《宇宙》单元建模活动分析
姚伟国
建立模型是一种重要的科学操作和思维方法，科学课中的“模型”是对不易见到的事物或现象的具体体现，建立模型的目的就是为了解释这些事物或现象。教科版《科学》六年级下册《宇宙》单元设计了一系列的建立模型的活动（以下简称“建模”），这是单元的主要特色之一。《宇宙》单元中典型的建模活动有：造环形山、日食和月食、建太阳系模型、建星座模型。然而，如何正确理解这些建模活动的价值与意义？如何开展这些建模活动？应注意哪些事项等现实问题值得我们去实践和思考。
一、建模活动在《宇宙》单元中的教学价值
《宇宙》单元是小学科学教材中最后一册的内容之一，这个单元的教学就是要让孩子观察星空来感知宇宙，在感知的基础上，在所提供信息的基础上，进行有关太阳系、一些星座、星系等模型的建构，形成初步的、浅显的、有系统的对宇宙的认识，在头脑中形成基本的宇宙的体系或结构模型。
学生和教师在《宇宙》单元中学和教的态度如何？我们对本地城市和农村两所学校的学生和教师进行了调查，结果显示，2所学校六年级8个班级93%以上的学生喜欢学习宇宙单元，理由是宇宙对他们来说充满了好奇：星空到底有什么？人类对宇宙的探索是怎样的？……宇宙对他们而言，既近又远，有着无穷的神秘感，很吊他们的胃口。平常家长、教师在宇宙知识方面引导的不多，学生自己就算有想法，但因为了解困难，往往到最后也是不了了之，所以对宇宙的自我研究与探索就很无奈。在对以前上过《宇宙》单元的一线教师调查中，我们发现，很多的科学教师缺乏理科的知识背景，具体教学时，教师觉得宇宙内容没有好的教学方法，又难以组织观察活动，基本上以讲为主。很多学生怀着好奇的心来学这一单元，却在失望和无奈中结束。
这种单元如何教，如何学？在实践中我们感到，虽然《宇宙》单元中每个活动亲身实践比较难，但建模活动可以化远为近，化抽象为直观，亲历过程，不失为一种有效的学习方法。通过建模活动让学生认识、理解、掌握宇宙知识，从学生认知、心理角度看，他们是很喜欢的，而且容易接受。我们应该清晰地记得，小时候所经历的动手做的事，长大后还依稀记得，如果我们的建模活动能让学生记忆深刻，或是享受一种体验过程的快乐，并能促进以后的自主学习，那么科学教育的意义就更大了。建模活动是一种孩子的趣味活动，属于孩子自由空间下的智慧平台，所以我们一线的科学教师更应把握这一机会，边钻研、边带领孩子们一起去经历，和孩子一起的探索，我们会有很多的发现。
二、本单元中建模活动的类型分析
1.模拟假设型
建立模型，提出假说是科学探究的一种方式。在科学探究过程中，有时直接用对象来进行实验研究非常困难或者根本不可能，就可以用模型来模拟这些自然现象，提出假说，进行解释。如《我们来造“环形山”》一课，根据学生的年龄特征，用造“环形山”的活动来帮助他们认识环形山，如何造一个相似的“环形山”？造环形山有哪些方法？在实际教学中，比较常见的有：一种是撞击法，一种是喷水法，学生还可能提出更多的方法，比如用泥沙直接堆塑，用球在沙上滚动，我们提倡学生用多种方法去造环形山，但需要学生对自己的模拟实验行为或研究行为进行选择，提出模拟的理由。建立“环形山”模型的过程就是一个提出假说，用模拟实验的方法进行解释的过程，这也是真正的科学研究方法。
2.简化直观型
在本单元学习中涉及有关日、地、月运动的信息,学生的理解是有一定难度的。小学六年级的学生的思维逐渐由具体操作阶段向形式操作阶段过渡，有许多学生在进行抽象思考和推理时，仍需要具体实例和具体操作。如《日食和月食》一课主要是让学生认识到日食和月食是日、地、月三个天体运动形成的天文现象，它们只有在一定的条件下才能发生。日食和月食的出现，是由月球绕地球公转、地球绕太阳公转形成的，它们同月球和地球的影子有直接的关系。这一部分内容是学生认识天体运动的典型素材之一，复杂的天体运动，如果能通过简化直观的建模活动，学习起来就容易得多。
