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科学实践强调在小学科学探究活动中，通过建模、运用模型建立和推导相应问题，研究过程始终突出模型的建立和呈现。因此，在小学科学“地球与宇宙”领域的教学中，教师不妨引入科学实践的思想，让学生利用模型认识“地球与宇宙”。
“地球与宇宙”领域的教学难在哪儿
1.教师难“教”
随着现代社会信息获取途径的不断增多，儿童早已熟悉地球、宇宙飞船、星球等词汇。教师在开始执教“地球与宇宙”领域的内容时，学生常常能脱口而出一大堆他们似懂非懂的词汇，如黑洞、虫洞、中子星……在学习过程中，学生常常脱离教师预设的研究话题，将讨论的范围无限扩大，让教师无所适从。课堂上时不时冒出一两个冷门知识方面的问题，也让教师因为相关科学知识的认知有限，或者由于学生的认知局限而无法回答。教学的研究活动成为“漫谈会”，话题虽广，气氛虽热烈，但学习活动无法深入，研究的主题也不能聚焦，难以达成预设的教学目标。
2.学生难“懂”
“地球与宇宙”领域的学习活动，往往需要大量的时空想象，因为很多情境与学生平时生活交集不多，又无法提供实物感知。即使通过生动有趣的模型模拟，也需要学生能够把模型呈现的现象和数据迁移到真实情境中去。在没有大量的认知素材的基础上开展学习，对学生的思维、想象等各方面的能力要求很高。
3.教具难“做”
教学“地球与宇宙”时，由于研究对象，探究时间、空间以及环境条件的受限，学生往往无法对研究对象进行直接感知，这就需要对研究对象进行模拟，并用模拟建立的认识去解释研究对象，从而达成教学目标。
例如，执教“一年有四季”时，为了能呈现直观现象来引发学生思考，让学生观察到“在围绕太阳旋转过程中的不同位置，地球上同一地点被太阳照射的角度不同”这一现象，教师提供地球仪、大头钉、同心圆环背景纸等材料，希望通过这些丰富的实验材料引发学生对现象展开分析，并对知识间的关联进行推理，但是效果并不明显，反而实验器材提供越多，操作要求越高，学生学习的主动性越差，到后来甚至因为“条条框框”太多，他们已经不太愿意去摆弄这些老师“精心”准备的实验器材了。
教师在教学前常常用大量的时间去设计、制作教具，希望通过成熟的模型来帮助学生突破认知难点，但往往由于受材料、空间和时间等限制，学生在操作和观察这些教具时要按照一定的规范的方法来进行。对于这些规范，学生在操作中往往会顾此失彼，或者根本不管不顾，随意为之。教师付出很大心血做出的教具，往往不能起到预想中的效果，教师不得不反复地去改进、优化。
“地球与宇宙”领域的教学难的原因
1.师生信息获取的不对等性
由于获取信息的便捷性和广泛性，现在的学生很早就通过电视、网络、书籍等途径接触了大量关于宇宙的知识，特别是一些科幻影视剧作品中呈现的各种奇幻、有趣的宇宙空间，已经在他们心目中留下了诸多影像。但是这些信息中有一些只是一个个的名词而已，学生并没有深层次地认识它们背后的含义和相关知识之间的联系，还有一些信息则是各种影视、小说作品为了情节需要虚拟构建的，是不符合事实的。这些信息都会影响学生学习这一领域的知识。
另一方面，某些教师因为专业学习不够，仅仅掌握了教材和教学参考书中所提供的内容，导致教学内容和实际现象联系不起来。这些因素造成了师生在共同学习过程中的不同步。
2.在学习过程中对模型作用的认识不足
在“地球与宇宙”领域的学习过程中，由于时间空间的局限，对很多现象的认识需要用到模型。模型的作用在于通過模拟的方式，呈现宇宙空间中我们无法直接观察、发现、再现的情境，从而找到产生这一情境的事物的发展规律和联系。
要真正通过模型来认识宇宙现象，必须经过“事实现象—模拟现象—事实现象”的反复迁移的过程。也就是说，围绕模型认识客观现象的学习过程应该是：由学生提出问题、假设—收集资料、提出模型论证观点—发现模拟结果与观点的差异—修改观点—模拟操作，反复论证、修改—建立起模拟结果与观点相一致的认识—发布观点—获取更多信息，不断改进完善。历史上众多天文现象的发现（如托勒密地心说到哥白尼日心说的发展），皆具有这样的认识过程。
但是我们很多教学活动的设计并没有经历这样的过程，很多对宇宙现象的学习活动是：教师提供课前精心准备的各种模型，学生按照老师提出的操作要求对模型进行操作，观察产生的实验现象，然后师生由此把相关的宇宙现象产生的原因做出一个书面的解释——学习活动即告结束。
在这样的学习活动中，教师的教学目的仅仅是让学生把某个宇宙现象产生的原因搞清楚。虽然他比直接告诉学生答案要更巧妙一些，但是从根本上来看，他的教学行为还是在考虑怎么教，教给学生什么，只是让学生弄清楚宇宙现象的概念。教师没有考虑怎么给学生“学”的平台，没有让学生在尝试弄清楚这些概念过程中，发展他们运用知识的实践能力、学会使用设计模型论证自己的观点、通过反思完善观点的科学品质。
