余秋萍
浙江省绍兴市第一初级中学教育集团龙山校区 312000
摘要：初中科学课堂应多关注学生科学思维的培养，教师对学生的引领更应注重“如何学”。在关注学生思维动向的同时，通过课堂实验，引导他们建构科学模型。可以是在课堂的基础上同类模型的再次建立，也可以是将课堂知识迁移并赋予其新的内涵，能够自行建立新的模型为自己所用。这个方法贯穿于课堂内外，促使学生勤于思考，收获更多。
关键词：建模思维；初中科学；课堂教学；实验
引言
《新课程标准》明确指出，科学教师要重视学生科学思维的培养，关注他们的思维过程和行为方式，引导他们“动手”和“动脑”相结合，主动思考问题，并帮助他们学习建立科学模型，逐步养成质疑、反思的科学思维习惯。因此了解模型是什么，以及模型在知识建构中如何发挥作用对于加快知识的内化能起到很好的效果。
一、什么是模型
模型就是模拟所要研究事物原型的结构形态或运动形态，是事物原型的某个表征和体现，同时又是事物原型的抽象和概括。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。建模是科学家建立科学理论或问题解决的过程，也是学生发展科学知识的过程，是科学探究和问题解决的基础，对学生学习和认识科学起到促进作用。
按照学科进行分类，模型可以分为物理模型、化学模型、生物模型和数学模型等。初中科学作为一门综合性学科，里面的内容涵盖较多，涉及到的学科知识也是各方面都有的。例如天文、地理、物理、化学和生物，我们再将科学教材中使用的模型进行再分，可以有如下图所示的分类：
举例来说，在科学教材内容中，我们熟知且经常使用的模型形式是物理模型，在它之后的分类更贴近具体的内容：浙教版科学教材中，七上第三章第2节《地球仪和地图》中使用的地球的模型即为实物模型，七上第二章第4节《细胞》中的动植物细胞的结构模型是模拟模型，八下第三章第6节《光合作用》中的植物光合作用模型是理想模型。
二、运用“模型”引领课堂
科学学科的教学，应该更注重方法的教学，通过课堂实验的演示，引导学生进行模型建立，从而让课堂的主动权掌握在学生手中，下面笔者以几个教学片段展示“模型”教学：
（一）教学片段一：《日食与月食》
环节：录像观测日食发生的过程，讨论总结这一过程的特点，建立模拟模型，模拟验证日食的发生。
问题：讨论总结日食发生时有哪些特点，分组设计验证日食发生的实验，体验日食产生的原因。
分组实验：1、设计时注意：①用什么实验材料来做这样一个模拟实验？②如何做实验 ? 三球的距离应怎样来模拟？③在实验中估计会出现哪些现象？④观察到的哪些现象能说明日食发生了？⑤观察时我们应处在什么位置？
2、学生分小组进行模拟实验：一生用手电筒代表太阳，一生手持半球面地球仪代表地球，一生手持小弹珠当月球自西向东运动，用小弹珠绕半球面地球仪转动一周表示月球绕地球一周，看看在什么情况下会看不见太阳。
交流总结：从模拟模型中，重现日食发生的全过程，此时太阳、月球与地球三者之间的位置，一般日食发生在什么时候，在什么情况下不会发生日食？用自己的语言复述日食的成因，并能在黑板上演示画出如图的日食简图，真正做到理解基础上的掌握，而不是口头意义上的简单复述。
设计意图：这一单元的内容，都是关于天文宇宙的知识。由于我们无法亲眼见证日食产生的过程，所以难免会困顿，因此最好是让学生能亲自见证这个过程。利用已有的实验仪器，根据书上的提示设计实验，小组合作。创设教学环境，使本来抽象的知识具体化，这个模拟模型的建立，学生在认识“模型”的同时，印象也非常深刻。
（二）教学片段二：《浮沉条件的应用》
环节一：复习“物体浮沉的条件”，从物体受力的角度出发：
F浮<G 下沉 F浮>G 上浮 F浮=G 悬浮或漂浮
从前节课的知识点出发，物体不同的受力情况会有对应的状态，那么潜艇作为我国海军主要舰种之一，它既能在水面航行（漂浮状态），又能潜入水下某一深度（下沉至悬浮状态）。
问题：它是如何完成上浮和下沉过程的？如何完成以上状态的转换？
环节二：利用模拟模型，分组实验，探索潜水艇上浮下沉过程是如何实现的？其中受力的情况如何进行分析？
分组实验：准备一支大针筒，一段橡皮管连着一个玻璃球，玻璃球顶部和底部各有一个小孔。
分析：利用模拟模型来模拟潜水艇的上浮和下沉的过程，如上图所示，主要是模拟潜水艇的上浮过程，当注射器将气体压入玻璃球时，可见球内的水量减少，球（和球内的水）受到的重力变小，最后的实验结果是玻璃球上浮。从图看受力分析看，F浮<G，因此玻璃球上浮。反之，当注射器将球内的气体吸出时，球内的水量增多，球（和球内的水）受到的重力变大，一旦重力大于浮力，球将下沉。
