【正文】  【摘 要】 技术与工程领域是《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》中单独强调的一个主题内容。在实施该内容的教学时，课标明确提出可以采用模型建构的方法。文章重点分析在小学科学技术与工程领域进行模型建构的意义策略探究，课堂教学中教学策略的研究有助于提升学生模型建构的科学素养。 
　　【关键词】 模型建构；技术与工程；STEM教育

　　STEM教育体系是集科学、技术、工程、艺术以及数学为一体的多学科教育模式。STEM教育体系与我国一直倡导的素质教育理念不谋而合，旨在从多个角度培养学生的科学能力。对STEM教育体系内的单一学科，以科学课程为例，STEM教育体系强调就学生的科学探究能力、科学实验意识、科学感知能力等多方面进行培养。因此，在科学教学过程中，融入STEM教育思想，既符合当代人才培养的发展方向，又满足现代科学教育理念的具体要求。
　　莱勒和朔伊布勒提出的四种教师可用于推理的模型——实体模型、具象模型、规律表达模型和机制性解释模型，对于教学活动来说，无疑是一种极其有效的工具。它们不仅有助于教师更清晰地解释复杂的概念和现象，还能帮助学生更深入地理解和应用科学知识。实体模型，如太阳系模型或人体模型，通过三维的展示，让学生能直观地感受到系统的结构和关系。这种模型有助于学生通过观察来理解和记忆相关知识，尤其对于那些空间感较强的学生，效果更为显著。具象模型，如地图、图表和示意图等，利用二维的表征形式来展现事物的本质特征或转换规则。这种模型有助于学生理解比例尺、坐标系等抽象概念，并能在实际生活中进行应用。规律表达模型，则是一种类比的方式，将系统的功能与其他系统的功能进行类比，从而揭示出其中的规律和关系。这种模型有助于学生发现事物之间的内在联系，提高他们的逻辑推理能力。机制性解释模型，虽然对儿童来说可能较为困难，但它对于解释那些不可见的假想实体或过程的作用过程至关重要。通过这种模型，学生可以了解到一些无法直接观察的现象背后的原理，从而深化对科学的理解。然而，如何有效地利用这些模型来修正和精化学生的心理模型，还需要教师在教学策略上进行深入的探究。教师应根据学生的学习特点和内容需求，选择恰当的建模方式，并引导学生主动参与模型的建构和应用过程。同时，教师还应注重培养学生的思维能力和探究精神，使他们能够更好地利用模型进行推理解释或预测。
　　2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》对技术与工程领域的学习以及模型建构给予了高度的重视，这无疑是教育领域对培养学生科学素养和综合能力的一种深刻体现。技术与工程领域的学习，为学生提供了一个极佳的平台，使他们能够综合运用所学的各科知识，亲身体验科学技术对个人生活和社会发展的深远影响。这种综合性的学习方式，不仅能够帮助学生更好地理解和掌握科学知识，还能够让他们在实际操作中感受到学习的乐趣和成就感，从而培养他们通过动手实践来解决问题的习惯。而模型建构，则是一种能够有效促进学生抽象思维和科学探究能力的教学方法。它要求学生从原型出发，抓住其本质特征进行抽象，从而构建一个能够反映原型本质联系的模型。在这个过程中，学生不仅能够深入理解科学原理，还能够通过实际操作和观察，检验和修正自己的模型，从而不断提升自己的科学素养和创新精神。美国教育家杜威的观点也进一步强调了模型建构在科学探究中的重要性。他认为，学生不仅要掌握科学知识，更要理解和掌握科学探究的过程和方法。而模型建构正是这样一个过程，它要求学生通过创建实际问题的模型，来深入理解和掌握科学探究的精髓。因此，结合《义务教育小学科学课程标准》的要求和杜威的教育理念，我们可以看到，模型建构在小学科学教育中具有不可替代的作用。它不仅能够帮助学生深化对科学知识的理解，还能够培养他们的科学探究能力和创新精神，为他们今后的学习和生活奠定坚实的基础。
