小學科學主題單元教學設計的研究

徐燕 曹溫慶 張煜 袁家林

摘 要 小學科學以核心概念貫穿始終，是以主題單元為組織形式的綜合性課程。以主題“熱”單元為例，以“主題”為線索，以科學課程標準為依據，以知識概念圖為基礎，結合學生認知水平對“熱”單元進行研究，通過梳理、分析“熱”單元的結構，整合教學內容，結合不同學段學生的認知水平，設計適合于學生的主題單元探究課程，可以讓學生對科學知識有更加全面的認識。

關? 鍵? 詞 小學科學 主題單元 主題“熱”單元 教學設計

引用格式 徐燕，曹溫慶，張煜，袁家林.小學科學主題單元教學設計的研究[J].教學與管理，2022（08）：45-48.

隨著科學技術和社會的高速發展，世界各國紛紛對教育進行改革，倡導綜合課程，促進探究學習。2017年1月，教育部頒布了《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》，從新的課程標準來看，把小學六年學習時間劃分為1～2年級、3～4年級、5～6年級三個學段[1]，關注學生的認知水平，強調科學探究的重要意義，以核心概念貫穿整個科學教育。小學科學是以主題單元為組織形式的綜合性課程，倡導生活與科學的聯系。那么，組織主題單元的教學內容、安排主題單元的教學順序是進行科學教學的保證。根據不同學段學生的認知水平，結合科學課程標準，明確主題單元知識網絡結構，建構適合學生的主題單元探究課程，可以為一線教師主題單元教學實施提供借鑒和參考。

一、關于主題單元教學

在國內對主題單元探究教學的研究大多集中在某一個固定單元的教學內容的整合，缺乏對小學科學教學內容的整體分析。并且，在小學科學教學中，鮮有教師注重教學內容的銜接，對主題單元教學內容沒有做系統的整合，使得學生在學習過程中，難以對所學知識有一個系統的科學認識。本研究將主題單元教學定義為：圍繞某一大主題展開的、以相關科學知識為補充，充分發揮學生主動性，形成對所學知識體系的建構，以提高學生思維能力為目標的教學方式。主題單元教學要遵從以下基本理念。

1.以學生為中心，面向全體學生

主題單元教學要面向全體學生，依據學生個性發展，以學生為中心，遵循不同年齡階段學生的心理認知發展水平，分析主題與子題之間的關系，探討主題單元內容的選擇與順序安排，設計出適合學生學習的主題單元課程，使每位學生都能獲得良好的科學教育。

2.回歸生活實際，加強知識整合

在主題單元教學過程中，一方面我們應該讓學生回歸生活，從身邊的生活現象入手，結合學生的認知特點，選擇與學生日常生活聯系緊密的、感興趣的教學內容。這不僅可以激發學生學習科學的興趣，引發他們提出問題，還有助于提升學生學習科學的主動性與自覺性，并且能夠綜合自己所學，解決生活中的問題。同時，我們還要加強主題單元知識的整合，形成知識網絡。

3.注重學生探究過程，建構知識體系

在主題單元教學中，各種探究活動需要學生之間的合作，觀察、實驗、制作等活動讓學生動手與動腦，使其在親自體驗探究的過程中提出問題、分析問題、解決問題，在體驗科學探究的樂趣中加強知識間的銜接，促進學生的認知建構和知識遷移。

二、主題單元教學過程的設計

主題單元教學設計首先是對單元的整體內容進行選擇，然后依據課程標準和學生學習特點安排教學順序。本文以科學課程標準為依據，以知識概念圖為基礎，結合學生認知水平對主題“熱”單元進行研究（以教科版科學教材為例）。

1.學習內容分析

有關“熱”的核心概念較多，不同核心概念下還涉及子概念，使得學習內容分析尤為重要。學習內容分析的目的是分析學習內容的目標，確定學習內容的范圍和深度，這與“教什么”“學什么”有關;分析學習內容中各項知識與技能之間的相互關系，為教學順序的安排打下基礎，這與“如何教”“如何學”有關[2]。在此基礎上介紹學習內容的分析過程和方法，掌握學習內容的應用技術。

科學課程標準以核心概念貫穿整個小學科學教學。主題“熱”單元屬于物質科學領域，其相關科學知識包括能量層級——熱能;物質層級——物體的特征和變化、材料的性質、水和空氣的特征。同時包括地球與宇宙領域中的學習內容：地球被一層大氣圈包圍著;地球表面有由各種水體組成的水圈，即天氣的變化和水循環，這些均與“熱”的相關概念有關。雖然，這些知識在科學課程標準中屬于地球與宇宙范疇，但為了使“熱”單元的知識內容更加完整，所以將其調整到這一主題單元。“熱”在科學課程標準中的位置如圖1。

