教育教学中的问题与困惑
小学科学课程的内容包括三个领域:生活世界、物质世界和地球与宇宙。在这三个领域中，“地球与宇宙”的部分内容相对较难教，尤其是理科第六册的宇宙单元，是小学生第一次接触天体恒星的内容。由于天体与小学生的生活距离较远，小学生的抽象思维和空间想象能力有限，往往难以学习和理解，所以本单元的教学难度大，学习效果差。对于教师来说，由于缺乏专业知识储备和对宇宙天体教学的支持，教师对本单元的教学内容也面临着很大的挑战。但受现行教学评价的影响，学生需要掌握本单元更多的知识点。所以教学中普遍存在教师灌输而不是学生自主探索，为“考”而“教”，为“考”而“学”的现象。这不仅不能使学生充分理解和掌握宇宙天体知识，还会使学生产生厌学、怕学的心理，进而影响学生探索宇宙的兴趣和科学教学的基础。如何改变这种老师怕教，学生怕学的“双怕”困境，是摆在我们一线教师面前的现实课题。
这个问题的原因分析。
分析这种“双重恐惧”的情况主要有以下原因:
从教学内容看:我们虽然生活在宇宙中，但它与我们的生活时空有很大的差距(相对而言，宇宙中的时空是宏观的、抽象的，而我们生活的时空是微观的、具体的)，我们缺乏具体的生活经验和对现象的感受，从而影响我们对知识的理解和掌握。虽然这个单元教学只是宇宙知识的初始内容，但是还有很多知识需要掌握，比如月相的变化，日食的形成，太阳系的构成，星座等。这些知识远离学生的生活和经验，所以对知识的理解是“嵌入式”的，而不是基于原有知识和生活经验的一种演绎、归纳和提升。教学很难让学生知道为什么，为什么。
从学生的思维能力来看，小学生的抽象思维和空间想象力较差，容易接受形象直观的事物。抽象的事物往往是无可奈何的，理解事物的本质和规律是相当困难的。因此，学生很难想象浩瀚宇宙中天体之间的相对运动所导致的月相、日食、月食等现象，从而难以理解。很多学生只能靠死记硬背。
从教师自身来看，小学科学是一门综合性、专业性很强的学科，大多数小学科学教师以培养胜任小学各科教学的“通才”为目标。教师本身缺乏专业知识支撑，面对宇宙天体知识，教师很难驾驭课堂。
采取的措施和行动
基于对上述问题的研究和分析，结合我们自身的教学实践和学生的认知规律及思维特点，我们提出了"建模教学法"，旨在帮助学生理解和掌握知识。
建立模型，简而言之就是“建模”。这一理论在数学领域应用广泛，是指运用数学语言和方法，通过抽象和简化，能够近似和“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。本课题中的建模只是指利用多种手段和渠道，帮助学生建立宇宙的模型，从而了解宇宙运行变化的规律。所谓模型，就是以某种形式对系统本质属性的描述，以揭示系统的功能、行为和变化规律。当然，模型不仅仅是缩小或放大实际物体的实体。科学课的模型可以是一个装置，一个计划，一个草图，甚至是一个想象。本课题所指的宇宙空间模型不仅仅是指宇宙空间小型化的模型，还可以帮助学生建立合理的想象，使宇宙中的各种天体不断运动变化和产生的现象在学生头脑中显示和组合，在大脑中形成宇宙空间模型。本课题试图通过材料、图像、实验、图形、活动等方式帮助学生建立一个宇宙的模型，让学生学会运用模型去理解、掌握和应用知识。具体方法如下:
首先，数据建模
好的教育是建立在学生现有的认知水平上的。课堂学习是学生认识宇宙的组成部分，而不是学生认识和学习的全部。在教学中，我们可以利用书籍、电影、网络等信息资源，让学生在收集和积累信息的过程中不断完善和丰富已有的知识。毫无疑问，学生通常会通过很多渠道学习一些关于宇宙的知识，但这些知识是零星的、独立的、不完整的，有些甚至是错误的。此时，学生脑中的宇宙是朦胧模糊的。课前可以安排搜索资料，帮助学生及时替换那些不完整、错误的知识，让学生在大脑中初步形成一个宇宙的模型，为后续的建模做准备。本单元材料的收集贯穿于学生的整个学习过程。课前为学生提供相关书目，如《十万个为什么》、《青少年科普世界》、《小学生自然百科》、《科学探索者系列之天文学》、《中国少年科普系列之太空邻居》(6-9岁)等。，并鼓励学生浏览中国月球科普网等。让学生根据课本内容对第一手文字材料进行分类。通过整理和分析，学生初步了解了宇宙单元的大部分内容，形成了宇宙空间的初步模型。
第二，形象塑造
小学生的思维以形象为主，但抽象思维和空间想象力相对较差。宇宙中单元学习的内容离学生很近又很远。“近”是因为我们生活在宇宙的天体——地球上，随时可以看到日月星辰的昼夜变化，都能感受到四季的变化。“远”是因为宇宙浩瀚无垠，而我们肉眼可见的范围又是如此狭窄，在遥远的宇宙空间中还有许多陌生的领域需要我们去探索。很多人也对已知的宇宙着迷。在教学过程中，如果教师只是根据课本来听写，用具体而庞大的数据来描述和介绍天体，学生往往会惊叹不已，只知道它们有多大，但对它们有多大以及天体之间的关系还是一知半解。实践表明，虽然我们可以通过强化记忆记住相关知识，但学生头脑中的知识往往是“碎片化”的，无法在头脑中形成完整的形象，因而无法理解宇宙的浩瀚，无法激起学生学习天文的兴趣。