科學(xué)課程地球模型教學(xué)案例與設(shè)計(jì)引言2022版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確將"模型建構(gòu)"列為科學(xué)探究的核心方法之一，強(qiáng)調(diào)"通過模型理解抽象概念、解釋自然現(xiàn)象"是學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的關(guān)鍵路徑。地球科學(xué)作為科學(xué)課程的重要領(lǐng)域，其研究對象（如地球形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)動規(guī)律）具有空間尺度大、抽象性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)講授式教學(xué)難以突破學(xué)生的認(rèn)知障礙。地球模型教學(xué)以"具象化抽象概念、可視化空間關(guān)系"為核心，通過設(shè)計(jì)-制作-應(yīng)用的探究流程，幫助學(xué)生建立"地球系統(tǒng)"的科學(xué)觀念，培養(yǎng)"空間推理""證據(jù)意識"等核心素養(yǎng)。本文結(jié)合小學(xué)中高年級科學(xué)課程案例，探討地球模型教學(xué)的設(shè)計(jì)原則、實(shí)施策略與評價(jià)方法。一、地球模型教學(xué)的設(shè)計(jì)原則地球模型教學(xué)需遵循"科學(xué)性""主體性""進(jìn)階性""融合性"四大原則，確保教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的統(tǒng)一。1.科學(xué)性原則：模型的"真"與"簡"平衡模型是對真實(shí)事物的簡化表征，但必須保留核心科學(xué)特征。例如，地球儀模型需準(zhǔn)確呈現(xiàn)"地軸傾斜""經(jīng)線緯線的分布""海陸比例"等關(guān)鍵要素，避免"天圓地方""地球是平面"等錯誤認(rèn)知的強(qiáng)化。同時(shí)，模型的復(fù)雜度需適配學(xué)生年齡：小學(xué)中年級可采用"蛋殼-蛋白-蛋黃"的雞蛋類比模型（簡化地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)），高年級則可制作"可旋轉(zhuǎn)地球儀"（加入自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)功能）。2.主體性原則：學(xué)生的"做"與"思"融合模型教學(xué)的核心是"學(xué)生主動建構(gòu)"，而非教師"演示灌輸"。需讓學(xué)生參與"問題提出-模型設(shè)計(jì)-材料選擇-制作調(diào)整"的全流程，例如在"地球形狀"教學(xué)中，學(xué)生需自主設(shè)計(jì)"船帆消失實(shí)驗(yàn)"（用乒乓球模擬地球，用鉛筆模擬船帆），通過觀察"船帆從下到上消失"的現(xiàn)象，推理"地球是球形"的結(jié)論。3.進(jìn)階性原則：從"具象"到"抽象"的梯度設(shè)計(jì)學(xué)生對地球的認(rèn)知遵循"感知-表象-概念"的發(fā)展規(guī)律，模型設(shè)計(jì)需體現(xiàn)層級遞進(jìn)：低年級（3-4年級）：以"實(shí)物類比"為主（如用橘子模擬地球自轉(zhuǎn)、用手電筒模擬太陽光照）；中年級（5年級）：以"結(jié)構(gòu)模型"為主（如分層黏土模型展示地殼、地幔、地核）；高年級（6年級）：以"功能模型"為主（如可轉(zhuǎn)動地球儀結(jié)合燈光演示晝夜交替）。4.融合性原則：多學(xué)科知識的"交叉"與"應(yīng)用"地球模型教學(xué)需打破學(xué)科壁壘，融合數(shù)學(xué)（測量、比例）、地理（方位、坐標(biāo)）、技術(shù)（工具使用）等內(nèi)容。