根據科學課程標準所提出的四維目標[3]可以對“熱”的相關概念進行整合與分析。

1.科學知識

知道物體具有一定特征——有溫度，知道用溫度來表示物體冷熱的程度，知道溫度的計量單位。

知道水結冰時（0～4℃）體積會膨脹，叫做反膨脹。

知道有陰、晴、雨、雪、風等天氣現象。

知道物體的熱脹冷縮性質。

加熱和冷卻也可以改變某些物質的狀態。

知道熱的傳遞方向，知道傳熱的方法叫熱傳導。

知道材料具有一定的性能——導熱性，不同材料制成的物體，導熱性能是不一樣的。

知道良導體和不良導體。

知道運動的物體具有能量，知道熱是自然界中存在的能量形式。

2.科學探究

觀察和研究作為測量工具的常用液體溫度計的主要構造。

描述測量物體溫度或空氣溫度的方法。

能夠使用簡單的儀器——溫度計測量物體的溫度，并使用恰當的計量單位進行記錄。

通過實驗，知道溫度是影響水結冰和沸騰過程的重要因素。

使用氣溫計測量氣溫并記錄，描述一天中氣溫變化的大致規律。

調查和說明生活中哪些器材、設備或現象中存在熱能及其與其他能量之間的轉換。

3.科學態度

主題“熱”單元主要培養學生對 “熱”相關概念有探究的興趣。

讓學生在探究的過程中尊重事實，記錄實際的測量數據，并以事實為依據做判斷。

鼓勵學生在運用多種材料、多種思路、多樣方法完成實驗探究。如物體的熱脹冷縮、熱傳遞等。

4.科學、技術、社會與環境

讓學生根據自己學到的“熱”知識在日常生活中靈活應用。

讓學生意識到保護環境的重要性。

2017年版的科學課程標準中“熱”單元沒有了“了解常用的傳熱和隔熱方法”，但是為了使學生對“熱”的認識更加全面，該內容將在重構主題單元架構中出現。2017年版的科學課程標準中添加了“知道水結冰時體積會膨脹”，該內容在教科版科學教材中是“液體的熱脹冷縮”的拓展，對學生而言理解起來偏難，因此該內容需要根據學生的情況進行調整。在物質的變化——水的變化下，2017年版的科學課程標準增加了水的三態之間的變化等內容，使得這部分內容更加充分，有利于學生建構知識網絡。

2.學生認知水平分析

在教學設計之前，對學生的認知水平進行分析，通過問卷和訪談的方式，全面了解學生對熱的前概念情況，并分析產生的原因。同時，對學生進行后測，分析其掌握情況，為接下來的教學做好準備。

針對主題“熱”單元的知識，以及彭香主編《小學生前科學概念研究》中關于小學生“熱與生活”“熱的現象和本質”前科學概念的測量及分析[4]可以看出，三年級學生對水的三種形態比較熟悉，但是難以對和水的三態變化相關的自然現象進行合理的解釋，如對水的汽化、升華、凝華的分析有困難。四、五年級的學生對熱的理解是不正確的，沒有學生認識到熱是物體內部的粒子運動，而把熱看成了一種物質，難以區別溫度和熱量;對熱脹冷縮是有認識的，但是只是認識現象，對熱脹冷縮的本質即體積的變化還沒有深刻的認識;對熱傳遞的方向大部分學生能夠清楚地認識到，但是對于熱傳遞的三種方式學生不是很明確;對物體的傳熱性能有一定認識，對生活中的保溫和散熱也有一定了解，對熱平衡和能量守恒認識是有困難的。結合上述分析，可以建構主題“熱”單元教學框架圖。

3.主題“熱”單元教學內容的整合

根據2017年版的科學課程標準的要求，結合熱的知識體系，為了使不同學段的學生能夠對所學“熱”單元的相關知識有一個整體的了解，重新建構教學內容。由于“熱”單元的知識較多，且相互關系之間較為緊密。因此在1～2年級就要讓學生對“熱”有一個基本的概念，從生活入手，能夠對他們觀察到的事實、現象有一定的感知;在3～4年級培養學生對“熱”的探究能力，并對現象和事實做出合理的解釋;在5～6年級則是借助直觀形象的實驗材料理解抽象概念、探究科學規律。這樣逐步深入地探究“熱”的相關學習內容，可以起到事半功倍的效果。

主題“熱”單元的教學目的是讓學生了解熱的相關知識，認識熱相關的性質特點，揭示生活中的科學奧秘。根據主題“熱”單元教學框架圖，重建教學，見表2。

重建后的教學內容，更加全面、有層次，也更加系統。根據學生認知發展水平，選擇了溫度與氣溫、認識天氣、水的三種狀態作為主題“熱”單元的起始內容，是因為這些內容與學生日常生活密切，學生能夠親身感知到，會對“熱”的相關知識產生好奇，由此打開了學生探究“熱”奧秘的興趣之門。水的三態變化、天氣的形成、熱脹冷縮和熱傳遞屬于“熱”的核心概念，是本單元的重點，主要讓學生去親歷探究的過程，掌握核心概念。總結我們的天氣觀察、設計制作保溫杯、嘗試進行熱能的轉化是對“熱”的應用，對生活的回歸，讓學生通過本單元的學習可以解釋生活中的實際問題。

以上教學內容層層遞進、環環相扣，在不同學段有不同的要求，探究的內容層層深入。從生活中提煉出科學知識，再回到生活的應用中去，真正培養了小學生的科學素養。

本研究通過建構主題“熱”單元結構模型，梳理“熱”單元的知識網絡，設計出適合于學生的主題“熱”單元探究課程。這有助于提高教師教學效果，讓學生對科學知識有更加全面的認識。優秀的教學設計需要教師認真研讀課程標準、掌握學生的認知水平、熟悉教學內容等，在此基礎上選擇和變化，同時需要一線教師不斷探索。

參考文獻

[1][3] 中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017：

[2] 陳曉君.小學科學主題探究教學過程設計與實施研究[D].重慶：西南大學，2012.

[4] 彭香.小學生前科學概念研究（上）[M].北京：北京出版社，2014：

[責任編輯：陳國慶]

3255501908205