如何突破“地球与宇宙”领域教学的难
教学“地球与宇宙”内容时，教师可以根据“以学定教”的基本理念，借鉴科学实践的思想，让学生充分经历利用模型认识事物的完整学习过程。
要达到通过模型认识现象的教学目标，学生的思维必须经历这样的过程：
第一，要收集某一现象的相关信息，并加以整理分类，从中找出关键信息；
第二，从这些关键信息中找到相关联的事物（天体）；
第三，分析关联事物之间运动变化的可能性并列举更多；
第四，选取身边能获取的素材，在尽可能体现宇宙中相关事物特征的基础上模拟其运动变化的可能性；
第五，分析各种可能性所产生的现象，并与事实上的宇宙现象加以比对，从而进一步分析与模型最为相符的模拟形态，并找出相应事实现象加以佐证，从而抽象出宇宙现象产生的原因。
例如，在执教“一年为什么有四季”这一内容时，可以这样来设计：
在收集大量四季变化的视频、图片，气温变化的数据等信息的基础上，让学生猜测四季形成的可能原因。
接着，教师根据学生的不同观点分组，提供各种信息网络平台，学生分组了解四季形成的原因，并通过讨论逐步梳理出各自小组的观点。
随后，提供一段较长的时间让学生利用各种材料（如大小不同的泡沫球、手电筒、灯泡、毛衣针、记号笔、蜡烛、胶水等）根据自己对四季形成原因的理解，制作出能验证自己猜想的模型。
学生小组内验证，如出现与现实不相符的问题，分析原因（是猜想问题还是模型问题），小组讨论后再修正，直到模型能验证猜想。
最后形成各个小组的最佳模型在全班交流。交流过程中，其他小组可提出质疑，展示小组要进行解答说明。最终，全班评选最佳模型，并形成现场最终观点。
这样的学习让学生经历了“产生观点—模型论证—发现问题，解决问题—改进观点—进一步论证”的过程，更符合人类对这一问题的认知过程。学生不再仅仅是对四季形成原因这个单一概念的获取，而是强调通过对知识的关联、综合运用，在设计模型解决实际问题的过程中产生对宇宙现象的认识。这样的学习活动中，学生更具有主动性，不再是被动地接受教师提供的学具和教师的讲解。在解决问题的过程中，学生的思维能力、交流沟通能力得到锻炼，特别是用模型论证观点、模拟与现实的对应联系的能力得到锻炼。在这样的学习活动中，学生将逐步具备自我学习、自我反思、自我分析、与人沟通等思维品质和学习能力。
“地球与宇宙”领域的教学难在哪儿
1.教师难“教”
随着现代社会信息获取途径的不断增多，儿童早已熟悉地球、宇宙飞船、星球等词汇。教师在开始执教“地球与宇宙”领域的内容时，学生常常能脱口而出一大堆他们似懂非懂的词汇，如黑洞、虫洞、中子星……在学习过程中，学生常常脱离教师预设的研究话题，将讨论的范围无限扩大，让教师无所适从。课堂上时不时冒出一两个冷门知识方面的问题，也让教师因为相关科学知识的认知有限，或者由于学生的认知局限而无法回答。教学的研究活动成为“漫谈会”，话题虽广，气氛虽热烈，但学习活动无法深入，研究的主题也不能聚焦，难以达成预设的教学目标。
2.学生难“懂”
“地球与宇宙”领域的学习活动，往往需要大量的时空想象，因为很多情境与学生平时生活交集不多，又无法提供实物感知。即使通过生动有趣的模型模拟，也需要学生能够把模型呈现的现象和数据迁移到真实情境中去。在没有大量的认知素材的基础上开展学习，对学生的思维、想象等各方面的能力要求很高。
3.教具难“做”
教学“地球与宇宙”时，由于研究对象，探究时间、空间以及环境条件的受限，学生往往无法对研究对象进行直接感知，这就需要对研究对象进行模拟，并用模拟建立的认识去解释研究对象，从而达成教学目标。
例如，执教“一年有四季”时，为了能呈现直观现象来引发学生思考，让学生观察到“在围绕太阳旋转过程中的不同位置，地球上同一地点被太阳照射的角度不同”这一现象，教师提供地球仪、大头钉、同心圆环背景纸等材料，希望通过这些丰富的实验材料引发学生对现象展开分析，并对知识间的关联进行推理，但是效果并不明显，反而实验器材提供越多，操作要求越高，学生学习的主动性越差，到后来甚至因为“条条框框”太多，他们已经不太愿意去摆弄这些老师“精心”准备的实验器材了。
教师在教学前常常用大量的时间去设计、制作教具，希望通过成熟的模型来帮助学生突破认知难点，但往往由于受材料、空间和时间等限制，学生在操作和观察这些教具时要按照一定的规范的方法来进行。对于这些规范，学生在操作中往往会顾此失彼，或者根本不管不顾，随意为之。教师付出很大心血做出的教具，往往不能起到预想中的效果，教师不得不反复地去改进、优化。