在日食现象模拟时，用玻璃球代表月球，乒乓球代表地球，电筒代表太阳，在电筒光照射下让玻璃球围绕乒乓球转动一周。在这一过程中，只有玻璃球转到电筒光与乒乓球之间，三者在一条直线上，并且三者之间的距离合适时，玻璃球的影子会落在乒乓球上，才会发生“日食”现象，这是具体操作阶段。操作后，展开一段对话：你观察到什么现象可以说明发生了日食?发生日食时三种物体处于何种状态? 在此基础上进行抽象，画出日食发生成因示意图：月球处于太阳和地球的中间，处于月影中某一地区的人们就会看到太阳变暗，发生日食。示意图其实是一种解释模型，它在本单元中多次用到，对学生学习来说十分重要。日食成因示意图是学生做好模拟实验后理性提升的自然结果，它是帮助学生在头脑中建立有关日食成因的模型。这样的活动设计，从具体到抽象，寓科学推理于建模过程之中，有趣有效。
3.空间想象型
感性认识是空间想象力形成和发展的基础，课堂中通过制作模型、观察分析模型，使学生在头脑中建立起空间的感性认识，形成空间的整体形象，树立空间观念。在太阳系和星空内容学习时，让学生在活动中建立模型将是有效的策略。
（1）《太阳系》一课，让学生根据八大行星距太阳的平均距离及各行星赤道直径数据表建立太阳系模型是本课的重要活动。学生根据处理后的数据建立的太阳系模型，可以清晰地认识到：八大行星在太阳系的空间分布不是均匀的；八大行星的大小差异很大；在太阳系中，八大行星是十分渺小的。这一活动，不仅加深太阳和太阳系中天体在学生头脑中的印象，更重要的是可以培养学生的空间想象力和理解力，对建立有关宇宙空间的概念十分有益。
（2）《在星空中（一）》一课，提出建一个“星座”（北斗七星）模型。北斗七星离地球有远有近，远的离地球有近150光年，近的距地球也有50光年。活动中，让学生在一个纸板上挂七个高低不同的橡皮泥球，投影出北斗七星的图形，通过这一过程让学生建立起星座的正确概念——远近不同的恒星在视觉上形成的一个构图。通过活动，让学生客观真实地去认识和了解星座，建立正确的有关星座的概念，同时培养和提高学生的空间想象力和推理能力。
三、本单元教学中应注意的事项
1.分析教材和学生。从本单元来看，建模活动是各有侧重，教师自己要正确把握好建模的类型和内涵，不要为建模而建模。同时要全面了解学生在建模活动前已知、未知的知识，可以通过一些书面调查或对学生的询问等，准确掌握学生实际的真实情况，找准教学起点。
2.引领学生主动建模，而不是教师包办。建模活动不是简单的操作活动，不是完成教师的指定动作，需要引发学生深层次的思维探究活动，建模活动实质指向的是抽象的科学概念，因此应让学生带着问题去经历一个动手做的过程，在动手中完善自己的初始想法、拓展自己的思维，体验到科学探究的曲折和乐趣。
3.丰富信息量，引导学生学会理性思考。学生在建模活动中需要一定的信息量作为活动的基础，有的学生从书本、电视、网络等途径了解了相关知识，但教师还要适当补充学生急需的知识，最好创设条件以实际行动观察星空，获得最直接的认识。在建模活动的全过程，教师要适时引导学生将活动体验提升到科学认识层次上，抓住事物的本质属性进行合理的抽象，从而提升学生的理性思维水平。
浙江省海宁市桃园小学（314400）
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