借助模型建构概念

张慧敏

对科学教师而言，生命科学领域内容的教学一直很棘手，一是因为很多内容受学习条件、教学环境及教学时间的限制，难以让学生在课堂上进行直接观察和深入探究；二是因为有些概念比较抽象，相关知识较为枯燥、乏味，学生学习的兴趣和效率不高。如何开展有效的课堂教学并引导学生形成科学的概念和认识呢？笔者认为，借助模型建构概念是一种易于小学生接受和理解的重要方法。

模型是根据已知的事实建立的，是对研究对象简洁、仿真的表述。模型既是认识手段，也是认识的直接对象。借助模型开展教学，不仅可以将陌生的、非直观和不确定的事物及思想转换为熟悉的、直观的、确定的东西，从而形成科学概念和认识，还能使抽象的理论和知识具体化、丰富化，帮助我们更深刻、更直观地把握研究对象的本质和特征。

一、实物模型——概念建构的支撑点

感性认识不足，是学生学习和理解科学概念的主要障碍。对于生命科学领域以观察为主要学习方式的课来讲，观察对象形成了学生获取感性认识的学习环境，是形成科学概念的支撑点。但是，很多内容所涉及到的观察对象学生无法在课堂上直接观察，教师除了采取让学生课外观察这一策略外，提供实物模型也是一种很好的教学方法。

例如三年级《生物大家族》单元的教学中，要让学生比较蜻蜓与麻雀、鲫鱼和青蛙、壁虎与小猫，找出它们的异同点，进而归纳出昆虫、鸟类、鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类六大类动物的特征。这些概念的形成，显然需要通过观察和比较，使学生在充分获得感性认识的基础上完成。《教学参考书》更是建议：教师应该设法提供更多的直观材料，方便学生观察比较。比如提供蜻蜓、麻雀、壁虎的实物标本，备好活体鲫鱼、青蛙、小猫，也可以准备一些图片、影像资料，甚至可以在确保安全的前提下将学生带出教室直接观察。

可实际情况是，大多数教师在课堂教学中都是给学生提供图片和影像资料进行观察。的确，多媒体技术给教学带来了极大的方便，但也存在一些弊端，比如观察不够全面、细致和直观，观察效果不尽如人意，进而导致概念建构存在一定障碍。为了让学生获取更多感性认识，帮助他们更好地建构科学概念，我们学科教研组向学校申请了一笔经费，除了购买一些标本外，还购买了一些实物仿真模型，如小白兔模型、麻雀模型、小猫模型、恐龙模型等。进行该单元教学时，教师给学生展示标本和实物模型，学生的学习兴趣立刻被激发出来，他们在认真观察、比较的过程中，很容易就总结出了六大类动物的特征。

夸美纽斯认为：“一切知识都是从感官知觉开始的，一切知识都不应该根据书本的权威去灌输，要尽量利用感官去施教。”在缺乏实物的观察课上，要使学生用感官获取大量的感性认识、更好地掌握科学概念，使用实物模型就是很好的选择，因为它能够创造一个符合教学需求的学习环境，促进学生探索事物、挖掘问题、思考问题和解决问题，给科学概念的建构提供一个较为理想的支撑点。

二、图表模型——概念建构的支架

如果说观察是科学概念形成的前提，是认识的感性阶段，那么比较就是理性认识的开端，也是科学概念形成的主要方法。生命科学领域中，有许多观察、实验、测量活动都涉及到比较数据。数据的价值就在于真实地呈现事实，为科学概念的建构提供证据、奠定基础。

教师必须重视数据的收集与分析，让学生学会用数据说话。小学生的抽象思维水平还不高，仍处于从具体运算到形式运算的过渡阶段，有时很难通过比较数据发现规律，这就需要教师将数据转化成直观的图表。图表就是形象化的理论模型，图表模型可以为学生概念转变搭建一个支架，帮助学生从中发现规律，顺利形成相应的科学概念。

我在执教六年级《代代相传的特征》一课时，要求学生分组观察同学的相貌特征并记录下相关数据，然后将数据输入到事先设计好的表格中，自动生成条形统计图（如图1所示）。这样，学生就对班级同学的相貌特征调查情况一目了然，从而有效地建构起了遗传这一概念。

我在执教《我们在成长》一课时，将学生几年来身高和体重的数据绘制成曲线图（如图2所示）。这样，学生就对自己近几年的身高和体重变化有了直观的认识，进而对青少年身体生长发育的规律有了一定的了解。

在执教《植物长大了》《蚕幼虫体长变化》《不同的土壤对植物生长的影响》等内容时，有效引入图表模型能丰富学生的感性认识，促进学生认识事物的本质，开拓他们的探究思路，帮助他们建构正确的科学的概念。

三、演示模型——揭示科学概念的本质

小学科学教材中有些内容是不能直接感知的，需要教师引导学生反复感知，或研究相关事物的外部信息，抓住推理的突破口，间接推断出事物的内部构造和机理，并在头脑中加以再造想象，这一过程又称作“解暗箱”。

生命科学领域的许多课都有体现“解暗箱”的过程。对于此类课，教师除了提供图片、视频等有关资料辅助教学之外，还可以通过建立演示模型来揭示事物的本质，帮助学生建构科学概念。

如四年级《呼吸与健康》一课，要求学生认识呼气和吸气与胸廓的变化有关，教材的活动设计是这样的：先让学生尝试平静呼吸和深呼吸，再把手放在胸部感觉身体的变化，最后测量深吸气和深呼气时的胸围，通过比较测量数据，让学生认识到呼吸时胸腔有扩张收缩的起伏变化。

该设计通过体验和测量活动，使学生认识到呼气和吸气时胸廓的确发生了变化，但到底发生了怎样的变化，学生只能想象。但是，学生对呼吸的本质还是没有理解，怎样帮助他们认识呼吸的本质呢？

教师可以用演示模型来“解暗箱”，利用塑料饮料瓶、Y形玻璃管、气球、橡胶塞等材料制作一个肺呼吸模型（如图3所示），模型可以很好地解释吸气和呼气时身体发生的变化。

塑料饮料瓶模拟胸腔，Y形玻璃管模拟气管和支气管．2个小气球分别模拟肺，瓶子底部固定一块比较大的气球皮模拟横隔肌。

当向下拉气球薄膜（横膈肌）时，与Y形管相连的气球（肺）会变大，说明肺吸入了气体；向上推气球蒲膜（膈肌），与Y形管相连的气球（肺）会变小，说明肺呼出了气体。用手捏塑料瓶，与Y形管相连的气球（肺）会变小，说明肺呼出了气体；松开塑料瓶，与Y形管相连的气球（肺）会变大，说明肺吸入了气体。

该模型不仅可以模拟膈肌的变化与呼吸的关系，还可同时模拟胸廓的变化与呼吸的关系，将呼吸的本质揭示出来。这样，学生不仅可以观察到呼气和吸气时胸廓会发生变化，还可以搞清楚呼气和吸气时胸廓为什么会发生这样的变化。演示模型的使用深化了学生的认识，轻松地帮他们建构起了呼吸的概念。

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