【一等奖小学科学教学论文】有效失败视域下科学符号模型建构教学的优化路径——以教科版《科学》三年级上册《各种各样的运动》一课为例

[摘要]针对当前科学符号模型建构教学中存在的问题，教师可立足有效失败理论，从创设失败体验、反思失败缘由、拓展延伸成果三个维度进行优化。在实际教学中，教师将学生的失败体验转化为教学资源，引导学生经历“还原低阶模型、建构科学符号模型、应用科学符号模型”的过程，实现模型建构能力与科学思维协同发展。

[关键词]有效失败；符号模型；建构；科学思维

《义务教育科学课程标准(2022年版)》正式将模型建构纳入科学思维的范畴，要求学生以经验事实为基础，对客观事物进行抽象概括与模型建构，并能借助模型解释科学现象、厘清内在关联与变化过程。[1]符号模型依托简洁规范、直观可视的符号体系表征科学规律，是小学三至四年级科学教学中最常用的模型形态，也是学生从具象思维走向抽象思维的重要认知支架。2然而，当前小学科学符号模型建构教学存在诸多问题：教师偏重标准模型的呈现，多把科学符号模型当作既定知识直接讲授，弱化了学生探究试错、自主建构与情境迁移的过程体验；学生模型建构过程中出现的认知偏差与探究失败常被忽视或否定，未转化为有价值的课堂资源。如何解决这些问题？

有效失败理论由学者摩奴·卡普尔提出，其核心理念是为学生创设开放性的探究情境，让学生直面复杂问题，接纳可控、可反思的探究失败，把认知偏差、建模失误转化为唤醒前认知、暴露思维盲区、推动深度学习的宝贵资源。建构主义与积极心理学的相关研究也表明，有效失败能够激活学生的学习内驱力，完善学生的认知结构。基于此，本文立足有效失败理论，结合教科版《科学》三年级上册《各种各样的运动》一课，对小学科学符号模型建构教学进行优化。

建构主义认为，新知习得必须根植于原有的认知基础。学生依托日常生活经验与前置学习，已经对科学符号模型形成朴素的认知。本环节重在突破传统灌输式教学的弊端，通过具象认知、语言表述、自主实践等方式唤醒并还原学生的低阶模型，为后续科学符号模型建构教学找准起点。

小学三、四年级的学生处于具体运算阶段，以具象思维为主，对抽象概念的理解依赖实物感知与生活经验。针对科学符号模型抽象难懂的问题，教师可将其转化为可观察、可感知的具象素材，降低学生的认知难度，为后续学习搭建思维支架。

以《各种各样的运动》一课为例，为了让学生对物体的运动形成直观感受，教师在课堂导入环节引入相关运动轨迹，让学生猜测对应的物体，如蜗牛爬行后留下的轨迹、飞机飞过天空后留下的轨迹等。这样既能激发学生的探究兴趣，又能让学生形成“运动有轨迹，且可表征”的观念，为后续的科学符号模型建构做好认知铺垫。

科学符号模型的最大优势在于其以简洁规范的符号体系精准表征科学规律，简化复杂语言，实现科学信息的高效传递。教学中，教师可创设认知冲突，借助口头描述任务创设表达困境，让学生自发地产生建模需求。

以《各种各样的运动》一课为例，教师先放飞火箭气球，而后让学生口头描述其飞行路线。学生普遍出现运动路径不明确、方向难以界定且表述不清的问题，需借助肢体动作辅助说明，充分暴露用自然语言描述运动轨迹的局限性，进而产生了简化表征方式的需求。

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