　　综上所述，模型建构是小学科学教育中一种非常重要的教学方法。它不仅能够帮助学生深化对科学知识的理解，还能够培养他们的科学探究能力和创新精神。因此，我们应该充分重视并大力推广模型建构教学，为培养更多具有科学素养和创新精神的人才做出积极的贡献。   
　　对于低年段的小学生，他们还停留在具象思维的阶段，对于抽象事物还难以把握，更不必说从事物中抽象出本质。因 此，教师在低年段学生中开展模型建构的教学，需要提供大量的、丰富的原型来帮助学生找到这些原型的共同点，从而启发他们去设计。以教科版科学教材二年级下册 “做一顶帽子”为例。该内容是小学科学技术与工程领域中典型的一课。本节内容要求学生基于对材料的认识，能根据功能和用途选择不同材料，设计制作一顶帽子。在“设计—选材—制作—展示”的过程中进一步体会人工世界是由人设计并制造的，用不同材料制作的同种物品，它们的功能和用途可能不同。在本课中，学生第一次以 “设计师”的角色参与课堂活动。“设计师”不仅仅需要表达美术上的一些创意，更需要选择合适的材料来满足所需功能。学生将通过做帽子活动初步体验工程设计的过程，其中包括简单设计和展示交流两个环节。这对学生来说有一定困难，因而，在学生开始进行设计前，教师需给学生提供大量的帽子实例，用充足的原型来启发学生在模仿的基础上进行创新。教师可以直接出示大量的帽子照片，也可以直接展示帽子的 物。比如 医生的帽子、遮阳用的遮阳帽、冬天佩戴的毛线帽、游泳使用的防水泳帽、厨师带的厨师防油帽等。学生通过观察这些不同的帽子，很容易就得出帽子的材料不同，帽子的使用用途也不同的结论。接下来，教师再提出 “制作一顶帽子”的建模要求，学生也就自然而然地明白该如何去设计。 
　　在模型建构中，教师需要给学生提供材料来制作模型。这里的材料分为非结构材料和有结构材料两种。非结构材料是指那些无固定玩法、无具体形象特征的材料，即结构简单、获取方便、可塑性强的基本简单材料。与之对应的有结构材料则是较难获取的，结构较为复杂，但容易理解的材料。非结构材料对学生来说，更具有挑战性，思维难度更大，对动手能力的要求也更高。对于低中学段的学生而言，他们的动手能力还处于刚刚发展起来的阶段，如果提供非结构材料，在课上他们可能面临不会制作或多次试验都不能取得成功的问题。而有结构的材料虽然在获得上存在一些难度，但是在实际的课堂中能起到较好的效果。 
　　以教科版科学教材三年级下册 “我们的‘过山车’”为例，该节课的设计要求有：①过山车总长２ｍ 以上；②小球要跑完全程，中途不脱轨；③过山车要稳固；④过山车有曲线轨道和直线轨道；⑤过山车有斜坡。这里制作“过山车”的材料，教师一般提供橡胶管、塑料管等，这些材料生活中很容易得到。但是实际教学时发现，学生需要许多支架固定管道，时间一点一滴地浪费在搭建的过程中，学生关注的因素早已不是小球的运动状态，而是要怎么才能固定好管道。因此，教师如果优先提供有结构的材 料，比如积木，学生可以节约大量的搭建时间，集中注意力在设计要求上。当然，这里并无排斥使用非结构材料之意。教学本应循序渐进，在学生用有结构材料理清模型的特征后，教师可以再提供非结构材料深化教学内容。 
　　综上所述，基于STEM教育体系，教师在科学教育中的工作确实需要不断创新，以适应和满足学生科学学习的需求。在新颁布的《义务教育科学课程标准（2022年版）》中，虽然技术与工程领域不再作为一个独立的内容板块，但其理念和精神仍然贯穿于整个科学教育过程中，而模型建构也依然占据着重要的地位。模型建构教学策略在小学科学教育中具有显著的价值。通过构建模型，学生可以更直观地观察和分析科学现象，进而深入理解其背后的原理和规律。模型建构教学策略在小学科学教育中具有重要的地位和价值。教师应结合新课标的要求和学生科学学习的特点，不断探索和创新教学方法和手段，以更好地促进学生的科学素养和全面发展。