设计意图：从实际问题出发，更激发学生兴趣。我们所学习的科学，的确可以帮助我们解决生活中遇到的一些问题。而解决问题的关键是使用的科学方法，我们没法观察真实潜水艇是如何工作的，但是我们可以通过建立模拟模型，将问题的本质体现出来，归结为潜水艇的受力分析。在不改变V排的前提下，通过改变自重来实现上浮下潜。
三、类比分析 自建“模型”
在以上教学片段中，学生都能在老师的引导下，在原有认知的基础上，通过实验建立模型。均是在不能从观察中直接得到最终的结论，或是理解起来比较难的。抽象的微观世界需要建立模型，利用实验现象以及逻辑思维推理猜测物质结构的特征。
在课堂中用到的一些模型大都是在实验基础上的，但是在平时的练习当中，即使不借助实验，学生也可以将题意进行简化，在问题的驱动下，主动找出建立模型的基准点。如：
1、选自八年级下册第二单元的练习题：作为相对原子质量标准的碳-12可以写成12C，1个12C的原子的质量为a千克，1个12CO2分子的质量为b千克，若以12CO2分子中的1个氧原子质量的1/16作为相对原子质量的标准，则12CO2的相对分子质量是（ ）。
分析：在看这道题目时，学生会如何求解？会从何处入手？原子、分子这些微粒抽象比较难理解，而在与他们交流过程中，笔者也得到了解题的步骤，首先构造微粒模型：
图1 图2 图3
如图1为一个碳原子，图2为一个二氧化碳分子，将二氧化碳分子再分，有一个碳原子和两个氧原子。在第二单元中，关于相对原子质量如何得来以及公式的得出：相对原子质量=原子实际质量/标准，学生自己就开始动脑筋了，标准是多少？12CO2分子中的1个氧原子质量的1/16，那一个氧原子质量是多少？现在借助图3和图1的模型对比就非常清楚明白了，它们相差两个氧原子，质量为（b-a）kg，一个氧原子质量即为（b-a）/2 kg，以一个氧原子质量的1/16为标准，标准就是（b-a）/32 kg。相对分子质量=分子实际质量/标准，最终结果就是32b/（b-a）。
习题的建模过程并不复杂，学生有些是在草稿纸上将微粒图示画出再进行比较，也有一部分直接构建概念，在脑子中将微粒的信息以及计算所需的量盘算了一遍。因此，科学方法的渗透是非常有必要的，掌握学习的方法比知识的记忆更有效，也更能锻炼学生的思维。
2、选自八年级上册第一单元的练习题，是浮力内容中的典型例题：
三个体积相同而材料不同的实心球A、B、C，分别静止在不同深度的水里，A、B、C三球的浮力谁大？密度谁大？
分析：浮力的解题方法中，我们常用的有三种方法：
称重法、阿基米德原理法和状态分析法。浮力题若是能找准方向，用对方法，建立合适的模型，那么题目无论怎么变都难不倒同学们。在这题中，学生根据提供的信息，VA=VB=VC，
并结合图4中三球的状态，解决浮力的比较可以采用阿基米德原理法：
图5 图6 图7
建立模型如图5、图6，当体积相同的物体一个浸没于水中，一个漂浮于水面，那么V排就是比较浮力的关键。题目中所给的图4的B、C两球均浸没，因此V排=VB=VC相等，A球漂浮，V排< VA，所以三球所受浮力比较为：
F浮A<F浮B=F浮C。比较密度大小可以用状态法进行分析建模，学生会将A球按照模型5（漂浮），B球按照模型6（悬浮），C球按照模型7（沉底）。三球的密度大小为：ρA<ρB<ρC。
有了浮力上对应的物理模型，学生若能掌握这种科学方法——建模，那么解决这类题目就变得简单。课堂上的引导，是为了课后学生自己能构建知识体系，主动思考问题，学到新的知识。遇到新的题目，学会利用已有的资源进行建模。科学学习中很大部分的学习都可以通过自己建模，加深印象，并对其进行归类。
综上所述，科学课堂，应该是充满思考的课堂，教师的角色应该逐步由知识的传授者过渡到学习方法的引导者，在课堂上应更多的关注学生“学”的策略。身处一线教师的队伍中，笔者认为利用课堂生成性资源，抓住让学生主动建构模型的机会，为自身更高效的学习及解决问题提供可能。现在的社会，终身学习已是大家共同的认知，无论是作为学生的学习还是作为不同工作性质的学习，“会学”都比“学什么”更重要。
参考文献
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[4]施灵锋，闵淦明．“以学定教”让“学”发生——初中科学有效课堂教学的实践与思考[J]．读与写杂志，2012(11)．119-120．