帮助学生建构宇宙空间概念的教学策略

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对小学生来讲，宇宙空间是一个宏观抽象的概念，他们往往只专注于对现实情境的观察，而很难在头脑中建立宇宙空间及天体运行的立体形象，这是由学生的年龄、身心特点和认知水平所决定的。帮助小学生有效地建构宇宙空间概念，真正理解《地球与宇宙》单元的知识，是小学科学教学中值得思索的问题。

一、对小学生宇宙空间概念建构前概念的分析

地球、宇宙飞船、星球等词汇学生通过各种途径已经熟知；无边的宇宙、闪亮的星星是儿童文学作品中永恒的主题，但是儿童的宏观空间想象能力有限，使得其理解星球空间位置关系也有一定的困难。主要表现在：

1.对空间概念认识的模糊性

在日常生活中，学生虽然通过各种途径已经获得了一些相关的知识，但很少有人能够说出各种现象产生的原因。笔者曾就《地球上昼夜交替现象的解释》这一知识做过调查，学生大都会说是由于地球的自转和公转造成了这个现象，而对自转的方向、公转的方向却知之甚少。对于空间方位的变化规律，宇宙空间的层次建构，更是缺少系统认识。

2.对空间概念缺少认识的实证性

现在学生大都通过各种渠道知道了地球的运动方式，但是对地球运动的证据和运动的方向缺少实证意识。他们不知道傅科摆是怎么证明地球运动的，更不知道地球四季的形成为什么会和地球公转有关系。虽然知道有一定的关联，但是不知其所以然。

3.对空间概念建构的不规范性

学生对日月地的认识缺少整体的空间建构。他们大多数只知道太阳最大，地球绕着太阳转，月球绕着地球转。但对整个宇宙空间的建构模式比较模糊，甚至有错误的概念（如太阳最大），整个知识框架具有很大的不规范性。

二、对小学生宇宙空间概念建构特点的分析

在方位知觉方面，由于方位本身具有相对性，儿童从具体的方位知觉上升到方位概念要经过较长时间的指导。儿童左右概念的发展和思维发展的一般趋势相符合，都有一个从直观到抽象的过渡过程。这个过渡的困难在于，在感性水平上，空间方位比较固定；而在理性水平上，空间方位比较灵活多变，有较大的相对性。学生在三年级数学和科学课程中已有了简单的关于平面方位（东西南北）的知识接触，能够大致利用太阳或指南针知道实际方向，而当实际方向和地图方位混合在一起的时候，他们还是需要借助一定的转换，立体空间想象力还有待建构。

鉴于以上几点分析，“地球宇宙”知识模块对小学生来说是神秘而有吸引力的，他们内心有着强烈的认知渴望。同时整个宇宙空间概念的合理建构又需要教师去帮助健全完善。有效实施教学，让学生在该知识模块的学习中初步建构起合理科学的宇宙空间概念，需要教师的巧妙引领和指导。

三、帮助小学生建构宇宙空间概念的教学策略

策略一：多媒体再现，化抽象为具体

小学生主要以具体形象思维为主，逐渐向抽象逻辑思维过渡，抽象思维的展开还是以具体形象为基础的。地球宇宙主题学习内容都是不易见到的一些事物，许多运动无法通过常规操作来展示与描述，在学习中学生会感到比较费解，因此教师在教学时须大力加强直观性。其中，利用多媒体技术可以有效地突破教学中的重点和难点，收到事半功倍的效果。在一堂课开始时放映一些与新课的学习内容相关的多媒体片段，或者难理解的内容，可以让学生在视听结合、欣赏讨论的过程中对课文内容有一个初步印象，从而激发他们的学习内驱力，使其顺利进入教学情境。

如《北极星的秘密》一课，可导入观察星座的变化。现在的学生很少对星座有所观察，更不用说星辰的运行特点了。星辰到底如何在天空中发生位置变化？北极星为何不动？这些现象都需要教师在课堂上来呈现。教师可以借助多媒体播放星辰图片和动画，让学生了解一些主要星辰的特点，如启明星、织女星、牛郎星等。用这些耳熟能详的星辰，激发学生的学习兴趣，进而引导学生观察发现这些星辰在空中的位置不是一成不变的，而是有规律地变化着。通过思考其中的原因，唤起学生的前概念（地球自转引起星辰变化）。

策略二：建立宇宙空间模型，化宏观为可见

空间概念的形成，只靠观察是不够的，从教学内容来看，虽然我们生活在宇宙中，但是宇宙的时空是宏观的、抽象的，而我们生活的时空是微观的、具体的。很多知识光靠灌输只能让学生了解情况而不能激发他们的求知欲更无法让他们感受到宇宙浩瀚无穷的魅力。笔者尝试通过多种手段、途径帮助学生建立宇宙空间模型，从而理解宇宙运行变化规律，建立空间概念。

