念。

（四）習(xí)題辨析，鞏固模型認(rèn)知

能夠運(yùn)用模型進(jìn)行分析、解釋、遷移其他相關(guān)現(xiàn)象，描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、關(guān)系和變化過程，是模型建構(gòu)重要的一環(huán)，也是思維發(fā)展的重要過程。因此，概念模型建構(gòu)完成并不代表模型建構(gòu)活動(dòng)的結(jié)束。在概念模型建構(gòu)完成后，要引導(dǎo)學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位，利用剛才建構(gòu)的模型去分析解釋相關(guān)現(xiàn)象，借此鞏固對(duì)模型的認(rèn)知（如圖2）。

學(xué)生理解了神經(jīng)傳遞概念模型中“各結(jié)構(gòu)協(xié)同工作才能準(zhǔn)確完成任務(wù)”這一概念后，教師需要設(shè)計(jì)一些相關(guān)習(xí)題來鞏固學(xué)生的模型認(rèn)知，這類習(xí)題可以幫助學(xué)生認(rèn)清概念的內(nèi)涵和外延。教師出示習(xí)題，讓學(xué)生思考病例可能是因?yàn)樯窠?jīng)傳遞過程中的哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題才導(dǎo)致該現(xiàn)象的發(fā)生。學(xué)生結(jié)合先前理解的神經(jīng)傳遞概念模型，不難發(fā)現(xiàn)習(xí)題中的病例1是傳出神經(jīng)損傷導(dǎo)致腦發(fā)出的指令難以傳達(dá)到手。相比病例1，病例2的情況更為復(fù)雜，對(duì)學(xué)生運(yùn)用模型分析和解釋現(xiàn)象的要求更高。但也有部分學(xué)生借助該模型分析得出病例2存在兩種損傷情況，第一種是傳入神經(jīng)受損，導(dǎo)致手接收到的信息無法傳遞給腦。第二種是腦損傷，導(dǎo)致信息傳遞到腦后，腦無法處理并做出指令。習(xí)題辨析這一活動(dòng)能夠很好地讓學(xué)生運(yùn)用理解的模型分析、解釋現(xiàn)象，對(duì)模型的認(rèn)知也在不斷鞏固和深入。

在概念模型建構(gòu)教學(xué)中，應(yīng)注重經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)，暴露原始模型，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平提供學(xué)習(xí)支架，突破模型建構(gòu)的難點(diǎn)，在促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念模型深入理解和鞏固的同時(shí)，發(fā)展科學(xué)思維，促成核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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