“地球与宇宙”领域的教学难的原因
1.师生信息获取的不对等性
由于获取信息的便捷性和广泛性，现在的学生很早就通过电视、网络、书籍等途径接触了大量关于宇宙的知识，特别是一些科幻影视剧作品中呈现的各种奇幻、有趣的宇宙空间，已经在他们心目中留下了诸多影像。但是这些信息中有一些只是一个个的名词而已，学生并没有深层次地认识它们背后的含义和相关知识之间的联系，还有一些信息则是各种影视、小说作品为了情节需要虚拟构建的，是不符合事实的。这些信息都会影响学生学习这一领域的知识。
另一方面，某些教师因为专业学习不够，仅仅掌握了教材和教学参考书中所提供的内容，导致教学内容和实际现象联系不起来。这些因素造成了师生在共同学习过程中的不同步。
2.在学习过程中对模型作用的认识不足
在“地球与宇宙”领域的学习过程中，由于时间空间的局限，对很多现象的认识需要用到模型。模型的作用在于通過模拟的方式，呈现宇宙空间中我们无法直接观察、发现、再现的情境，从而找到产生这一情境的事物的发展规律和联系。
要真正通过模型来认识宇宙现象，必须经过“事实现象—模拟现象—事实现象”的反复迁移的过程。也就是说，围绕模型认识客观现象的学习过程应该是：由学生提出问题、假设—收集资料、提出模型论证观点—发现模拟结果与观点的差异—修改观点—模拟操作，反复论证、修改—建立起模拟结果与观点相一致的认识—发布观点—获取更多信息，不断改进完善。历史上众多天文现象的发现（如托勒密地心说到哥白尼日心说的发展），皆具有这样的认识过程。
但是我们很多教学活动的设计并没有经历这样的过程，很多对宇宙现象的学习活动是：教师提供课前精心准备的各种模型，学生按照老师提出的操作要求对模型进行操作，观察产生的实验现象，然后师生由此把相关的宇宙现象产生的原因做出一个书面的解释——学习活动即告结束。
在这样的学习活动中，教师的教学目的仅仅是让学生把某个宇宙现象产生的原因搞清楚。虽然他比直接告诉学生答案要更巧妙一些，但是从根本上来看，他的教学行为还是在考虑怎么教，教给学生什么，只是让学生弄清楚宇宙现象的概念。教师没有考虑怎么给学生“学”的平台，没有让学生在尝试弄清楚这些概念过程中，发展他们运用知识的实践能力、学会使用设计模型论证自己的观点、通过反思完善观点的科学品质。
如何突破“地球与宇宙”领域教学的难
教学“地球与宇宙”内容时，教师可以根据“以学定教”的基本理念，借鉴科学实践的思想，让学生充分经历利用模型认识事物的完整学习过程。
要达到通过模型认识现象的教学目标，学生的思维必须经历这样的过程：
第一，要收集某一现象的相关信息，并加以整理分类，从中找出关键信息；
第二，从这些关键信息中找到相关联的事物（天体）；
第三，分析关联事物之间运动变化的可能性并列举更多；
第四，选取身边能获取的素材，在尽可能体现宇宙中相关事物特征的基础上模拟其运动变化的可能性；
第五，分析各种可能性所产生的现象，并与事实上的宇宙现象加以比对，从而进一步分析与模型最为相符的模拟形态，并找出相应事实现象加以佐证，从而抽象出宇宙现象产生的原因。
例如，在执教“一年为什么有四季”这一内容时，可以这样来设计：
在收集大量四季变化的视频、图片，气温变化的数据等信息的基础上，让学生猜测四季形成的可能原因。
接着，教师根据学生的不同观点分组，提供各种信息网络平台，学生分组了解四季形成的原因，并通过讨论逐步梳理出各自小组的观点。
随后，提供一段较长的时间让学生利用各种材料（如大小不同的泡沫球、手电筒、灯泡、毛衣针、记号笔、蜡烛、胶水等）根据自己对四季形成原因的理解，制作出能验证自己猜想的模型。
学生小组内验证，如出现与现实不相符的问题，分析原因（是猜想问题还是模型问题），小组讨论后再修正，直到模型能验证猜想。
最后形成各个小组的最佳模型在全班交流。交流过程中，其他小组可提出质疑，展示小组要进行解答说明。最终，全班评选最佳模型，并形成现场最终观点。
这样的学习让学生经历了“产生观点—模型论证—发现问题，解决问题—改进观点—进一步论证”的过程，更符合人类对这一问题的认知过程。学生不再仅仅是对四季形成原因这个单一概念的获取，而是强调通过对知识的关联、综合运用，在设计模型解决实际问题的过程中产生对宇宙现象的认识。这样的学习活动中，学生更具有主动性，不再是被动地接受教师提供的学具和教师的讲解。在解决问题的过程中，学生的思维能力、交流沟通能力得到锻炼，特别是用模型论证观点、模拟与现实的对应联系的能力得到锻炼。在这样的学习活动中，学生将逐步具备自我学习、自我反思、自我分析、与人沟通等思维品质和学习能力。