如教学《太阳系》，笔者用一幅常见的太阳系示意图投石问路：这是不是真正的太阳系的照片？然后组织学生在百米操场上，根据书本提供的有关太阳系各大行星的数据，用身边大小不同的球体，一起动手建立太阳系模型，让学生亲身感受到：太阳系有行星；太阳系行星间的距离分布不均；行星有大有小，差别很大；太阳系还有矮行星、小天体等科学概念。最后得出书中那张图只是太阳系的示意图，而不是真正的照片，纠正并梳理了学生关于太阳系的很多错误的前概念。

另有一些抽象复杂的概念，如果只采用看视频或图画的方式，对学生来说还是一知半解的，不如也通过建模的方式来完成教学。如《在星空中（一）》一课要让学生明白一个概念：星座是远近不同、没有联系的恒星在天空中的视觉图像，从不同角度观察，其图形不同。为此，笔者在教学时，先引导学生把七个乒乓球用线先后垂挂在教室里，再用幻灯机的光从侧面照射，旁边白墙上就出现了一个北斗七星的模型，学生一下子惊呆了。笔者趁热打铁，转动模型，让学生观察并记录星座在白墙上的投射效果。学生自然而然地明白了：星座中的恒星之间其实距离相去甚远，只是由于离我们地球太遥远了，我们看过去才会觉得是在同一平面上，而且从宇宙的不同角度去观察，它们之间的组合图形其实并不相同。这样的教学，才能让学生客观真实地认识和了解星座，建立起正确的有关星座的概念。

在科学教学过程中有一些现象也必须通过建模的方式在课堂上“重现”。如在教学《月相》时，让学生在实际中去观察月相是有一定难度的，时间上也不允许（下半月的月相在下半夜才出现）。于是，笔者利用幻灯投影，外罩一个星空镂空灯罩，就在课堂上建立起了一个完整且能运动的月相模型，从而让学生了解月相变化的规律，帮助学生形成正确的关于月相的空间概念。

帮助学生建模的方法可谓多种多样，哪一种更能说明事实，学生自有选择，让他们用自己最擅长的方式去理解、去解释、去思考，把抽象的空间概念具体化，这不正是我们科学课堂上所需要的、所追求的吗？

策略三：关注人类探索宇宙的历史，循序渐进建构空间概念

从天圆地方说到地球中心说，还有一年四季的形成和太阳的远近关系假说，错误的理论也曾经在人类认识地球学说中占据过非常重要的位置。有很多人追捧，信奉，因为它太贴近人的感觉认识了。这些认识也很容易被小学生接受。学生的诸多认识，就和早期人类对地球及其运动的认识十分相似。

深入地了解人类认识地球与宇宙空间的历史和过程，可以让学生重演人类对地球运动的探究过程。基于可观察到的现象和事实，运用相对运动、参照物、模拟再现等原理和方法进行推理、论证，最终认识地球是如何运动的。在这一过程中，需要引导学生多角度地、持续地收集地球运动的证据，如资料、理论、模拟实验的结果等，需要提醒学生对证据进行批判性的逻辑加工，还需要训练学生具备一定的空间想象力。

如笔者在教学《昼夜交替现象》时，发现学生都知道“昼夜交替现象是由于地球自转引起的”。 在表扬了他们科学知识丰富后，笔者话锋一转，创设了这样一个场景：假如你是生活在古代的一位古人，只知道日出而作，日落而息。然后请学生从这样的认识出发，试着推理：太阳和地球两者做怎样的运动才会出现地球上“昼夜交替”这种现象，把自己的想象用图画出来。一石激起千层浪，各种模拟图顷刻间都展示在了黑板上。在引导学生对上述模拟运动进行归类后，以组为单位，用手电筒和小地球仪模拟日地各种运动，推测哪几种运动形式可以形成“地球上的昼夜交替现象”。这样的教学不仅仅是为了让学生寻找一个正确的答案，更是关注学生对这个现象能否展开更多的空间想象力，希望学生能踏着古人探索的足迹，通过猜测、想象，在头脑中建构地球和太阳相对圆周运动的空间模式和知识概念，从而形成更加清晰的日地运动的方位和空间概念。

当然，帮助学生建构宇宙空间概念仅仅通过课堂教学是远远不够的，教师还应适当地组织学生进行课外观察和积累，培养他们持续的探究能力，拓展认识空间，帮助学生融会贯通，学以致用，逐步建立完整的宇宙空间概念，养成正确的思维习惯，提高科学素养。

（浙江省宁波市东海实验学校 315800）