在教学中，我们用隐喻将学生实际能观察到的事物和现象与遥远空间中的事物和现象联系起来，使它们相互交流，从而将抽象变为具体，帮助学生形成空间的模型，真正领略宇宙的浩瀚。举个例子，如果把宇宙比作汪洋中的一片大海，那么我们人类所知道的那部分时空，总星系，就是大海中的一座孤岛。银河系只是岛上的一块小石头，太阳系是附在这块小石头上的一粒沙子，让地球变得更小。把恒星比作一盏强大的探照灯，那么行星只是站在探照灯边缘的一只小萤火虫；如果站在遥远的太空看银河，从侧面看像是运动中扔出的铁饼，从上面看像是激流中的大旋涡。图片和视频也用于向学生展示天体大小对比的图片和天体运动的视频。比如在“太阳系”一课中，可以向学生展示太阳系中天体大小的真实对比图，让他们直观感知，从而在脑海中建立起太阳系的模型。
第三，实验建模
实验在科学教学中起着重要的作用。模型的建立也可以通过模拟实验的方式进行。模拟实验可以直观地再现宇宙中天体的运动变化，帮助学生在大脑中形成较为完整的天体运动模型。在本单元教学中，太阳-地球-月亮“三球”运行引起的月相变化是本单元教学的一大重点，也是学生理解的难点，也是知识考查的重点。在教学中，如果仅仅通过泛泛的讲解和示范，学生的理解还普遍停留在“死记硬背”的层面，很容易忘记相关知识，表现在考试中，错误率往往很高。虽然我们的教学不仅仅是为了考试，但是这种丢分的现象是学生对知识的无知造成的。在教学中，我们通过模拟实验帮助学生搭建模型:篮球代表月亮(一半用白粉笔画出代表太阳的一半)，黑板代表太阳，学生坐在中间代表地球上的观察者。月亮绕着地球逆时针旋转。让学生记录月相的形状。这个模拟实验打破了时间和空间的界限，把发生在遥远空间、需要一个月甚至几个月连续观测的完整现象展现出来，让学生在大脑中形成了完整的月球运行的空间模型，从而让他们了解了月相变化的规律。
第四，平面造型
教学示意图是化抽象为形象的常用方法，因其简单、方便、灵活的明显特点而被教师普遍接受。画示意图也是帮助学生建立宇宙模型的好方法。比如在日食和月食的模拟实验中，让学生用示意图展示太阳、地球和月亮的位置(见下图)，不仅可以帮助学生做好模拟实验，还可以帮助他们在脑海中建立月亮相变的模型以及日食和月食的成因。在“太阳系”一课中，在学生交流太阳系八大行星信息的基础上，画出八大行星排列顺序示意图，帮助学生初步建立太阳系的模型，然后让学生根据书中提供的数据表，画出太阳系的模型， 让学生在绘图的过程中发现八大行星的大小和离太阳的距离有很大的不同，让学生在脑海中真正建立起太阳系的模型，为以后的学习打下基础。
动词 （verb的缩写）活动建模
活动教学模式具有开放性、趣味性等特点，符合小学生求知欲强、好参与、好想象的特点，是小学教学的重要形式。宇宙无边无际，神秘莫测，要让学生真正了解宇宙还远远不够。课后，我们让学生一次又一次地体验有趣而有价值的实践活动，帮助他们形成具有一定解释力的宇宙结构模型。本单元典型的实践活动有制作月卡、白天观察月相、制作太阳系和北斗七星模型、观察星座等。比如制作月卡，课后让学生以电脑幻灯片、word文档或文字的形式制作月卡，并展出优秀作品。孩子们很热情，都认真完成了。其实制作过程也是他们造型的过程。
影响
通过多轮课堂教学实践和研究，特别是通过举办小报展、宇宙图像资料展播等，学生对本单元知识的理解明显加强。，学生学习宇宙知识的兴趣得到普遍提高，分析和解决空间问题的能力也得到了增强。有的班级还掀起了探索宇宙奥秘的热潮，自发组织了宇宙探索队，利用晚上或周末的时间到农村观测月相和星空，形成的观测报告参加了市国际天文年评比活动和竞赛。
通过研究，提高了教师的教学水平和研究能力。主要体现在:教师阅读和查阅大量相关资料，积累丰富的教育信息；教师通过课堂实践提高教学效率；教师们学会了项目研究的方法，取得了一些成果，如:总结撰写《利用多种方式帮助学生建立模型——关于单元教学过程中的一些建议》获区科学教学论文评比一等奖、市二等奖，有两篇论文在省级刊物上发表。
反思与后续研究
在实践和探索的过程中，我们也发现了一些值得关注和深思的问题:
1，研究工作缺乏连续性。“宇宙”单元的教学内容只有短短的一个月，也就是说课题的具体实施只有一个月。在实施过程中，很多新的问题来不及解决，新的思路只能在下一轮教学中完善。
2.研究成果普及面不广。由于本次研究非常注重题目的实用性和针对性，选题也非常单一，参与研究的个人只有六年级教师(实际只有1)，教师参与面不广，受益面也不广，结果的应用难以普及。
3.观察(观察)缺乏统筹考虑和安排。观察仍然是建模的有效方法，也是探索科学的重要方法。由于教学时间相对集中，在天体恒星的观测(观察)中往往受到天气等因素的影响，很难达到观测(观察)目标。
因此，在下一步的研究中，一方面要让更多的教师参与进来，增强研究的可持续性，增强研究成果的应用性；另一方面，要把学生的观察作为一个整体来考虑，特别是在适合学生观察(观测)星象天体景观的节点，要及时发布消息，引导或组织学生观察，从而提高学生对宇宙天体的兴趣，把抽象的知识融入到平时的观察中。