例如，制作"等高線地球模型"時(shí)，學(xué)生需用刻度尺測量山體高度（數(shù)學(xué)）、用彩紙標(biāo)注海拔梯度（地理）、用膠水固定地形結(jié)構(gòu)（技術(shù)），實(shí)現(xiàn)"跨學(xué)科探究"。二、地球模型教學(xué)案例設(shè)計(jì)：以《地球的形狀與結(jié)構(gòu)》單元為例（一）單元背景與目標(biāo)適用年級：小學(xué)5年級（對應(yīng)新課標(biāo)"地球與宇宙"領(lǐng)域）單元主題：通過模型建構(gòu)理解地球的"球形特征"與"分層結(jié)構(gòu)"單元目標(biāo)：科學(xué)觀念：知道地球是球形天體，了解地殼、地幔、地核的基本結(jié)構(gòu)；科學(xué)思維：能通過模型設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)推理地球形狀，用模型解釋"船帆消失""月食"等現(xiàn)象；探究實(shí)踐：能合作完成地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型制作，掌握簡單測量與組裝技能；態(tài)度責(zé)任：激發(fā)對地球科學(xué)的興趣，樹立"保護(hù)地球"的意識。（二）課時(shí)設(shè)計(jì)與實(shí)施本單元共設(shè)計(jì)4課時(shí)，遵循"感知-探究-制作-應(yīng)用"的進(jìn)階邏輯。**課時(shí)1：地球的形狀——從"猜想"到"證據(jù)"**教學(xué)目標(biāo)：通過模擬實(shí)驗(yàn)與歷史證據(jù)，推理地球是球形的結(jié)論。材料準(zhǔn)備：乒乓球（模擬地球）、鉛筆（模擬船帆）、手電筒（模擬太陽）、月食圖片、麥哲倫環(huán)球航行路線圖。教學(xué)過程：1.問題導(dǎo)入：展示"天圓地方"的古代地圖，提問："古人認(rèn)為地球是平的，你同意嗎？有什么證據(jù)？"（激發(fā)認(rèn)知沖突）2.模擬實(shí)驗(yàn)：學(xué)生分組用"乒乓球+鉛筆"模擬"船帆出海"：將鉛筆豎直固定在乒乓球上，緩慢移動乒乓球，觀察"船帆"（鉛筆頂端）的消失順序（從下到上）。對比"平面木板+鉛筆"的實(shí)驗(yàn)：移動木板時(shí)，"船帆"整體消失（無上下順序）。3.證據(jù)推理：展示麥哲倫環(huán)球航行路線圖："船隊(duì)從西班牙出發(fā)，最終回到原點(diǎn)，說明地球是什么形狀？"分析月食現(xiàn)象："月食時(shí)地球在月球上的影子是圓形的，這能證明什么？"4.總結(jié)提升：引導(dǎo)學(xué)生用"球形"替代"圓形"的表述，強(qiáng)調(diào)"地球是一個(gè)兩極稍扁、赤道略鼓的不規(guī)則球體"（科學(xué)性修正）。設(shè)計(jì)意圖：通過"模擬實(shí)驗(yàn)+歷史證據(jù)"的雙重路徑，讓學(xué)生從"感性感知"上升到"理性推理"，突破"地球是平面"的錯誤認(rèn)知。**課時(shí)2：地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)——從"類比"到"建模"**教學(xué)目標(biāo)：通過類比實(shí)驗(yàn)與模型制作，理解地球內(nèi)部的分層結(jié)構(gòu)。材料準(zhǔn)備：雞蛋（帶殼）、黏土（紅、黃、棕三色）、塑料球（空心）、解剖刀、課件（地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖）。教學(xué)過程：1.類比猜想：展示雞蛋（蛋殼、蛋白、蛋黃），提問："如果把地球比作雞蛋，你認(rèn)為蛋殼、蛋白、蛋黃分別對應(yīng)地球的哪一部分？"（激發(fā)類比思維）2.資料探究：播放"地震波探測地球內(nèi)部"的課件，講解："地震波在不同物質(zhì)中傳播速度不同，科學(xué)家據(jù)此推測地球內(nèi)部有三層。"3.