想象这样一个场景，你的学生刚刚走进教室，教室里有7张桌子，每张桌子上放着1个实物模型——透明的塑料盒子，盒子里是1个微型沿海城镇，里面的“海洋”是真实的水。我要对模型内部作一些调整。当学生准备上课时，只有1个模型是我们可以透过塑料盒子看到里面的，其他6个盒子内部都有大量凝结物，很难看清内部（见图1的模型A和模型B）。这时你的学生会有什么反应？会提出什么问题？他们将用什么方法解答这个模型与其他模型的不同？他们能不能构建出这一科学现象的图画模型，以展示微型实物模型中正在发生的变化？

除了让学生通过互动了解水循环的内容之外，这也是帮助学生了解地球系统如何相互作用的很重要的一堂课。这项活动将从科学角度向学生展示一种简单的自然因果关系，而这一因果关系即使是许多成年人也不了解其全球性的影响，即当一个系统发生变化时，它会引发地球上其他系统随之变化。当地球上海洋的温度发生变化时，它会以可预测但被低估的方式改变水循环。

我在讲《新一代科学教育标准》中地球系统的时候开展过这个调查实践，它展示了水圈、大气圈和生物圈相互影响的方式。当学生发现海洋对气候的影响时，他们建立模型，通过良好的科学与工程实践进行探究和解释。

引入

我把学生分成6组，每组4名学生。根据分组准备了6个有凝结现象的模型和1个没有凝结现象的模型。没有凝结现象的模型放置在教室最后面的桌子上，课程的前期不需要使用。有关准备模型的说明请参见在线补充材料。

当学生进入教室后，和他们一起坐在距离模型稍远的地毯上，说明本次课程的内容。

教师：“今天我们要借助实物模型观察一个封闭的系统。模型的盖子是闭合的。大家从侧面和顶部开始观察。因为模型里面是真的水，观察时小心别撞到它。现在带着你的科学笔记本和铅笔去自己的小组。在小组的桌子会看到模型A。可以和你组里的同学讨论模型里都发生了什么。”

教师在教室里走动，倾听学生的谈话，向小组提出问题，如为什么看不到模型里面，为什么模型内壁看起来很湿润，潮湿的水汽又是怎么出现在那里的。

探究

在全班范围内引导学生分享他们的观察结果。当学生说到模型内壁的侧面和顶部看起来很潮湿时，请他们分享潮湿的水是如何出现在那些位置的。接着，让他们轻敲盖子的同时透过盒子的两侧观察。学生会发现，由于模型内部有凝结现象，很难看到里面的东西，但是有些学生会把这一现象和几年前所学的水循环内容联系起来。如果没有学生提到，引导他们回忆这部分内容。

教师：“谁还记得水循环的内容？水循环是什么？它如何发生的？这和你在模型中观察到的现象有什么关系？”

根据学生的理解程度进行引导，并重点讲解水循环这一概念。蒸发是指水从液体变成气体后向上飘浮，因为它比空气轻。随着水蒸气上升，它的温度降低，并附着在空气中的灰尘和碎片上。这导致它凝结成云，重新变成液态。当它变得比空气重时，它会在重力的作用下落向地面，这就是降水，无论以雨、雪还是冰雹的形式。如果它落在陆地上并沿着地面流动，被称为径流（美国地质勘查局）。模型中发生的也是一样的，当水从“海洋”中蒸发后，它向上飘浮，触碰并凝结在塑料盒子内壁上。

为了让学生通过观察进而理解，我们继续提出水循环中与“循环”相关的问题。5年级学生通常记得水循环的现象，但没有想过这个过程发生的驱动因素。如果没有学生提出温差这一因素，鼓励学生触摸模型外部“海洋”的位置和模型顶部“大气层”的位置。当触摸模型外部海洋的位置时，触感是温暖的。相反，当学生触摸盖子时，温度要低得多。

帮助学生认识到循环是从海水蒸发开始的：温暖的气态水分子凝结在冰冷的塑料上，从气体变回液体依附在塑料盒内壁，直到它们变得太重而落下来，或者学生轻敲盖子迫使水滴下落。如果这种“降水”落在陆地上，径流就会往低处流动。

请学生用他们在模型中看到的现象构建现实世界中水循环的概念模型。提醒他们应以一种清晰的方式说明科学概念。课堂上需要说明水循环的概念，并就一个好的概念模型应该包括什么征求学生意见。当学生提出模型需要使用标签、图形和箭头时，请在前面的黑板上写下这些词，让全班学生都能看到。提醒学生箭头表示运动及因果关系。列出学生提及他们在构建模型中需要的科学术语：蒸发、凝结、降水、径流和热源。