培养小学生科学探究过程技能——模型

　　　　 在探究过程中，我们还会遇到许多复杂的、无法直接观察到的事物或现象。这时，我们需要借助模型来解释这些现象。比如用不同颜色的橡皮泥来模拟细胞核和细胞中的各种细胞器（细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构。细胞中的细胞器主要有：线粒体、内质网、中心体、叶绿体，高尔基体、核糖体等。它们组成了细胞的基本结构，使细胞能正常的工作，运转），就可以建立细胞的结构模型。借助于这个模型，人们能够对肉眼无法直接观察到的细胞及其结构产生具体的、直接的感官感知，便于人们认识和掌握。
　　1．小学科学中模型的含义
　　“模型是人们为了某种特定目的而对认知对象所做的一种简化的描述，它舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，但能以简化和理想化的形式去再现描述原型的本质特征；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达”。
　　一般说来，模型主要具有如下基本特点：①对实际认知对象的模仿和抽象；②组成体现认知对象系统中的主要因素：③反映认知对象中主要因素之间的关系。因此，模型具有逼真性，简约性，条理性，当然模型也有局限性。
　　模型是一种科学研究的重要方法。是人们探索求知、获取知识的途径和程序。它体现了科学的理性精神。
　　2．种类
　　（1）物理模型（实物模型）
　　以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。例如，细胞立体结构图，DNA双螺旋结构模型；桃花模型；人体消化系统（见教材）模型等。物理模型的意义在于可通过视觉了解实物的形象，在科学教育中有极大的效用。
　　（2）概念模型
　　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”。例如：植物的一生，动物的生命周期，食物链、食物网，食物金字塔等。概念模型较为抽象。我们在这里讨论的，主要是概念模型。
　　•建立模型在学生学习中的作用
　　在小学科学生命世界部分的教学中，利用模型可以有效地帮助学生掌握科学概念。
　　教学中教师应该如何实施呢？譬如，如何帮助小学生建构“生命周期”这一概念模型呢？
　　（1）生命周期
　　生物都有生命周期，但小学生很难直接观察到任何一种生物的生命周期，这时就需要运用建立模型的手段，来帮助学生认识。教学中如何帮助学生建立“生命周期”这一模型呢？在有的教材中，是这样呈现的：按照植物、昆虫、哺乳动物、人这样的顺序，逐渐建立。首先，在植物生长（2册）这部分内容中，学生初步了解到，一棵玉米的生长，需要经历种子萌发——长成幼苗——幼苗长大——植物开花——结出果实这样几个阶段；接着，在昆虫的生活（4册）这部分内容中，学生开始接触到生命周期这个词汇，知道蝴蝶的一生要经过卵—幼虫—蛹—成虫几个阶段，这就是蝴蝶的生命周期；螳螂的一生要经过卵—幼虫—成虫（无蛹期）几个阶段，这就是螳螂的生命周期。在哺乳动物的繁殖与生长（4册）这部分内容中，学生再次认识到，狗的生命周期是胎儿——幼狗——小狗——大狗这样的过程，同时知道了动物都有自身的生命周期，不同动物的生命周期不同。最后，在人的生长发育（7册）这部分内容中，知道了人也有生命周期，人的一生要经历婴儿期——幼儿期——童年期——青春期——青年期——中年期——老年期这样的过程。再次强化了对生命周期的认识。纵观整个过程，我们可以看出生命周期这一模型的建立，是通过学生在不同年级，学习不同内容的过程中，逐步建立起来的。
　　那么，教师在帮助学生建立这一模型的过程中，应该注意什么呢？
