科學(xué)五年級(jí)模型搭建教學(xué)案例集前言：模型搭建——科學(xué)探究的橋梁模型搭建是小學(xué)科學(xué)教學(xué)中一種極具魅力的教學(xué)手段。對(duì)于五年級(jí)的學(xué)生而言，他們正處于具體形象思維向抽象邏輯思維過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，動(dòng)手操作是他們獲取知識(shí)、發(fā)展能力、提升科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。本案例集旨在通過(guò)一系列精心設(shè)計(jì)的模型搭建活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生將抽象的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為具體的物理模型，在“做科學(xué)”的過(guò)程中深化理解、激發(fā)興趣、培養(yǎng)探究精神與實(shí)踐能力。這些案例均來(lái)源于教學(xué)實(shí)踐，力求貼近五年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知水平與課程標(biāo)準(zhǔn)要求，希望能為一線科學(xué)教師提供有益的參考與啟示。案例一：地球的自轉(zhuǎn)與晝夜交替模型單元背景與目標(biāo)本案例適用于“地球與宇宙”單元中關(guān)于“地球自轉(zhuǎn)”及“晝夜交替現(xiàn)象”的教學(xué)。旨在幫助學(xué)生理解地球自轉(zhuǎn)的方向、周期，并初步建立地球自轉(zhuǎn)形成晝夜交替的空間概念。核心概念與技能*科學(xué)概念：地球是一個(gè)球體，它繞著地軸自西向東自轉(zhuǎn)，周期約為24小時(shí)；地球的自轉(zhuǎn)形成了晝夜交替現(xiàn)象。*探究技能：通過(guò)觀察、思考、設(shè)計(jì)和制作模型，模擬地球自轉(zhuǎn)及晝夜現(xiàn)象；能對(duì)模型進(jìn)行調(diào)試和解釋。所需材料*小皮球或泡沫球（代表地球）*細(xì)木棍或竹簽（代表地軸）*彩色馬克筆*小貼紙或橡皮泥（代表某個(gè)特定地點(diǎn)，如學(xué)校）*手電筒（代表太陽(yáng)）*圓規(guī)、直尺（輔助工具）*剪刀、膠水或膠帶教學(xué)流程建議1.情境導(dǎo)入與問(wèn)題提出*引導(dǎo)學(xué)生回憶日常生活中看到的日出日落現(xiàn)象，提問(wèn)：“為什么太陽(yáng)每天會(huì)東升西落？白天和黑夜為什么會(huì)交替出現(xiàn)？”*鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的假設(shè)，記錄不同的想法，如“太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)”、“地球自己在轉(zhuǎn)”等。2.模型設(shè)計(jì)與規(guī)劃*引導(dǎo)學(xué)生思考：如何用我們準(zhǔn)備的材料來(lái)模擬“地球”和“太陽(yáng)”？如何體現(xiàn)“轉(zhuǎn)動(dòng)”？*討論地軸的傾斜（五年級(jí)可暫不深入傾斜角度，僅提及地軸是傾斜的，為后續(xù)學(xué)習(xí)鋪墊），以及如何在“地球”上標(biāo)記“白天”和“黑夜”。*鼓勵(lì)小組討論，畫(huà)出簡(jiǎn)單的模型設(shè)計(jì)草圖。3.模型制作與調(diào)試*制作“地球”：在皮球上用馬克筆大致畫(huà)出赤道、經(jīng)線（可選），用貼紙標(biāo)記出學(xué)校的位置。*安裝“地軸”：將細(xì)木棍或竹簽穿過(guò)球心，作為地軸。提示學(xué)生思考地軸兩端分別代表什么（南極和北極）。*模擬“太陽(yáng)”：打開(kāi)手電筒，代表太陽(yáng)發(fā)出的光。*模擬自轉(zhuǎn)：學(xué)生手持地軸，讓“地球”繞地軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。注意引導(dǎo)學(xué)生觀察“地球”上標(biāo)記點(diǎn)（學(xué)校）的明暗變化。4.觀察研討與解釋現(xiàn)象*小組內(nèi)分工合作，一人轉(zhuǎn)動(dòng)“地球”，其他人從不同角度觀察。