如何利用模型帮助学生掌握科学概念
南丰附小 胡小平
在科学课教学中利用模型帮助学生建立并掌握科学概念，认识概念与科学概念的分类；了解模型、模型的特点、模型的作用、模型的类别；在实际的科学教学中，教师如何利用模型帮助学生掌握科学概念，这是很关键的。以下本人结合自己的教学浅谈如何利用模型帮助学生掌握科学概念。
在科学课教学中利用模型鼓励学生模仿、创新制作学具、模型，注重科学探究精神的培养，扩大学生活动的视野。这样的教学对于激发学生求知欲，提高教学质量，有极大的帮助。小学生以感官认识为主，思维跟进为辅的情况下，模型的直观性是给予学生深刻的感性材料，通过亲手制作模型学生从中体验到平时肉眼无法观察到的科学现象，解释科学规律，难点也就迎刃而解。作为现代科学认识手段和思维方法，模型具有抽象化和具体化的含义。
我认为科学概念的形成是建立在它的前概念基础之上的。当科学概念和前概念比较一致时，学生就容易理解；反之，他们就会觉得很难。
一、利用现有模型，建立科学概念，建立物体结构的概念。建立事物规律与成因的概念。
例如 : 探究风的成因，探究地球的自转和公转运用“三球仪”直观形象，便于形成科学的概念。
二、现场制作模型，建立科学概念
1 ．利用现场制作的模型，建立自然事实这样的科学概念。
例如：火山的喷发等模型具有可操作、直接的体会，印象会更为深刻。
2 ．利用现场制作的模型，建立事物之间的关系的科学概念。
例如：框架结构的稳定性。
3 ．利用现场制作的模型，建立事物规律与成因的概念。
例如：雨对土壤的侵蚀模拟实验，地形地貌的成因等
“科学前概念 ,它是在日常交往和个人经验的积累过程中形成的,因此这类概念的内涵中有时包含着非本质特性,而忽略了本质特性。”
如教学《种子的萌发》一课时，有的学生总是容易受前概念影响，认为种子发芽和种子发芽后生长一样也需要水、阳光、空气、温度。通过一系列的争论、和实验，证实了种子萌发只需要适宜的温度、水分和空气，和有光无光并没有关系。而种子发芽后，在生长时才需要水、阳光、空气、温度、土壤等条件。但学生对前概念的影响已深，这事就需要老师反复验证。有时老师要创设教学情境引出要学习的问题，让学生根据已有的生活经验去猜想、推测、质疑，教师也可以针对科学概念专门设计一些问题，以此来暴露学生的前概念。然后从学生的前概念出发，从学生身边的、感兴趣的、存有疑问的问题入手，运用“矛盾事件”、“认知冲突”等教学策略来改变学生错误的前概念，循序渐进、逐渐调整认知结构使其与新概念之间达成一致。最后让学生应用科学概念解决实际问题，达到深化和巩固科学概念目的。
学生在思考过程中也是很容易还受前概念的影响，所以教师有必要建构模型，运用模型建立科学概念，使学生逐渐用科学概念来取代前概念。
如教学《昼夜交替现象》通过实验探究昼夜是怎样形成的，使用地球仪做演示实验：
（1）使用地球仪，手电筒当作太阳，被“太阳”照亮的一面相当于一天中的什么时间？（白昼），背着太阳的一面呢？（黑夜）。
（2）在地球仪上贴一个小纸人，怎样才能让小人在同一地点（例如贴小纸人的地方）出现昼夜交替现象？用实验的方法检验每一种假设。
此处充分发挥地球仪的作用，先将地球仪的北极对着北方，在桌面中间放好；接着面对地球仪，使它自西向东旋转，在中国北京的位置贴上小纸人；然后在正对地球仪１米左右的地方打开手电筒，调整电筒的远近，以地球仪上清晰地出现明暗两部分为宜；确定地球仪上的白天部分和黑夜部分；再将小纸人所在的位置旋转到黑夜部分，慢慢转动地球仪，观察小纸人投向地球仪表面影子的位置和变化过程与一天中我们实际观察到的现象是否一致，从而也确定了地球旋转的方向是地球围着太阳转，同时地球自转。
科学知识是有系统的知识，科学家在不断进行对自然界以及对人类本身的探究中，形成了对事物的分类，对事物和事件性质、过程的描述和解释。科学概念可以分成三类：第一类，就直接来自我们对自然界的观察，在我们提出的小学科学教育标准中大多属于这类。第二类，是需要和一定的理论相联系的，人并不能直接观察到，如原子、分子、基因等。第三类，是假说，如达尔文的进化论，由于时间的限制，我们还无法直接验证它这些对归类事物的本质性的归类描述就是我们通常说的概念、而对概念之间联系的描述形成了通常说的定律、模型和理论。
例如，人类在和自然交往之中，发现了不同类型的石头及其不同的特性和用途。人们给不同的矿石命名，金、银、铜、铁、锡等。根据他们的共同性质，形成了矿石的概念，进而扩大形成了包括泥土、水、风等都是没有生命的物质的分类概念。而人类观察不同的动物和植物等都是有生命的物质。生命和非生命的主要区别在于有生命的物质自己能够自我修复，自我繁殖。达尔文通过观察、比较、研究发现了所有生命物质进化的规律—生存竞争，适者生存。
这些科学概念和科学概念之间的联系涉及的范围不同，有的涉及范围小，有的涉及范围大。对涉及范围小的，我们称它们为特定的概念，而涉及范围大的称为普遍的概念，或大概念。当然这种“大”和“特定”的分类是相对的，而不是绝对的。概念越大，就越抽象，学生掌握就越困难，所以儿童的概念的建立一般从简单到复杂，从初级到高级，从特殊到一般。需要一定的顺序，需要和儿童认知和情感的发展规律相符。在教师进行探究式科学教育时，应该了解儿童所具有的原有的概念（有时是想法）。这些原有的概念可能是正确的，也可能是错误的，要从儿童原有的概念出发，搭建“脚手架”，帮助儿童改善和获得新的概念。关注科学概念是学生心智健康成长的需要关注科学概念是科学教育发展的需要进行科学概念研究是推动教学走向深入的重要途径有利于营造浓厚的学习氛围，有利于激发学生的学习兴趣，更有利于小学生科学素养的培养。作为科学教师应该在长期的科学教学中，不断探索，勇于创新，利用科学教学和科技活动载体探寻培养小学生科学素养的最佳方法和途径。
2015年