　　初学阶段，（1）应尽量使学生获得丰富的感性认识，可以让学生种植一棵植物（豆子、牵牛花、向日葵），使学生亲自观察到种子发芽、长出幼苗、幼苗长高等过程，可以用文字、图画、照片等形式记录下来，获得宝贵的事实资料。还可以师生共同搜集资料，可以是图片、也可以是视频（经过技术处理的，真实的）。同样，让学生养蚕，也可以获得对蚕这种昆虫的生长过程的认识。（2）在对事实资料的认识基础上，教给学生可以用图示的方法把某种生物的生命周期突出出来，如4册P4-5，加深学生对蝴蝶、蚕、螳螂等昆虫的生长过程所要经历的几个阶段的认识，获得对生命周期的正确理解。
　　巩固阶段，教师帮助学生整合已有的认识，结合一些事实资料，让学生尝试梳理出哺乳动物（猫、狗、兔）的生命周期，并用图示法表示出来。像胎儿——幼狗——小狗——大狗；胎儿——幼猫——小猫——大猫；胎儿——幼兔——小兔——大兔等。这时，教师还应补充一些其他哺乳动物的资料，如老虎、大象、熊猫等，让学生用图示法表示出他们的生命周期，在丰富知识，扩展视野、激发兴趣的同时，加深对生命周期的认识。
　　发展阶段，学生通过初学、巩固阶段的学习，已经基本建立起生命周期的模型，这时结合自己以及家人的生长过程，归纳出人的生命周期（7册）；再从生物体能够生长、繁殖这一特征的视角，综合对植物、昆虫、哺乳动物、人体等生命周期的认识，认识到生物都有生命周期这一规律，使头脑中生命周期的模型更立体，更丰满。
　　值得注意的是，初学阶段与巩固阶段是不同的，巩固不是初学的简单重复。
　　上面的例子中，初学阶段要让学生获得较为充分的事实资料，在此基础上进行分析归纳。教师教给学生用图示的方法表示某种生物的生命周期；在巩固时，则让学生自己尝试用图示法表示某些生物的生命周期，教师只是部分给予指导，比初学高出一个层次。发展阶段则是综合认识，发现规律：生物都有生命周期。可见，初学、巩固和发展三个阶段是由低到高，循序渐进的。
　　总之，要有效进行一个模型建构，教师应该只是提供一定的指导，由学生自己动手动脑进行模型建构。
　　可以说，模型就是在学生原有认知与认知对象之间的一座桥梁，为了成功地搭建好这座桥梁，学生的思维参与发展起了至关重要的作用。因此教师在和学生一起建模的过中，要引导学生积极思维，进行分析、比较、归纳、判断和推理，以思维的主动、深入的参与，达到科学概念的正确建构和探究能力的发展。
　　科学的思维能力各有其特征，有彼此相关联。物质世界的基本形态是通过观察建立的。学生通过观察不仅能提高观察能力，也能帮助学生理解科学知识，提高运用知识的能力。比较往往是建立在观察的基础上，是比较观察复杂的思维能力。学生通过比较可以加深对知识的理解，为应用知识打下基础。分类是按照一种或几种逻辑将事物分类的过程。在分类时要运用描述和比较，确定能代表某些事物的共同本质特征为分类的依据。学生通过分类可以认清事物的属性，也能加深对知识的理解。推理是由一个或几个已知的判断推出一个新的判断的思维形式。学习推理可以指导我们正确进行思维，准确、有条理地表达思想；可以帮助我们运用语言，提高听、说、读、写的能力；可以用来检查和发现逻辑错误，辨别是非，有利于掌握各科知识。通过研究模型来揭示原型（被研究对象）的形态、特征、本质及发展规律的方法称为模型方法。模型具有较高的抽象和概括说平。
　　一般说来，小学生的观察、交流与表达、比较与分类、推理、模型等探究过程技能的发展，都要经历初学——巩固——应用这样一个循序渐进的过程。在科学教育中，教师的教学策略、学生的学习方式对小学生思维能力的发展有着重要的影响。教师在教学中应该了解学生的特点及已有水平，设计适合学生技能发展的活动，从直接的教；到部分地教、部分放手；再到只是给与必要提示、基本放手。教师的作用逐渐减弱，学生的主体作用逐渐加强，从被动接受到逐步发挥主体作用。在亲历探究学习的过程中，学生的探究过程技能逐渐得到培养和发展，从而使学生的思维能力得到提高。
　　【想一想，写一写】
　　1．举例说明在科学教学中，如何帮助小学生建构某一概念模型。