模型制作：任務(wù)：用黏土制作"地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型"（塑料球作為外殼，內(nèi)部填充三色黏土）；要求：標(biāo)注"地殼""地幔""地核"的位置，說明各層的物質(zhì)狀態(tài)（如地殼是固體、地幔是半固體、地核是液體）。4.展示交流：學(xué)生分組展示模型，教師引導(dǎo)提問："為什么地殼是最薄的一層？地核的溫度為什么很高？"（深化對結(jié)構(gòu)與功能的理解）設(shè)計(jì)意圖：用"雞蛋類比"降低抽象性，通過"資料探究+模型制作"讓學(xué)生主動建構(gòu)"地球分層"的科學(xué)觀念。**課時(shí)3：地球儀模型——從"結(jié)構(gòu)"到"功能"**教學(xué)目標(biāo)：制作簡易地球儀，理解經(jīng)線、緯線的作用與地球自轉(zhuǎn)的意義。材料準(zhǔn)備：泡沫球（直徑10cm）、竹簽（地軸）、馬克筆、彩紙（海陸分布）、膠水、手電筒。教學(xué)過程：1.問題驅(qū)動：展示世界地圖，提問："如何把平面地圖變成能展示地球全貌的模型？"（引出地球儀的功能）2.知識鋪墊：講解經(jīng)線（連接南北極點(diǎn)、等長）、緯線（平行于赤道、長度不等）、赤道（0°緯線）的概念，用課件演示"地球儀的自轉(zhuǎn)"（地軸傾斜23.5°）。3.模型制作：步驟1：用竹簽穿過泡沫球（兩極），固定為"地軸"；步驟2：用馬克筆標(biāo)注赤道、經(jīng)線（每隔30°畫一條）、緯線（每隔20°畫一條）；步驟3：用彩紙剪出七大洲、四大洋的形狀，粘貼在泡沫球上（參考世界地圖比例）；步驟4：在泡沫球上標(biāo)注"北極點(diǎn)""南極點(diǎn)""本初子午線"等關(guān)鍵位置。4.功能測試：用手電筒模擬太陽，轉(zhuǎn)動地球儀，觀察"晝夜交替"現(xiàn)象（"面向太陽的一側(cè)是白天，背向的一側(cè)是黑夜"）。設(shè)計(jì)意圖：通過"制作+功能測試"，讓學(xué)生理解地球儀的"工具屬性"——不僅是結(jié)構(gòu)模型，更是解釋"晝夜交替""四季變化"的功能模型。**課時(shí)4：模型應(yīng)用——從"課堂"到"生活"**教學(xué)目標(biāo)：用地球模型解釋自然現(xiàn)象，聯(lián)系生活實(shí)際。材料準(zhǔn)備：學(xué)生制作的地球儀模型、手電筒、課件（四季變化視頻）、記錄單。教學(xué)過程：1.現(xiàn)象探究：展示"四季變化"的圖片（春天花開、夏天炎熱、秋天落葉、冬天雪飄），提問："為什么會有四季？"（引出地球公轉(zhuǎn)與地軸傾斜的關(guān)系）2.模型演示：用手電筒模擬太陽，地球儀保持地軸傾斜（23.5°），繞"太陽"公轉(zhuǎn)；引導(dǎo)學(xué)生觀察："當(dāng)北半球朝向太陽時(shí)，是什么季節(jié)？當(dāng)南半球朝向太陽時(shí)，是什么季節(jié)？"（總結(jié)"四季變化的原因"）3.生活聯(lián)系：提問："為什么南極會有極晝極夜現(xiàn)象？"（用地球儀模型演示"地軸傾斜導(dǎo)致兩極地區(qū)長時(shí)間受太陽照射或無法照射"）4.拓展任務(wù)：讓學(xué)生用地球儀模型向家人解釋"為什么中國白天時(shí)，美國是黑夜"（晝夜交替的應(yīng)用），記錄家人的反饋。設(shè)計(jì)意圖：通過"模型應(yīng)用"，讓學(xué)生將課堂所學(xué)與生活現(xiàn)象聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)"從理論到實(shí)踐"的遷移。三、地球模型教學(xué)的實(shí)施策略1.情境化導(dǎo)入：用"真實(shí)問題"激發(fā)探究欲望地球模型教學(xué)需以"真實(shí)問題"為起點(diǎn)，讓學(xué)生感受到"模型有用"。例如，在"地球形狀"教學(xué)中，可展示"航海家的困惑"（"為什么船帆消失時(shí)是從下到上？"）；在"地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)"教學(xué)中，可播放"地震"的新聞視頻（"地震是怎么產(chǎn)生的？"），用問題驅(qū)動學(xué)生的探究興趣。