模型方法在初中科学教学中的应用探讨

陈俊

摘 要：建立模型解决问题是初中科学教学中常用的方法，帮助学生快速理解教材内容，提高学生逻辑能力、思维能力等，可以说，在初中科学教学中，应用模型方法对学生未来发展起着十分重要的作用。 本文根据自己的教学经验，利用具体案例进行探讨，提高学生建立模型能力，帮助学生养成质疑、反思等的科学素养。

关键词：模型方法;科学教学;实践举例

前言：

自素质教育成为我国教学主要目的之后，现代教育发生巨大变化，教师转变了传统的以自身为主导的教学模式，学生在课堂上的地位逐渐提高[1]。 以学生为主体的教学理念使学生感受到了教师重视，课堂积极性提高，也极大推动了学生的全面发展。 文章简单介绍了模型方法在初中科学教学中的应用。

一、模型及模型方法

1.什么是模型

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述， 使原型的本质属性以物质形式或思维形式显现出来。 模型舍去了原型的次要细节、非本质联系， 以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系， 是连接理论和应用的桥梁模型可分为物理模型、概念模型、数学模型。  物理模型是指以实物或图画形式直观的表达认识对象特征的模型，如“眼球结构模型”、“原子内部结构 模型”、“凸透镜成像”、“受力分析图解”; 概念模型是指以图示、文字、符号来抽象概括出事物本身特征的模型，  如   “ 达尔文的自然选择学说的解释模型”、“植物的光合作用”等;数学模型是指用来描述 一个系统或他的性质的数学形式，即模型的要素关   系与原型的要素关系具有相似的数学形式， 如“ 大气层温度变化特点”、“重力与质量、位置关系”等。

什么是模型方法模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的科学方法， 是逻辑方法的一种特有形式， 具有可对事过境迁的自然现象进行研究， 将自然现象放大或缩小等优点。 换句话说，模型方法是把认识对象作为一个比较完整的形象表示出来，从而使问题简明扼要， 以便窥见其本质的方法; 从思维方法上遵循化繁为简的原则，把复杂的实际问题转化为理想的简单问题。 因此，模型方法在科学研究中具有重要作用。模型实际上是假设的一种特殊形式，也可以说是科学性和假定性的辩证统一。

二、模型方法在初中科学教学中的实践举例

1概念模型，将零散的知识系统化

在学习《光合作用》时，我们围绕构建光合作用及发现过程模型展开教学，教学时， 我们先出示盆栽植物， 让学生讨论用途。 接着，围绕植物能吸收二氧化碳、释放氧气这一主题，分三步深化认识：①学生设计验证方案、教师板画;②讨论普里斯特利蜡烛、小白鼠实验，分析其未能发现植物吸收二氧化碳、 释放氧气的原因，使学生知晓是因为当时尚未发现空气成分，因此直至1785 年人们才得知植物吸收释放的气体;③利用溴百里酚蓝验证水生植物吸收二氧化碳。 然后，围绕植物能制造淀粉展开教学， 步骤为：①用碘酒依次检测米汤、有色馒头中存在淀粉;②检测绿叶中是否存在淀粉，经讨论后演示水浴加热、酒精脱色，学生分组实验：在已脱色的叶上滴加碘酒并观察颜色变化， 其中部分叶片进行了部分遮光处理;③交流检测结果：均变蓝说明叶中存在淀粉， 并告知 1864 年萨克斯最先证明了这一结论;有些组有一个正方形或圆形或一半未变蓝， 先让学生推测原因， 展示叶片未脱色时的图片及部分叶遮光视频，使学生明白光合作用的条件。 最后，完善植物制造淀粉、释放氧气所需的原料，明确植物的光合作用，写出其表达式，完成模型的构建，并探讨值得进一步研究的问题。

在上述教学过程中，教师没有按照人们对光合作用的探究历程来建构模型，而是从学生熟知的事物入手， 通过讨论、实验， 结合科学史的介绍， 逐步完成了植物光合作用及探究历程两个模型的建构， 使抽象、繁雜的过程变得直观、清晰，使零散的知识变成“ 模块”， 形成完整的知识体系， 并使学生懂得科学发现是受客观条件限制的。

值得注意的是， 构建由文字、符号组成的概念模型， 程序和方法一般如下：①熟悉所构建对象的规律、原理及其内在联系;②选择好最能反映规律、原理、环节的关键词，并确定它们之间的连接方式;

③在草稿上将含有关键词的方框、圆圈等进行合理 摆布，  再用箭头等符号表明关键词之间的联系;在箭头上注明联系名词、行为动词或“+”、“-”等符号;

④对照、修饰、完善之后， 正式绘制， 并配以准确的图注。 当然，构建不同要素组成的概念模型，其程序与方法也略有差异。

三、应用模型方法进行初中科学教学的注意事项

1.模型与真理不等同

模型不是固定不变的， 它需要不断完善， 得到改善的模型将使人们获得对客体的进一步的认识; 模型也不是唯一的， 对同一问题由于认识的角度、方法不同， 形成的假说或理论会有差异， 依此建立而成的模型也就不同。 正如《美国国家科学教育标准》所言，模型是与真实物体、单一事件或一类事物对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。 因此，在教学时，不要把模型等同于真理;在运用模型方法时， 要立足于实践， 致力于模型的改进、改进、再改进， 要用不断改进的模型去逐步逼近实际客体，要让学生懂得用模型方法取得的研究成果连同模型本身需要进一步检验，再好的模型也只能是一种阶段性的研究成果。

2.方法与知识要鼎立

模型是人们按照特定的科学研究目的，在一定的假设条件下， 再现原型客体某种本质特征的物质形式或思维形式的类似物。 在进行模型教学时，既要教模型的知识， 又要教模型的方法， 要克服在模型教学只粗略地介绍模型知识而忽视模型方法的现象。 具体地说，要引导学生认识：为什么要建立模型，怎样建立模型，模型运用的条件是什么，怎样检验和完善模型;让学生通过对模型的研究来推知客体的某种性能和规律， 借助模型来获取、拓展和深化对于客体的认识，即用模型方法来解决一些实际问题。

3.建构与运用应并重

建构模型， 使学生知其然知其所以然; 运用模型，解释生活现象，预测事物发展趋势。 其实，建构模型侧重对过程的演绎， 遵从实物到理想化模型， 从实验到理论的过程; 运用模型侧重对结果的理解， 是对理论的验证与辨析， 两者均能促进学生认知水平的发展，但各有其独特的作用。 在实际教学中， 建构与运用应该并重， 我们可以根据学习内容的特点， 学生学习时的难易程度预估， 灵活选择通过引导学生建构模型、体验模型方法， 还是引导学生理解模型并运用模型来解释现象、 解决实际问题。

参考文献：

[1]谭永平.高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构.生物学教学[J]，2009（1）.

[2]曾钰、陈欣.高中生物新课程中实施模型方法的教学研究.福建基础教育研究[J]，2009（11）.

[3]杨封友.黑箱方法在初中科学教学中的应用.基础教育研究[J]，2009（12）.