*引導(dǎo)學(xué)生描述：當(dāng)“地球”自西向東轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，標(biāo)記點(diǎn)（學(xué)校）是如何經(jīng)歷“日出”、“中午”、“日落”和“黑夜”的？*對(duì)比不同假設(shè)（如地球不自轉(zhuǎn)，只有太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)），通過(guò)模型演示，討論哪種解釋更合理地說(shuō)明了晝夜交替的周期和現(xiàn)象。*修正和完善模型，例如確保地軸方向在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中保持不變。5.總結(jié)與拓展*總結(jié)地球自轉(zhuǎn)的特點(diǎn)及其產(chǎn)生的晝夜交替現(xiàn)象。*拓展思考：如果地球停止自轉(zhuǎn)，會(huì)發(fā)生什么？（引導(dǎo)學(xué)生從晝夜、溫度等方面暢想）教學(xué)提示與拓展*材料替代：若沒(méi)有皮球，可用橙子、土豆等球形物體代替；地軸可用牙簽、細(xì)鐵絲。*難點(diǎn)突破：“自西向東”的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是理解日出日落的關(guān)鍵?？稍凇暗厍颉鄙袭?huà)一個(gè)箭頭指示自轉(zhuǎn)方向，并結(jié)合太陽(yáng)“東升西落”的現(xiàn)象幫助學(xué)生理解。*差異化指導(dǎo)：對(duì)動(dòng)手能力稍弱的小組，教師可提供更具體的制作步驟圖示；對(duì)能力較強(qiáng)的小組，可鼓勵(lì)他們嘗試模擬不同緯度地區(qū)的晝夜長(zhǎng)短差異（若已涉及相關(guān)概念）。*安全提示：提醒學(xué)生使用剪刀、竹簽等工具時(shí)注意安全。案例二：杠桿原理探究模型單元背景與目標(biāo)本案例適用于“運(yùn)動(dòng)和力”單元中關(guān)于“簡(jiǎn)單機(jī)械”的教學(xué)，聚焦于杠桿的基本原理。旨在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)搭建不同類型的杠桿模型，探究杠桿的支點(diǎn)、用力點(diǎn)、阻力點(diǎn)三者的關(guān)系，以及省力、費(fèi)力和不省力也不費(fèi)力的條件。核心概念與技能*科學(xué)概念：杠桿是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，有支點(diǎn)、用力點(diǎn)和阻力點(diǎn)三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)；當(dāng)用力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離大于阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離時(shí)省力，反之費(fèi)力，距離相等時(shí)不省力也不費(fèi)力。*探究技能：通過(guò)搭建模型，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，分析歸納杠桿平衡的條件；培養(yǎng)合作與交流能力。所需材料*均勻的木尺、塑料尺或硬紙板條（作為杠桿）*鉛筆或圓柱形筆（作為支點(diǎn)，如鉛筆）*回形針（若干，用于懸掛重物或作為掛鉤）*相同的小重物（如硬幣、小螺母、小橡皮擦等，作為“阻力”和“動(dòng)力”）*直尺（用于測(cè)量距離）*記錄紙和筆教學(xué)流程建議1.情境導(dǎo)入與概念引入*展示生活中的杠桿應(yīng)用圖片或?qū)嵨铮ㄈ畿E蹺板、剪刀、羊角錘拔釘子），提問(wèn)：“這些工具在工作時(shí)有什么共同的特點(diǎn)？它們是如何幫助我們省力的？”*引出“杠桿”、“支點(diǎn)”、“用力點(diǎn)”、“阻力點(diǎn)”等基本概念，并用示意圖輔助說(shuō)明。2.模型搭建與平衡探索*搭建基礎(chǔ)杠桿：將直尺放在鉛筆（支點(diǎn)）上，嘗試讓直尺在支點(diǎn)上保持平衡（類似蹺蹺板）。*探索平衡條件：*在直尺兩端相同距離處各掛一個(gè)相同的重物，觀察是否平衡。*提問(wèn)：如果在一端掛兩個(gè)重物，另一端掛一個(gè)重物，如何才能使杠桿平衡？引導(dǎo)學(xué)生移動(dòng)支點(diǎn)或改變重物懸掛的位置。*小組合作，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)記錄表，記錄不同情況下（重物數(shù)量、距離支點(diǎn)遠(yuǎn)近）杠桿是否平衡。