[SKC-CAT Model] 基于SKC-CAT模型开展的创新实验研究
Teaching research based on SKC-CAT model

SKC-CAT模型贯彻科学教育以培养学生科学素养为宗旨和目标的理念，倡议围绕核心概念、联系学生实际，依据学生已知以及学生在课堂上的学习生成来开展教学，强调让学生在思维上经历认知冲突、抽象概括、和迁移运用这3个环节，来达成科学概念的理解构建。北京市东城区府学胡同小学作为SKC-CAT教学模型研究基地校，基于这项课题开展了一系列研究工作，致力于使得课堂真正成为学生学科学、做科学、用科学的场所，发展学生科学素养及其核心素养。

北京市东城区府学胡同小学科学团队就基于课题研究下，对首师大版《日食》一课进行深入研究。日常执教《日食》这一课时，学生通常只能在头脑中构建出宇宙空间模型，用语言表达出相关想法。但是实际教学过程中，学生在头脑中构建出的空间模型并不清晰，同时语言上也很难完整表述出学生自身头脑中的想法，因此无法深入推进教学。随着课堂学习的深入，学生的思维很难得到发展，基于SKC-CAT模型府学团队进行了深入研究。

模型中S（Students）代表遵循学生认知规律，在《日食》一课中首先暴露学生原认知，并不断制造学生的认知冲突，如：学生会认为月球和地球的轨道都是正圆形，当月球挡住太阳，日月地三者一线时会出现日食现象。学生按照其想法进行模拟，发现一年会出现12次日食，此时教师为学生提供近几年世界各地日食发生时间表，数据显示大约一年只出现约两次日食现象，这与学生获得的事实不符，引发认知冲突，从而使学生产生了进一步探究的动力；又如：学生猜想日食出现的次数可能与天体公转的轨道形状有关，通过模拟学生发现轨道无论是正圆还是椭圆并不会影响日食每月出现一次的结果，继而又推翻了自己的猜想。在本课中，通过不断制造学生的认知冲突，引发学生思考，让学生产生探究的动力，深入对日食成因的认识。

模型中K（Knowledge）代表围绕重要概念，如《日食》一课始终围绕“在太阳系中，地球、月球和其他星球有规律的运动着”这一重要概念开展探究。学生通过获取大量事实资料，并进行多次推理论证后，形成新的认知，模型可以将学生不断修正对日食成因的现象进行呈现，学生则可以通过模拟现象判断新认知是否成立，这是个层层推进，逐步深入的论证过程，进而学生逐步从日地月三者一线即可以出现日食的前概念朝向日月地的相对大小和相对运动方式这一科学概念深入发展，以此提升探究能力，推进科学思维的发展。

为了将学生的思维可视化，将头脑中的模型实物化，辅助学生开展探究，帮助学生更好的进行表达与交流，抽象构建概念，府学团队研发了自制日地月模型用于探究日食现象。

针对学生所需，府学团队共同研讨，制定方案，确定教具需要达成的功能等，在专业知识上请专家把关，在技术难题上寻求专业人员帮助。经过反复的设计、尝试与改进后，最终完成本教具模型，该模型为手自一体的示意模型，既可自动实现月、地的运动，演示日地月三个天体间的相对运动；又可以手动替换连接杆处的齿轮，改变齿轮形状以此改变地、月的公转轨道形状；通过调节月球吊盘和地球支撑轴的倾斜角度，实现改变模型白道面与黄道面的角度。另配备小型摄像头，实现图像信号与手机或电脑同步共享，学生在观看时犹如置身其中，增强学习代入感、体验感，突出探究实践。该教具经过层层选拔在第三届北京市中小学实验教学说课活动中脱颖而出，并作为北京市小学科学三个作品之一推送全国展示。

任何的科学发现都要经得起批判质疑、反复推理论证。小学科学教学应该鼓励学生敢于质疑勇于探究，顺应学生的思维发展并为学生开展探究活动创造条件。

基于SKC-CAT模型课题创新实验开展教学研究，北京市东城区实验基地校和参与研究的教师们在疫情还有很多成果。如景泰小学曹笑尘设计程序运用公式计算生态数据，研发了桌游卡牌，学生在桌游游戏中感悟并联系食物链、食物网、生态平衡等科学知识；分司厅小学利用输液袋自制二氧化碳收集器，开展有关二氧化碳性质的研究；史家小学基于学生已知和冲突点设计“土壤保护探究箱”；方家小学郝子婧用陶泥加磁铁研制多种昆虫结构模型，即可以检测学生已知，也可以帮助学生构建概念，更可以在“昆虫化妆舞会”活动中迁移应用所学巩固认知。这些作品也均参加了北京市创新实验说课活动，获得佳绩。