〔摘""要〕"針對我國學(xué)生在PISA2022測評中暴露出的科學(xué)思維能力較差的痛點，結(jié)合《PISA2025科學(xué)素養(yǎng)測評框架》和我國《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對模型建構(gòu)能力的關(guān)注和闡述，在小學(xué)科學(xué)的課堂教學(xué)中開展基于“圖像”表征的模型建構(gòu)教學(xué)，能有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的不斷提升，為中學(xué)階段抽象思維能力和創(chuàng)新能力提供思維基礎(chǔ)。〔關(guān)鍵詞〕"小學(xué)科學(xué)；模型建構(gòu)；科學(xué)思維一、問題緣起由世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織發(fā)起的國際學(xué)生評估項目（PISA）"的2022測評顯示，我國的測評結(jié)果為：學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)造性思維整體上較為薄弱，少量高創(chuàng)造力個體；技術(shù)素養(yǎng)和物化能力較低，綜合運用多個學(xué)科知識解決問題的意識和能力較弱。面對我國學(xué)生科學(xué)思維能力的痛點，我們的科學(xué)教學(xué)亟須回歸科學(xué)本源，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。對比《PISA"科學(xué)素養(yǎng)測評框架》2025版和2015版，模型建構(gòu)明確提出并貫穿于能力和知識部分，可見模型建構(gòu)能力是解決學(xué)生思維困境的關(guān)鍵點。我國《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）的核心——科學(xué)核心素養(yǎng)，新增了科學(xué)思維維度，主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等。可見國內(nèi)外都將培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)作為提升科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵點。小學(xué)階段是模型建構(gòu)的啟蒙和發(fā)展時期，尤其是在小學(xué)階段開展以具體實物表征為基礎(chǔ)的模型建構(gòu)，能為學(xué)生中學(xué)階段抽象思維能力和創(chuàng)新能力提供思維基礎(chǔ)。因此，在小學(xué)科學(xué)課程中開展模型建構(gòu)思維能力培養(yǎng)，有助于學(xué)生創(chuàng)造性思維和解決問題能力的發(fā)展，提升學(xué)生的科學(xué)思維。基于此，筆者在小學(xué)階段開展基于“圖像”表征的模型建構(gòu)教學(xué)，旨在通過該教學(xué)模式，提升學(xué)生的模型建構(gòu)能力，并在實踐中取得了較明顯的教學(xué)效果。二、基于“圖像”表征的模型建構(gòu)理論基礎(chǔ)基于“圖像”表征的模型建構(gòu)教學(xué)主要依據(jù)皮亞杰的認(rèn)知圖式理論。本教學(xué)模式以認(rèn)知圖式理論的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合兒童認(rèn)知的發(fā)展規(guī)律，采用“一圖·五畫”（即一圖：“圖像”表征；五畫：畫紙-真實、動力-尊重、畫筆-討論、橡皮-反思、顏料-評價）完成“同化”“順應(yīng)”動態(tài)發(fā)展過程（見圖1）。“同化”是將目標(biāo)信息融入已有的圖式體系，形成自己的圖式；“順應(yīng)”是當(dāng)運用條件發(fā)生改變時，已形成的圖式不能再同化新信息，這時必須通過思維對已形成的圖式進(jìn)行改造，重構(gòu)新的圖式。“同化”是擴(kuò)充認(rèn)知結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量，“順應(yīng)”是在學(xué)習(xí)理解應(yīng)用過程使圖式產(chǎn)生質(zhì)變，穩(wěn)定發(fā)展認(rèn)知結(jié)構(gòu)單元的質(zhì)量。而完成有效建構(gòu)過程，需要構(gòu)建真實的情境或任務(wù)，充分尊重學(xué)生，借助學(xué)生自己建構(gòu)的“圖像”表征，以“圖像”表征作為思維表達(dá)的橋梁，幫助學(xué)生形象完成“圖式”的“同化—順應(yīng)”過程，實現(xiàn)知識的可視化。通過討論刺激完成“同化—順應(yīng)”這一過程，并在不斷地反思評價過程中激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，以便循環(huán)促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)認(rèn)知單元結(jié)構(gòu)。