3.探究省力與費(fèi)力杠桿*省力杠桿：固定支點(diǎn)位置，在“阻力點(diǎn)”（一端）掛一定數(shù)量的重物，在“用力點(diǎn)”（另一端）嘗試用更少的重物通過(guò)調(diào)整距離使杠桿平衡。測(cè)量并記錄阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離（阻力臂）和用力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離（動(dòng)力臂）。*費(fèi)力杠桿：嘗試用更多的重物在較近的距離（相對(duì)于阻力點(diǎn)）使杠桿平衡，體會(huì)費(fèi)力但省距離的特點(diǎn)。*引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：當(dāng)動(dòng)力臂大于阻力臂時(shí)，杠桿省力；當(dāng)動(dòng)力臂小于阻力臂時(shí)，杠桿費(fèi)力；當(dāng)兩者相等時(shí)，不省力也不費(fèi)力。4.分類與應(yīng)用*提供更多生活中的杠桿實(shí)例圖片（如鑷子、釣魚(yú)竿、開(kāi)瓶器、天平），讓學(xué)生根據(jù)模型探究的經(jīng)驗(yàn)，判斷它們分別屬于哪種類型的杠桿，并解釋理由。*鼓勵(lì)學(xué)生用自己制作的杠桿模型模擬這些工具的工作原理。5.反思與創(chuàng)新*討論：為什么有些杠桿明明費(fèi)力，人們還要使用它？（如鑷子，為了省距離，操作更靈活）*挑戰(zhàn)：利用現(xiàn)有材料，能否搭建一個(gè)能撬動(dòng)桌上較重物體（如文具盒）的省力杠桿？教學(xué)提示與拓展*材料準(zhǔn)備：確保杠桿（尺子）有足夠的長(zhǎng)度和硬度；支點(diǎn)要穩(wěn)固且能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。*數(shù)據(jù)記錄：引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范記錄，即使是簡(jiǎn)單的“平衡/不平衡”、“遠(yuǎn)/近”，也是科學(xué)探究的開(kāi)始。*安全提示：提醒學(xué)生不要用尺子打鬧，重物選擇體積小、重量適中的物品。*拓展延伸：可以介紹輪軸、滑輪等其他簡(jiǎn)單機(jī)械，比較它們與杠桿原理的異同。案例三：植物莖的運(yùn)輸作用模型單元背景與目標(biāo)本案例適用于“生命世界”單元中關(guān)于“植物的生存”或“植物的器官”教學(xué)。旨在幫助學(xué)生理解植物莖具有運(yùn)輸水分和養(yǎng)分的作用，并通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)觀察這一過(guò)程。核心概念與技能*科學(xué)概念：植物的莖能將根吸收的水分和礦物質(zhì)運(yùn)輸?shù)饺~等其他器官。*探究技能：通過(guò)制作簡(jiǎn)易模型模擬莖的運(yùn)輸作用；觀察、描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并嘗試解釋原因；培養(yǎng)細(xì)致觀察和分析推理能力。所需材料*透明玻璃杯或塑料杯（若干）*芹菜莖（帶葉，白色或淺色莖為佳）或白色康乃馨花莖*食用色素（紅、藍(lán)等顏色鮮艷的）*清水*剪刀*放大鏡*小刀（教師操作或在教師指導(dǎo)下進(jìn)行）*記錄紙和彩筆教學(xué)流程建議1.問(wèn)題驅(qū)動(dòng)與猜想*提問(wèn)：“我們給植物澆水，水是澆在土壤里的，那么植物的葉子是如何得到水分的呢？”*觀察芹菜莖或花莖的外部形態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生猜想莖內(nèi)部是否有運(yùn)輸水分的“通道”。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備*討論如何“看到”水分在莖中的運(yùn)輸。引出利用有色水和透明容器的方法。*教師演示或指導(dǎo)學(xué)生操作：*在玻璃杯中倒入適量清水，滴入幾滴食用色素，攪拌均勻。*將芹菜莖（底部斜剪，增大吸水面積）或白色康乃馨花莖放入有色水中。3.觀察與記錄*提醒學(xué)生每天觀察莖和葉的變化，并記錄觀察到的現(xiàn)象（如顏色變化、變化的部位等）。*鼓勵(lì)學(xué)生用文字描述、畫(huà)圖等多種方式記錄。