2.支架式指導(dǎo)：降低模型制作的難度小學(xué)中高年級學(xué)生的動手能力有限，需提供"結(jié)構(gòu)化支架"：材料支架：提前準(zhǔn)備安全、易操作的材料（如泡沫球、黏土、彩紙），避免學(xué)生因材料問題放棄探究；步驟支架：用"流程圖"展示模型制作的步驟（如"地球儀制作：穿地軸→畫經(jīng)緯線→貼海陸→標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)"），降低操作難度；問題支架：在制作過程中提出引導(dǎo)性問題（如"為什么地軸要傾斜？""經(jīng)線為什么要等長？"），幫助學(xué)生聚焦核心要素。3.合作式學(xué)習(xí)：培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力模型制作需以"小組合作"為主要形式，明確分工（如"材料員""設(shè)計(jì)師""操作員""記錄員"），讓每個(gè)學(xué)生都參與其中。例如，在"地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型"制作中，小組需共同討論"各層的顏色選擇""厚度比例"，通過協(xié)商解決分歧，培養(yǎng)"溝通""妥協(xié)""責(zé)任"等社會情感能力。四、地球模型教學(xué)的評價(jià)設(shè)計(jì)地球模型教學(xué)的評價(jià)需遵循"過程性""多元性""表現(xiàn)性"原則，全面反映學(xué)生的知識掌握、思維發(fā)展、實(shí)踐能力。1.評價(jià)維度與量表設(shè)計(jì)維度評價(jià)指標(biāo)評分等級（1-5分）模型準(zhǔn)確性關(guān)鍵要素（如經(jīng)緯線、分層結(jié)構(gòu)）的正確性5分：完全準(zhǔn)確；3分：部分準(zhǔn)確；1分：錯誤較多科學(xué)思維能通過模型推理現(xiàn)象（如用地球儀解釋晝夜交替）5分：邏輯清晰；3分：部分合理；1分：無法推理實(shí)踐能力模型制作的規(guī)范性（如粘貼牢固、標(biāo)注清晰）5分：操作熟練；3分：基本完成；1分：需幫助完成合作能力小組分工與溝通情況5分：主動協(xié)作；3分：配合完成；1分：不參與創(chuàng)新性模型的個(gè)性化設(shè)計(jì)（如添加"四季變化"功能）5分：有獨(dú)特創(chuàng)意；3分：略有改進(jìn)；1分：照搬示例2.評價(jià)方式學(xué)生自評：用評價(jià)量表對自己的模型制作過程與結(jié)果進(jìn)行評分，反思"哪些部分做得好？哪些部分需要改進(jìn)？"；同伴互評：小組之間互相展示模型，用量表評分并給出反饋（如"你的地球儀經(jīng)緯線畫得很準(zhǔn)確，但海陸比例可以調(diào)整"）；教師評價(jià)：在制作過程中給予即時(shí)反饋（如"地軸傾斜的角度對了，繼續(xù)保持"），并在單元結(jié)束時(shí)對學(xué)生的模型與應(yīng)用表現(xiàn)進(jìn)行綜合評分。3.結(jié)果應(yīng)用個(gè)性化指導(dǎo)：根據(jù)評價(jià)結(jié)果，對能力較弱的學(xué)生進(jìn)行針對性輔導(dǎo)（如"幫助調(diào)整地球儀的海陸比例"）；成果展示：將學(xué)生的優(yōu)秀模型陳列在教室或?qū)W?？萍颊怪校鰪?qiáng)學(xué)生的成就感；教學(xué)改進(jìn)：通過評價(jià)反饋，調(diào)整后續(xù)教學(xué)（如"增加模型功能設(shè)計(jì)的時(shí)間，鼓勵創(chuàng)新性"）。結(jié)論與展望地球模型教學(xué)是科學(xué)課程中"抽象概念具象化、空間思維可視化"的有效路徑，其核心價(jià)值在于讓學(xué)生通過"做科學(xué)"理解科學(xué)。通過遵循"科學(xué)性""主體性""進(jìn)階性""融合