模型建構(gòu)四步法在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的實踐研究《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）中指出，模型建構(gòu)是科學(xué)思維核心素養(yǎng)的重要組成部分。模型建構(gòu)有助于學(xué)生抓住事物的關(guān)鍵要素，加深對概念、過程和系統(tǒng)的理解，形成系統(tǒng)思維。在小學(xué)科學(xué)課堂中，有效建構(gòu)模型，能夠提升教師的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。筆者將根據(jù)小學(xué)生的思維特點，結(jié)合教科版小學(xué)科學(xué)五年級下冊“熱在水中的傳遞”一課，闡述在小學(xué)科學(xué)課堂中概念模型的建構(gòu)“四步法”策略。一、模型建構(gòu)的內(nèi)涵理解胡衛(wèi)平教授指出，科學(xué)思維可分為科學(xué)抽象思維、科學(xué)形象思維這兩種最基本的形式?？茖W(xué)抽象思維的基本形式包括科學(xué)概念、科學(xué)判斷、科學(xué)推理?？茖W(xué)抽象思維具體體現(xiàn)為：以科學(xué)概念為思維材料，以科學(xué)概念、科學(xué)判斷和科學(xué)推理的形式來反映自然界物質(zhì)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、運動規(guī)律及物質(zhì)間的相互作用、達到對科學(xué)事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系的認識的過程。模型建構(gòu)是一種科學(xué)思維,新課標中指出，模型建構(gòu)要求學(xué)生能根據(jù)研究問題與情境,在一定條件下對客觀事物進行抽象和概括,構(gòu)建易于研究、能從主要方面反映事物本質(zhì)特征及共同屬性的理想模型和概念。通過采用模型建構(gòu)的教學(xué)方式，可以更好地幫助學(xué)生提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。模型建構(gòu)教學(xué)是科學(xué)思維提升的重要手段，教師需要在分析學(xué)生已有經(jīng)驗和模型認知水平的基礎(chǔ)上，結(jié)合新課標和教材內(nèi)容，制定合理的教學(xué)計劃，采用合適的教學(xué)方法。二、小學(xué)科學(xué)模型建構(gòu)“四步法”赫斯騰斯從問題解決的視角指出，建立一個可靠的、可重新利用的模型，需要經(jīng)歷多個步驟，主要包括：模型選擇、模型建構(gòu)、模型驗證、模型分析、模型展開、模型應(yīng)用、模型再發(fā)展或再建構(gòu)。袁維新則指出，學(xué)生建構(gòu)模型包含四個階段的循環(huán)：（1）激活原有樸素模型中的錯誤概念（2）對模型中的元素產(chǎn)生不滿(產(chǎn)生認知沖突)（3）創(chuàng)建新模型、學(xué)生審查和修改該模型的元素，或重建新模型（4）使用新模型?！澳Ｐ徒?gòu)過程”據(jù)調(diào)查研究表明，小學(xué)階段學(xué)生的思維正處在具體運算階段,以形象思維為主。根據(jù)這種思維的特點,教師在教學(xué)過程中，需充分了解學(xué)情，針對科學(xué)概念的教學(xué)，教師可從模型建構(gòu)視角出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生將抽象的概念建構(gòu)模型，有利于學(xué)生理解科學(xué)概念，同時有利于學(xué)生模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)和模型理解能力的提升。筆者結(jié)合小學(xué)生思維特點，設(shè)計如下“模型建構(gòu)四步法”，在“熱在水中的傳遞”一教學(xué)中，予以實踐。具體過程如下圖（模型建構(gòu)“四步法”），即學(xué)生先通過概念連結(jié)，發(fā)現(xiàn)以前概念為基礎(chǔ)建構(gòu)的“錯誤概念模型”，再通過探究實踐發(fā)現(xiàn)新的概念模型，進而驗證模型，應(yīng)用模型。具體可以分為發(fā)現(xiàn)、建立、驗證、應(yīng)用四個階段。模型建構(gòu)“四步法”三、小學(xué)科學(xué)模型建構(gòu)“四步法”的教學(xué)實踐（一）發(fā)現(xiàn)階段：創(chuàng)設(shè)情景，明確概念模型1.找準認知起點，明確原有概念模型聚焦環(huán)節(jié)，教師出示加熱金屬絲圖片，幫助構(gòu)建前概念模型。