在整個模型構(gòu)建的過程中，借用“圖像”表征這個有效的“腳手架”可以實現(xiàn)思維過程的可視化，同時，也讓教師和學(xué)生對于科學(xué)思維能力的評價更加有理有據(jù)有針對性，實現(xiàn)評價的公平可視化。三、基于“圖像”表征的模型建構(gòu)的“一圖·五畫”教學(xué)策略基于“圖像”表征的模型建構(gòu)的“一圖·五畫”教學(xué)策略，在教學(xué)過程中猶如描繪一幅思維上的畫卷，以“圖像”表征為依托，為學(xué)生支起學(xué)習(xí)的畫架，以教學(xué)“五畫”，為學(xué)生描繪靈動的科學(xué)思維。（一）“一圖”，基于“圖像”表征教學(xué)畫架基于認(rèn)知結(jié)構(gòu)的圖式演化在兒童認(rèn)知中的發(fā)展規(guī)律，筆者將小學(xué)階段“圖像”表征主要分為四類：圖畫表征、動畫表征、模型表征、符號表征。四種“圖像”表征根據(jù)學(xué)生的年齡、學(xué)情和具體學(xué)習(xí)知識進(jìn)行一種或幾種的靈活應(yīng)用。其大致適用的學(xué)段見下表。在具體教學(xué)時因材施教，選用適當(dāng)?shù)摹皥D像”表征，對于后續(xù)的模型建構(gòu)尤為重要。（二）“五畫”，基于“圖像”表征教學(xué)元素以真實情境為畫紙，鋪展模型建構(gòu)的廣闊天地。真實情境，如潔白的畫紙，為模型建構(gòu)提供了無限可能的空間，讓每一點思維的火花都能在這里綻放光彩。Gilbert認(rèn)為模型建構(gòu)的核心作用在于提高科學(xué)課程的真實性，而解決所面臨的科學(xué)教育難題的方式之一就是使它更加真實。創(chuàng)造真實情境，才能引入合適的圖式激發(fā)條件，從而引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建符合其學(xué)情的“圖像”，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生對所建構(gòu)模型的本質(zhì)進(jìn)行思考，起到更好的模型建構(gòu)作用。以尊重學(xué)生為動力，激發(fā)模型建構(gòu)的內(nèi)在驅(qū)動力。尊重學(xué)生，如雨露滋潤，為模型建構(gòu)注入了源源不斷的動力，讓每一種獨特的思想都能在這里生根發(fā)芽。教師要尊重學(xué)生的學(xué)情，模型建構(gòu)的過程是一個內(nèi)化的過程，是知識不斷積累、優(yōu)化的過程，學(xué)生的學(xué)情才是搭建模型的基礎(chǔ)，需要把更多的時間和空間留給學(xué)生，讓學(xué)生自主感知圖式模型的情境應(yīng)用，再運用“圖像”表征解決實際情境問題，自主完成思維的模型建構(gòu)過程。同時，教師還要基于最近發(fā)展區(qū)理論設(shè)計改進(jìn)課程，讓學(xué)生收到“跳一跳，摘到桃”的效果。此外，教師要注意對前后知識聯(lián)系的引導(dǎo)，幫助學(xué)生通過新舊知識的重構(gòu)，將認(rèn)知進(jìn)行新一輪的“同化—順應(yīng)”，推動學(xué)生的模型建構(gòu)能力得到提升，拓展模型建構(gòu)的思維與思路，提升解決實際問題的能力。以討論為畫筆，描繪模型建構(gòu)的清晰結(jié)構(gòu)。討論交流，如靈動的畫筆，為模型建構(gòu)勾勒出了豐富多彩的線條，讓每一個觀點都能在這里交織碰撞。討論是基于“圖像”表征的模型建構(gòu)的核心靈魂，只有基于“一圖”和其他“四畫”的基礎(chǔ)上才能有效完成，決定整個模型建構(gòu)過程的質(zhì)量。Clement團(tuán)隊以“探討”的方式，通過模型的解釋能力，進(jìn)行模型修正，以使其更好地解釋問題或現(xiàn)象。在這一過程中，類比是模型再建構(gòu)的最主要的方式。同樣，小學(xué)生可借助模型建構(gòu)，用“說理”的方式表達(dá)自己思維過程，并對自己已有的模型建構(gòu)進(jìn)行修改，采用“圖像”表征作為思維表達(dá)的橋梁，能幫助學(xué)生形象完成“圖式”的同化、順應(yīng)與平衡過程，實現(xiàn)知識的可視化。借助“圖像”表征這個有效的“腳手架”，小學(xué)生也能更清晰方便地采用“說理”的方式表達(dá)自己思維過程，讓科學(xué)真理更有“理”，實現(xiàn)思維過程的可視化，同時，也讓教師和學(xué)生對于科學(xué)思維能力的評價更加有理有據(jù)有針對性，實現(xiàn)評價的可視化。討論讓科學(xué)真理更“真”實，更有“理”。以教科版三年級上冊第二單元第二課《空氣能占據(jù)空間嗎》教學(xué)為例。本課實際上是要建構(gòu)看不見摸不著的空氣也是物質(zhì)這一認(rèn)知結(jié)構(gòu)單元，讓學(xué)生通過“壓杯入水”等三個實驗完成這一認(rèn)知。