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题目中有两个关键词——模型和思维。
什么是模型?
模型是人们为了某种特定目的而对研究对象所做的一种简化的描述,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。在小学科学教学中,大到浩瀚宇宙,小到各种微粒,有些科学现象和规律既抽象又复杂,科学研究中人们通过一定的科学方法,建立一个适当的模型来代替和反映客观对象,并通过研究这个模型来揭示客观对象的本质特征及规律。
什么是思维?
在《义务教育科学课程标准(2022年版)》指出:科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式,主要包括模型建构、推理论证、创新思维等。模型建构体现在以经验事实为基础,对客观事物进行抽象和概括,进行模型建构,运用模型分析解释现象和数据描述系统的结构关系及变化过程。
因此,模型是借助实物或其他形象化手段,使内隐的思维“可视化”。在小学科学探究教学中,通过实物建模、图像建模、视频建模、思维建模等科学方法,搭建“脚手架”,跨越最近发展区,解“思维”之难。指导学生掌握并应用模型法,可以有效促进知识体系建构,发展抽象逻辑思维,培养学生的科学核心素养。
接下来以四年级上册第一单元第四节《我们是怎样听到声音的》一节的教学设计为例,浅谈模型支架构建的高效课堂。
《我们是怎样听到声音的》一节是《声音》单元的第四课,是在对声音的产生原理以及声音的传播方式的探究之后,对我们怎样听到声音的进行研究,这是基于前面几课探究的延续和深化。
前几节课的探究学习为这一节课的展开做好了充分的知识准备。但对于“我们是怎样听到声音的”这一探究主题,学生缺乏直观的认识和体验,缺乏细致地观察和剖析,总体而言,比较抽象,应用模型支架可以构建高效课堂。
基于以上的教材和学情分析,本节课的教学设计思路为:首先通过摇藏起来的铃铛,在看不见物体的情况下,提出问题“看不见物体,我们是怎样听到声音的?”引出人体结构——耳朵,随后认识了解耳的结构、预测各部分功能、探究各部分功能、体验、确定各部分功能,最后联系各部分功能解释“我们是怎样听到声音的?”的科学原理,并应用科学知识于生活中,形成爱护耳朵、保护听力的健康意识和习惯。
耳朵,作为生物结构,平时我们对它缺乏细致地观察和剖析,教材中的平面图也难以真正让学生体悟到耳朵的结构与功能。为了构建高效课堂,突破思维局限,我在课堂的各个环节创建模型支架,如图所示,根据教学环节进行排序。
首先是耳的结构及作用初探,教师提供不可拆解的耳朵整体模型和可以拆解的耳朵乐高模型,学生通过观察、触摸、分解能够直观认识耳的各部分结构,观察时间结束后,用耳的各部分结构贴纸,在记录单上拼出耳朵的平面结构模型,通过观察较难的三维立体组装,解决了较简单的平面结构拼图,实物模型在一定程度上节约了学生凭空想象的时间,降低了学生的思维难度,随后根据自己拼出的耳朵平面结构模型进行功能初探,自己建构的平面图像模型,更直观,思路更清晰地能够把关注点放在后续的功能预测上。
预测完功能后,由外到内,首先开始体验耳郭的作用,通过捂住耳郭(无耳郭)、打开耳郭、增大耳郭(用手拉模拟耳郭、加一个喇叭),在比较中思考耳郭的功能,然后用更大更长的纸喇叭再次验证耳郭的功能。通过纸耳郭、大纸耳郭的模型建构,锻炼了学生比较、推理的科学思维,学生能够清晰地体会到耳郭收集、放大声音的功能。
再往里,探究耳郭形状与功能的关系,以及体验外耳道的作用。
构建倒黄豆的类比模型,思考类比模型中黄豆、漏斗、量筒各部分模拟的结构?通过游戏探究直筒型、喇叭型形状对耳郭收集声音信号功能的影响,体会结构决定功能的重要意义。在类比模型的游戏体验中,量筒静而黄豆动,随后声音信号顺利进入,学生能够在动态活动中感受到外耳道的功能——通道作用。