學(xué)生們認為：熱量在金屬中的傳輸是由溫度較高的一端到溫度較低的另一端。2.激發(fā)矛盾沖突，發(fā)現(xiàn)新的概念模型教師播放“開水養(yǎng)金魚”實驗視頻，提問：視頻中你看到什么奇怪的現(xiàn)象？此時學(xué)生帶著緊張的心情發(fā)現(xiàn)：加熱燒瓶口的水，熱并沒有向溫度低的下端傳遞，這與熱在金屬中的傳遞方式不同。教師利用學(xué)生的好奇心創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)認知沖突，學(xué)生進而發(fā)現(xiàn)，原有關(guān)于熱傳遞的概念模型，并不適用于熱在水中的傳遞，引發(fā)了學(xué)生對新概念模型的思考。（二）建立階段：實踐探究，建立概念模型1.重視實驗設(shè)計，實驗現(xiàn)象“可視化”清晰的實驗過程，有助于學(xué)生概念模型的構(gòu)建。教科書中“熱在水中的傳遞”探究內(nèi)容共包含兩個實驗：活動一，加熱試管中的清水，猜測熱在試管中的傳遞過程；活動二，向燒杯中加入紅墨水，用酒精燈給試管的一側(cè)加熱，觀察水的流動方向。學(xué)生建構(gòu)模型的過程，需要嚴謹?shù)膶嶒灁?shù)據(jù)或清晰的實驗現(xiàn)象作為證據(jù)。但教科書中的實驗存在一些不足之處：熱水的運動軌跡不夠清晰，無法清晰看到熱傳遞的過程。教學(xué)過程中，筆者使用了創(chuàng)新材料解決了這一問題，借助感溫油墨加熱試管中的水、借助高錳酸鉀加熱燒杯中的水，使學(xué)生觀察到的實驗現(xiàn)象更清晰，從而推測熱在水中的傳遞過程。加熱試管中的水2.關(guān)注思維歷程：科學(xué)思維“可視化”在進行上述這兩個活動的過程中，學(xué)生利用箭頭表達熱的傳遞過程和水的流動方向。提供紅、藍兩種顏色的箭頭，用紅筆表示熱水，藍筆表示冷水。從學(xué)生最終繪制、貼板貼的過程圖中就可以明析思考過程。這樣思維可視化的過程，能夠幫助學(xué)生更直觀地生成概念模型。3.抓住關(guān)鍵問題：探究邏輯“清晰化”學(xué)生在親歷建模的過程中，通過思考“為什么做實驗”、“怎樣做實驗”、

“解決了什么問題”，使探究邏輯一目了然。①熱在水中的傳遞跟在金屬中的傳遞似乎不一樣？②在實驗中，你看到感溫油墨是怎么變色的？③根據(jù)你看到的現(xiàn)象，你認為熱在水中是怎么傳遞的？整堂課，通過提問教師拋出“引線”，學(xué)生的討論“點燃”探究，現(xiàn)象與原有認知的沖突推動著課堂不斷地深入。聚焦關(guān)鍵問題，學(xué)生們用語言完整地表達自己的思考過程，并在傾聽、交流和討論中不斷進行思考、推理、分析、總結(jié)，以完善實驗方案，讓新的概念模型更加清晰，促進學(xué)生的科學(xué)思維能力的發(fā)展。（三）驗證階段：類比分析，驗證概念模型1.冷熱水實驗，修正概念模型冷熱水的傳遞演示實驗，是學(xué)生類比分析的關(guān)鍵部分。教師用兩瓶水，一冷（藍）一熱（紅）倒扣在一起進行實驗。冷熱水的傳遞當(dāng)熱水在上面的時候，熱不會往下傳遞，但當(dāng)熱水在下面的時候，由于熱水輕，冷水重，所以輕的熱水會往上升，而重的冷水會往下降，因此熱水從下往上傳遞。此時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：剛剛建立的概念模型仍舊是錯誤的，熱水并不會向下。此時學(xué)生修正“熱水向上，冷水向下”概念模型。2.更換容器，驗證概念模型假如將試管換成容量更大的燒杯，并且在燒杯底部的一側(cè)加熱，那么熱的傳輸方式是否仍然像在試管中一樣？學(xué)生更換盛熱水的容器，借助高錳酸鉀輔助觀察水流動方向，推測熱在水中的傳遞過程。通過對比試管、燒杯里熱在水中的傳遞方式，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，新生成的概念模型是正確的。加熱燒杯中的水（四）應(yīng)用階段：學(xué)思融合，應(yīng)用概念模型水是以熱對流的方式傳遞熱的，學(xué)生將在拓展部分應(yīng)用新的概念模型解決兩個問題，真正做到學(xué)思融合。（熱對流概念模型）1.應(yīng)用熱對流概念模型，解釋“開水養(yǎng)金魚”實驗中“瓶口的水已經(jīng)沸騰了，小金魚卻沒事”的原因。2.應(yīng)用熱對流概念模型，解釋暖氣使房間熱起來的過程。這個問題是檢驗學(xué)生是否會應(yīng)用新模型的關(guān)鍵問題。在這個具體的生活化情境中，學(xué)生將運用知識遷移的方法，通過類比推想空氣是怎樣傳遞熱量的。學(xué)生應(yīng)用新生成的概念模型解釋現(xiàn)象，以語言表達的方式使抽象的思維外顯化。既促進了學(xué)生科學(xué)抽象思維的發(fā)展，