*幾天后，當(dāng)莖的某部分或葉片（花瓣）出現(xiàn)顏色時(shí)，取出莖。4.模型解讀與驗(yàn)證*制作“莖橫切面模型”（模擬觀察）：*用小刀將浸泡過(guò)的芹菜莖橫切（教師操作，注意安全），引導(dǎo)學(xué)生用放大鏡觀察切面。*提問(wèn)：切面上看到了什么？（會(huì)看到許多紅色的小點(diǎn)，即運(yùn)輸水分的導(dǎo)管）*用泡沫塑料或海綿塊模擬莖的橫切面，用不同顏色的細(xì)吸管或細(xì)竹簽插入其中，代表運(yùn)輸水分的“導(dǎo)管”，幫助學(xué)生理解莖內(nèi)部結(jié)構(gòu)。*制作“莖縱切面模型”（示意圖或簡(jiǎn)易手工）：*引導(dǎo)學(xué)生想象水分在莖內(nèi)“管道”中向上運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程?？梢杂靡粡堥L(zhǎng)紙條，畫(huà)上縱向的管道和流動(dòng)的箭頭來(lái)表示。5.結(jié)論與拓展*總結(jié)：植物的莖內(nèi)有許多細(xì)小的“管道”（導(dǎo)管），它們能像吸管一樣將根部吸收的水分和溶解在水中的礦物質(zhì)運(yùn)輸?shù)街参锏母鱾€(gè)部分。*拓展思考：如果將植物的莖折斷，會(huì)看到什么？（可能有汁液流出，進(jìn)一步說(shuō)明運(yùn)輸作用）；不同植物的莖（如木質(zhì)莖、草質(zhì)莖）運(yùn)輸能力一樣嗎？教學(xué)提示與拓展*實(shí)驗(yàn)等待：此實(shí)驗(yàn)需要一定時(shí)間（1-3天），教師需提前規(guī)劃，引導(dǎo)學(xué)生耐心觀察?？梢悦刻旃潭〞r(shí)間進(jìn)行觀察記錄，培養(yǎng)持續(xù)性。*材料選擇：芹菜和白色康乃馨效果較好，彩葉草等葉片有不同顏色區(qū)域的植物也能直觀展示水分到達(dá)的位置。*安全強(qiáng)調(diào)：使用剪刀和小刀時(shí)，務(wù)必在教師指導(dǎo)下進(jìn)行，強(qiáng)調(diào)安全注意事項(xiàng)。*模型深化：可以引導(dǎo)學(xué)生用更豐富的材料制作立體的莖結(jié)構(gòu)模型，如用塑料瓶、吸管、海綿等組合。教學(xué)建議與評(píng)價(jià)通用教學(xué)建議1.創(chuàng)設(shè)寬松探究氛圍：鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，不怕犯錯(cuò)。模型搭建本身就是一個(gè)不斷試錯(cuò)、改進(jìn)的過(guò)程。2.提供充分動(dòng)手時(shí)間：確保學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和交流。3.引導(dǎo)而非包辦：教師應(yīng)扮演引導(dǎo)者和支持者的角色，啟發(fā)學(xué)生思考，而不是直接給出標(biāo)準(zhǔn)答案或替學(xué)生完成模型。4.注重過(guò)程性評(píng)價(jià)：關(guān)注學(xué)生在模型搭建過(guò)程中的參與度、合作能力、解決問(wèn)題的思路和方法，以及對(duì)科學(xué)概念的理解程度，而非僅僅是模型的“完美”程度。5.鼓勵(lì)創(chuàng)新與個(gè)性化表達(dá)：尊重學(xué)生不同的設(shè)計(jì)思路和模型呈現(xiàn)方式，鼓勵(lì)他們?cè)诨A(chǔ)模型上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。6.安全第一：在涉及工具使用、材料選擇（如重物、尖銳物品）時(shí)，必須強(qiáng)調(diào)并確保安全操作規(guī)范。評(píng)價(jià)方式參考*觀察記錄：教師通過(guò)巡視，記錄學(xué)生的操作情況、參與討論的積極性、解決問(wèn)題的能力。*作品展示與解說(shuō)：讓學(xué)生展示自己的模型，并解釋模型的結(jié)構(gòu)、制作過(guò)程、所代表的科學(xué)原理以及遇到的問(wèn)題和解決方法。*小組互評(píng)：小組間互相評(píng)價(jià)對(duì)方的模型和解說(shuō)，學(xué)習(xí)他人的優(yōu)點(diǎn)。*實(shí)驗(yàn)報(bào)告/記錄表：針對(duì)有數(shù)據(jù)收集和分析的案例，通過(guò)學(xué)生的記錄和分析報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。*模型改