小学科学课多维度建构宇宙空间模型

姚培良

浙江省桐乡市振西小学

宇宙空间的相关知识，一直是小学科学课中的难点，学生缺少相应的基础，理解难度较大，笔者认为可从建构模型的角度去系统性思考，多维度建构宇宙空间模型。

一、观看——获得建模具象

    建构宇宙空间模型，离不开具体形象的支撑。在建模开始时，只有接触直观的现象，才能有针对性的思考；在建模完成时，利用形象的视频总结，能让模型的建构更加系统。

1.观看现象构筑建模基础

小学生对宇宙空间知识理解较难，主要是因为缺少对真实现象的关注和了解，没有充实的前概念作支撑，就很难进行建模提升。通过真实现象的呈现，可以构筑学生建模的基础，激发建模的兴趣。比如六下《日食》一课，如果对日食现象都没有见过，何谈建模日食过程。通过视屏播放真实的日食现象，就能使学生获得很多信息：有一个圆的物体挡住了太阳，圆的物体会移动……有了这些基础，才能尝试建构模型。

2.观看总结加深模型理解

建模重在过程，这个过程要充分发挥学生的主动性，通过不断思考不断完善，最终达到系统稳定的认识。建模完成后，用视频或课件展示更形象逼真的模型，可以让学生的认识更深一步。比如《日食》一课建模完成后，通过视频完整介绍日食的成因，以及日全食、日偏食、日环食是如何形成的，可以让学生心中的模型更加形象。

二、讨论——推进建模进程

对天文现象或知识的讨论是一个头脑风暴的过程，可以让各自的想法表达出来，也可以受别人想法的启发，从而在讨论的过程中使建模逐步深入。

1.讨论原理初步建构模型

学生接触了相应的现象后，通过讨论形成初步模型，这些模型是基于前概念做出的最原始的模型，它们不一定完整，但却是真正建模的开始。如六上《昼夜交替现象》中，呈现了昼夜交替现象后，可以组织学生讨论，从中提炼出可能的想法：太阳不动、地球围着太阳转；地球不动，太阳围着地球转；太阳不动，地球自转……通过讨论，拓展了学生的思路，猜想很多，一个个原始的模型在脑中逐渐生成。

2.讨论改进深入完善模型

对宇宙空间的建模是一个去伪存真、逐步深化的过程，在这个过程中，讨论是一个催化剂，可以让建模快速、深入地趋于完善。比如上述《昼夜交替现象》，有小组提出“地球不动，太阳围着地球转”的假说，随即有一些小组提出质疑：太阳那么大，离地球那么远，一天绕地球一圈不太可能；而对于“太阳不动，地球围着太阳转”这一假说，亦有一些同学提出质疑……就这样，在不断的讨论中寻求着共识，完善着模型。

三、画图——呈现建模思维

画图可以让脑中模糊的模型清晰化，可以让内在的思维外显化，也可以快速地分享各自观察到的实验现象，是思维、证据可视的非常快捷的手段。

1.画出想法推动思维碰撞

当接触到某种天文现象后，学生脑中首先会产生最原始的模型结构，此时的模型还不清晰、易变化，可以让学生以画图的形式呈现自己的想法，通过相互质疑、启发，实现对模型建构的逐步明晰。如六上《昼夜交替现象》中，可以让学生对昼夜交替的假说以简图方式呈现于黑板，让这些原始的想法及时外显和相互碰撞。

2.画出现象展示建模证据

宇宙空间模型的建构常常是边实验边建构的过程，在这个过程中观察到的各种现象即建模证据，需要向其他同学呈现出来，获得全班同学的认可。而画图是一种快捷、形象的展示手段。在《日食》一课中，同学们在利用三个圆纸片做模拟实验的过程中，用至少五个简图画出日食过程中观察到的现象，每个小组都能画出如下图的图片，这个现象和我们看到的真实现象一致，从而使这个证据获得大家的认可。

 

                                        

四、操作——内化建模体系

模型可以是某个实物，某种图形，甚至是一种认识，但无论何种模型，建构过程必定离不开动手操作，只有通过操作模拟才能获得证据，甚至产生实物模型，从而让概念得以内化。

1.实验操作验证建模猜想

建构宇宙空间模型要有可靠证据的支持。我们的猜想是不是符合实际，需要通过模拟实验等方法进行验证。比如日食过程中的日全食、日偏食和日环食，就单种现象来说都是比较容易理解的，但为什么有时是日全食有时又是日环食呢？在同学们提出月球离地球的远近会造成看到的现象不同这一猜想后，就必定需要通过模拟实验来验证猜想。通过利用三个纸片进行模拟，发现果然如猜想所述，这样的验证让建构的模型逐步丰满。

2.动手制作展现实物模型

实物模型是缩小版的宇宙天体，要制作出合理的实物模型，必然要对实际的宇宙天体有充分的了解，所以，动手制作实物模型的过程就是概念内化的过程，实物模型的呈现其实是系统认知的体现。六下《八颗行星》一课，可以引导学生先按距离建构离太阳从近到远的八颗行星模型，再在此基础上按直径大小进一步完善模型（需要说明由于距离过大，无法使距离和大小按同一比例），通过反复建模，学生对太阳系八颗行星的距离、大小就有了比较深刻的印象。

五、运用——升华建模认知

运用模型解释问题、迁移知识，无疑让学生的认识又进了一步，它可以让学生单课所学的宇宙空间知识融入更大的体系中，从而达到融会贯通的效果。

1.用模型演示解释问题

运用模型分析、解释现象和数据，是内化的知识外显的过程，是体现学生掌握情况的重要表现，也是建模过程的总结提升。在《日食》一课的建模后，学生了解了日食的成因以及日全食、日偏食、日环食的形成情况。此时，可以提出一个更具挑战性的问题：当某个地区的人看到日全食时，地球上能看到日食的地区都是日全食吗？空间想象能力比较好的同学就能借助模型进行解释：日全食地区看太阳是被全部挡住，而其他地区如地球南端看过去就可能没有全部挡住，属于日偏食……这样的解释十分到位。

2.借模型类比迁移知识

一课所建的模型只是一个小的系统，若能将几课的模型联系起来，建构一个更大的宇宙空间模型，描述系统的结构、关系及变化过程，，无疑是建模过程的一次升华。在建构了日食模型后，教师介绍金星凌日现象，请学生试着解释金星凌日的成因？有金星凌日，有没有水星凌日？火星、木星等会不会遮挡住太阳呢？要回答这些问题，就要用日食成因的模型迁移到金星、水星及其它行星上，同时，还必须联系前一课《八颗行星》的模型系统。这样就能让太阳系的模型更加完整。

以上是我在实践中总结的多维度建构宇宙空间模型的方法，当然建构模型并不是每一堂课每一个内容都要全部用上这些方法，而是应根据需要，选用合适的方法，引领学生逐步建构一个越来越完整的宇宙空间大模型。