筆者通過對能力基本持平的兩個班級進(jìn)行“非圖像”教學(xué)和基于“圖像”表征的模型建構(gòu)教學(xué)，個體觀察表明，“圖像”班的學(xué)生通過繪畫杯子內(nèi)液面的變化，借用自我構(gòu)建的“圖像”，有利于學(xué)生討論交流，且討論交流參與度和成效明顯高于“非圖像”班，“圖像”表征能更有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生能夠進(jìn)一步畫出杯子內(nèi)空氣，明確空氣與液體之間的變化關(guān)系，形成空氣是物質(zhì)，能像液體一樣占有一定的空間，并且充滿各處。后測結(jié)果（見圖2）也表明，基于“圖像”表征的模型建構(gòu)教學(xué)能有效建構(gòu)空氣也是物質(zhì)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)單元，標(biāo)準(zhǔn)差顯示“圖像”教學(xué)班（14.66）小于“非圖像”教學(xué)班（15.51），表明學(xué)生個體間差距較小，更多的學(xué)生能夠參與課堂，形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)單元。以反思為橡皮，擦亮模型建構(gòu)的每個細(xì)節(jié)。及時反思，如細(xì)膩橡皮，為模型建構(gòu)擦去了思維的瑕疵，讓每一個模型都能在這里不斷完善升華。反思不僅在于教師的教學(xué)反思，而且更加側(cè)重于學(xué)生的學(xué)習(xí)反思。教師要設(shè)置符合學(xué)生學(xué)情和心理的反思環(huán)節(jié)，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生做好學(xué)習(xí)反思，實現(xiàn)模型建構(gòu)能力提升。鑒于小學(xué)階段的學(xué)情，教師要逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，幫助學(xué)生形成反思意識和反思能力。可以表格量化的形式對每一堂課的情況進(jìn)行理性分析和形成性評價建議。將反思納入評價量化體系，學(xué)生通過量化表格能夠形象地關(guān)注到自己的反思能力，及時進(jìn)行修正與改進(jìn)。學(xué)生反思的過程，是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它是對于不好的學(xué)習(xí)行為和知識進(jìn)行改正的過程。只有經(jīng)過積極有效的反思，才能實現(xiàn)學(xué)習(xí)的長久進(jìn)步，促進(jìn)自身模型建構(gòu)能力的長久發(fā)展，實現(xiàn)模型建構(gòu)能力的提升。以評價為顏料，豐富模型建構(gòu)的層次。評價多元化，如多彩的顏料，為模型建構(gòu)增添了層次分明的色彩，讓每一次建構(gòu)都能在這里展現(xiàn)獨特的魅力。評價是促進(jìn)學(xué)生反思和模型建構(gòu)能力發(fā)展的重要量化手段，《課程標(biāo)準(zhǔn)》新增對“教—學(xué)—評”一致性要求，正是對評價方式的關(guān)注與肯定。評價需要將過程性評價和結(jié)果性評價綜合納入。模型建構(gòu)的學(xué)習(xí)更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，以學(xué)習(xí)過程促進(jìn)對學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)單元結(jié)果形成。讓學(xué)生享受模型建構(gòu)的過程和大膽創(chuàng)新的精神，不用標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)結(jié)果束縛他們的思維和幻想，同時以此促進(jìn)學(xué)生知識體系模型的建構(gòu)。“圖像”表征使整個思維過程可視化，讓學(xué)習(xí)評價可以更直觀地發(fā)生于一堂課的各個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)“圖像”，將學(xué)生模型建構(gòu)的過程與結(jié)果生成具體量化評價和闡述評價，做到可信且有效、明確且具體、全面且深入，起到激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的作用，并可以融合學(xué)生的日常行為和課后拓展進(jìn)行補充性評價。此外，注重評價主體多元，采用教師評價、學(xué)生互評以及學(xué)生自我評價。“圖像”表征將整個學(xué)習(xí)過程直觀化，教師可以將學(xué)習(xí)過程的公平評價還給學(xué)生，使評價更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。因此，基于“圖像”表征的模型建構(gòu)教學(xué)的學(xué)習(xí)評價，是基于教師、學(xué)生以及自我三方面的過程性和結(jié)果性評價，其評價需要形成課堂的學(xué)習(xí)量化表，以具體的量化成績和闡