小学科学模型应用与验证的教学实践及思考　　

　　一、引言

　　在中小学科学教学中，“纸燃烧”作为物质变化与能量转换的经典案例，承载着丰富的科学内涵与教育价值，不仅直观地展现出物质变化的基本特征，还深刻体现了科学原理与日常生活现象的紧密联系。本文聚焦于小学科学“纸燃烧”的教学实践，分析如何通过模型应用与验证帮助学生在科学学习中实现对“产生了新物质的变化”概念的深度理解和认知转变。

　　二、基于概念转变的模型应用与验证教学设计

　　（一）教学内容分析

　　“纸燃烧”属于《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）中“物质的变化与化学反应”的内容，对应的要求是能举例说明物质发生变化时有些产生了新物质，有些则没有；能寻找证据解释和判断物体发生变化时，其构成物质是否改变；能设计方案，探究身边物体的变化。[1]31

　　教材中关于“物质的变化”内容在不同年段均有涉及。低年段的教学要求认识物质的三种状态及物质状态的变化，中年段的教学要求认识水的三态变化，高年段则是认识物质变化的条件和规律，学会用一定方法检测溶液的酸碱性，旨在通过循序渐进的方式，从直观感知到深入理解，再到实验操作和应用分析，逐步构建学生对于“物质的变化”的概念模型。

　　基于对新课标和教材的分析，本节课的核心目标为构建关于燃烧这一变化的科学概念模型，即明确燃烧是一个伴随着新物质生成的变化过程。

　　（二）“纸燃烧”原始模型分析

　　在小学科学学习的过程中，学生的初步认知主要来源于他们的生活经验及以往课程中的探索活动，这些早期的理解和探索构成了他们的前概念。模型建构式探究教学认为，教师应鼓励学生表达自己的思想，勾勒出学生关于整个现象的思想模型和整体认识。分析这些思想模型，有助于设计和规划课程，有针对性地引导学生开展探究活动。[2]对于纸燃烧这一现象，许多学生在日常生活中已有所了解，知道纸具有可燃性，燃烧需要氧气，且在燃烧过程中会释放热量，产生白烟，最后变为灰烬。然而，这些基于直观感受和生活经验的初步理解，虽然构成了学生对纸燃烧认识的原始模型，但往往是零散的、感性的，因缺乏科学引导和深入探究，其科学性与精确性均显不足。白烟和灰烬是什么？除此之外，燃烧过程中还有没有其他新物质的生成？燃烧究竟是一个怎样的过程？这些都是教师在教学中需要帮助学生解决的问题。因此，教师需要引导学生通过一系列探究实践活动对纸燃烧模型进行应用与验证，帮助他们构建更加准确和全面的科学概念模型。

　　本节课的重点是学生需要验证纸燃烧是否会产生新物质——水和二氧化碳。此外，还需要初步感知质量守恒定律，即这些新物质不是凭空产生的，而是在消耗一部分氧气的条件下才生成的。因此，教师在课前对学生的前概念及本课中需要建立的科学概念进行了分析（见表1）。

　　

　　教师通过分析表1后发现，本节课在支撑学生前概念方面仍有所欠缺，尤其是关于纸张的化学成分、燃烧时产生的白烟以及燃烧后留下的灰烬的具体认知。鉴于这部分涉及的化学成分较为复杂，且小学生的认知能力和科学探究水平尚处于发展阶段，难以在短时间内深入探究这些细微的科学问题。因此，在本节课中，教师对这些缺失部分不做过多展开，而是采取阅读资料的方式，为学生提供必要的知识补充。这种方式不仅有助于补充学生关于本课的前概念知识储备，还能提高学生提取和总结文字信息的能力，为日后更深层次的科学探究打下坚实的基础。

　　（三）教学设计要点

　　1.问题驱动，促进概念理解与转变

　　教师精心设计了一系列问题，如纸燃烧后重量为什么变轻了？产生的白烟和灰烬与原来的纸相比还是同样的物质吗？集气瓶身上的水雾是怎么产生的？如何验证纸燃烧后是否产生二氧化碳？通过问题激发学生的认知冲突，点燃他们的探究热情，引导学生不断深入思考。这种方式不仅帮助学生深度理解科学概念，还促使他们转变思维方式，真正掌握科学知识的本质，有效提升了学生的学习效果。

　　2.情境构建，助推思维启发与拓展

　　在教学设计中，教师增加了“文文”这个人物，以“文文的实验”导入，揭示本节课需要探究的问题，在后续的活动中，又以“文文的猜测”“文文的实验方案”等情境助推学生进一步探究纸燃烧产生的新物质。随着一个个与“文文”相关的情境逐步展开，学生不再是被动的知识接收者，而是积极的参与者，在轻松有趣的氛围中掌握了纸燃烧产生新物质这一科学概念，培养了自主探究、分析问题和解决问题的能力。

　　三、基于概念转变的模型应用与验证教学实践

　　（一）唤起原始模型，激发认知冲突

　　教师创设情境，通过“纸燃烧并称重”实验视频唤起学生关于“纸燃烧”的原始模型，用原始模型来预测纸燃烧后重量的变化。

　　活动1：观察纸在空气中燃烧的现象

　　活动流程：教师播放“文文的实验1”视频，以文文同学探究5克纸燃烧后重量变化的实验设疑，引发学生猜测。教师引导学生思考纸燃烧后重量变轻的原因，学生提出多种想法。接着，教师带领学生观察纸燃烧过程的变化，如变小、成灰、有烟雾，让学生通过阅读资料了解白烟和灰烬的成分，明确其与原纸非同种物质，均为新物质。