以模型建构催生深度学习

王红燕

王红燕（浙江省安吉县教育科学研究中心浙江安吉313300）

摘要：深度学习的核心是知识迁移、问题解决、思维提升，实质是学生学会学习，这其实也是科学核心素养所希望培养孩子的关键能力。本文通过《物质的构成》一课的教学设计，挖掘建模的思想在科学教学中的运用，并以此催生深度学习，培养学生核心素养。

关键词：建模；深度学习；核心素养

中图分类号：G626.5文献标识码：A文章编号：ISSN1672-6715（2019）07-198-02

课堂教学是发展学生核心素养的主战场，培养学生的核心素养，要从知识本身出发，让学生学会学习，用科学的研究方法和态度去认识世界，抓住核心概念建构，重在理解迁移与运用。本文以初中科学七年级《物质的构成》一节的教学设计为例，探讨建构模型在课堂中的有效应用，启发我们如何在科学课堂教学中落实核心素养的理念和要求。

一、导入情境初建模型

“物质的构成”这节要求学生在分子的层面上学习物质的构成，初步建立分子观和分子运动观，并用这些观点解释有关现象。通过前面的学习，学生对自然界中大至宇宙、小至微小的生物甚至是细胞的构成有了一定的认识，并已初步接受了自然界的组成具有明显的层次结构的观念。但这些只是基本上都是一些宏观现象，对初一学生来说，是比较容易接受和掌握的。

体验活动：给每位学生发一小段甘蔗，让他们现场咀嚼。

问：甘蔗的甜味从哪里来？咀嚼甘蔗会觉得很甜,这些含有甜味的物质,来自甘蔗细胞的大液泡里，糖类，无机盐，色素等都储藏在液泡里。

请你以此段甘蔗为原型，从宏观到微观，建构出甘蔗里面甜味的来源模型。

视频：甘蔗厂榨蔗糖

液泡里的这些物质看似无形，却可以榨出蔗糖，然后成为一个个的糖晶体。让我们看到了液泡里物质的真实存在。

学生探究实验一：观察桌上的方糖——用放大镜观察研碎的方糖——将研碎的方糖放入水中，搅拌，溶解，看到了什么？

糖是不是消失了，没有了呢？不是。引导思考：由以上两个活动，请你想一想，细胞已经非常的小了，存在于细胞液内的蔗糖，是以怎么样的形式藏在细胞液中呢？

请你再次在原来基础上建构模型。

总结：虽然糖看不见了，但这杯水是甜的，说明糖还在，只不过它现在变成了更小的我们肉眼看不见的微粒，说明糖是由更小的微粒组成，这种微粒我们给它一个名称叫分子。许多物质，比如烧杯内的一滴水，它们都可以再分小，都是由更小的结构构成的。这就是构成物质的一种微粒——分子。

模型法作为一种科学方法，就是从模型出发，能再现事物本质和内在特性，把某些问题与模型对应起来，从而寻找思路的一种思维方法。学生的抽象思维能力、空间想象能力相对较低，因此对微观世界的认识有较大难度。通过活动体验，层层剖析，学生自主建构模型，将认知逐渐从宏观转入微观，不仅建构了分子很小的概念，而且为后续学习做好了铺垫。

二、再建模型促科学观念形成

物质的构成这一内容学习时，主要一个重点内容就是分子的特点及分子运动论的三个观点，内容比较抽象，学生对分子没有直接的观察和体验，往往只是停留在初级认知记忆层面。通过模型建构，让学生的认知表现出来，激发学生的好奇心和求知欲，并能够直观体验和感悟。使学生大脑中形成一个微观的概念，对微观世界有一个较清晰的认识，

师：蔗糖溶解在水里，我们肉眼无法观察到，但我们可以通过糖水的甜味知道蔗糖并没有消失，它们以更小的微粒溶解在水里了。这种更小的微粒我们称之为分子。

学生观看分子视频

师：蔗糖由蔗糖分子构成的，酒精由酒精分子构成，水由水分子构成……如果用小磁石代表水分子模型，请你展示出这杯水中的分子。

学生在黑板的杯子图片中贴磁石

师：你为什么这样贴，而不是一个个紧密的贴在一起？

生：因为分子之间有间隙

师：既然分子之间有间隙，那么当水分子和酒精分子混合在一起的时候，会是怎么样的呢？（给出比刚才小磁石大的不同颜色的磁石）你能再用模型来演示一下吗？

学生进一步用磁石模拟

设计意图：在科学教学中，我们根据教学的需要对认知对象进行理想化处理，有利于比较归纳和推理这些思维能力的培养。通过在水中的分布的水分子模型建构，促进学生理解分子间有间隙这一概念的理解。然后进一步通过水分子与酒精分子混合的过程模型的建构，加深对规律的认识，并且对原有的认知进行迁移和应用，实现高级认知的挖掘。

三、深度探究培养科学精神

通过模型建构，学生对分子之间有间隙，而且酒精分子和水分子混合时，水分子和酒精分子会相互进入对方的间隙中有了一定了解。但是两种分子相互混合，宏观上表现是怎么样的，如何来进行研究？

师：分子之间有间隙，一种分子会进入另一种分子的间隙中。那么如果这个规律确实存在，酒精和水混合的时候会有怎么样的现象发生呢？

生：总体积会变小

师：一定体积的水和酒精混合后总体积真的会变小吗？你有证据吗？

学生交流讨论，

生1：用量筒分别量取10ml水和酒精，然后倒入同一个量筒观察，总体积是否小于20ml。

师：他的方案可行吗？

生：液体在从一个倒入另一个的过程中，会有液体残留，导致总体积偏小，结论不可靠。

师：那么如何才能避免这样的因素的干扰呢？

同一个量筒中，分别倒入两种液体各20ml，然后振荡观察。学生动手实验后，发现混合前后总体积变化非常不明显。

师：实验现象不明显，是否可以说明混合后体积会变小这一说法是不正确的？学生否定那么如何让不明显的现象变得明显？

学生交流讨论，教师提示引导。之后学生提出换用更细的量筒，继而想到更细的一端封闭的玻璃管。

师：玻璃管很细，液体如何更好的混合？

用手或塞子堵住另一端，然后不断颠倒混合，这样可能会存在什么问题？

生：塞子或手上会沾上液体，影响实验。

取出长玻璃管，内防不锈钢钉，倒入液体，外面用磁铁上下吸引，搅拌液体混合。

核心素养的体现和作用，是渗透在学生的整个学习生涯中的。在教学中反复出现，多次加强才能慢慢内化为理解、分析、解决实际问题的有效方法。建模的思想方法在学习过程中应用广泛，当学生用这些思想来解决科学问题的时候，一定会深深感受到他们的价值。而教师有效帮助学生建构概念，深化科学观念，促进思维的深度发展，帮助学生学会用科学方法思考问题，这才是学生学习真正的需求。

参考文献

[1]王耀村.面向核心素养的科学教学建议[J].物理教学，2018（8）：2-5

[2]胡卫平.物理学科核心素养的建构[J].中学物理教学参考，2017（7）：1-3

[3]郭元祥.课堂教学改革的基础和方向-兼论深度教学[J].教学研究与实验，2015（6）：1-6