小學科學大單元教學設計策略研究

“雙減”背景下做好科學教育加法，對小學科學課堂教學提出了更高的“提質增效”要求。教師可以從小學科學學習的核心概念建構出發，基于學生的認知規律、心理發展狀況，分析概念發展進程，以評測工具為依托，進行大單元教學設計與實施，精準引導學生科學核心素養的發展。

一、細化核心概念，構建概念發展路徑

我國新一輪基礎教育課程改革的目標指向發展學生的素養，強調知識和原理的深度理解與靈活應用。概念學習是提高技能、形成素養的重要基礎，教師可以細化分解核心概念，構建概念發展路徑，促進核心概念在科學教學的過程中得到逐級落實。

1.厘清核心概念發展層級，搭建核心概念縱向邏輯框架

相對于傳統教學僅關注單一具體概念的教學，大單元教學需要教師依據學情，厘清同一個核心概念在不同學段、不同單元間的發展層級及順序，把握關聯概念之間的邏輯關系，從而搭建核心概念縱向邏輯框架。

例如，四年級“太陽、地球和月球”單元共有5課，前兩課主要了解影子的形成以及一天當中影子的變化規律，第3課重演人類認識地球形狀的歷史，后兩課主要了解人類探索月球、認識月球的歷史以及探究月相變化的規律。學生在一年級“我在哪里”單元中，已經學習過“太陽每天的位置變化、辨認方向”；在一年級“太陽與月亮”單元中，觀察過“月亮形狀是變化的”。本單元中，學生則通過學習“影子在一天中的規律變化”，了解影子與太陽的關系，未來還將探究“不同季節正午影長的變化規律”，以更深入理解影子與地球運動的關系，而通過了解“月相變化情況”可以加深對太陽系（八顆行星、日月地相對運動）等內容的認知，學習“宇宙中的地球”“物質的運動與相互作用”這些核心概念，并為建構更高層級的跨學科概念“穩定與變化”打下堅實基礎。“太陽、地球和月球”單元核心概念縱向邏輯框架如圖1所示。

2.借鑒其他版本教材設計，優化核心概念發展立體圖譜

在細化學科核心概念的基礎上，教師還可以借鑒不同版本教材對某些科學概念建構的路徑，從單元主題上統籌分析、優化，最終指向學科核心概念。

例如，四年級《小船與浮力》一課的主要科學概念是物體在水中的沉浮狀態、下沉的物體也會受到浮力，課程標準的相關要求是知道浮力是直接施加給物體的力。為更好地完成這一目標，我們借鑒了教科版和冀人版小學《科學》教材內容。教科版教材：一個空瓶子，加多少水能沉到水中？下沉的物體在水中的浮力大小有變化嗎？冀人版教材：用手托起石塊，觀察測力計的示數與手托石塊所用力的關系。這些都是由比較物體在水中呈現不同狀態時的測力計示數，歸納出浸入水中的物體都會受到水對其向上的浮力。因此，我們在實際教學時加入懸浮物體的浮力測量，具體概念建構路徑如圖2所示。這樣，達成課程標準要求的概念脈絡更清晰，學生對“浮力”概念的建構也更完善。

在初步感知階段，學生描述自己的生活經驗或觀察體驗，將不同材質、不同形狀的物體放入水中，觀察它們的浮沉情況，對浮力有一個初步的認識。在實驗探索階段，學生開始探究沉入水中的物體是否受到浮力，通過實驗獲得數據，分析得出結論，形成對浮力更為理性的認識。在理解應用階段，學生描述并解釋科學概念，將“浮力”的概念應用到實際生活中。例如，他們可以科學地解釋船為什么能浮在水面上，在劃船時應該注意些什么等。通過以上三個階段的發展，學生對浮力的理解從感性到理性，從直觀到抽象，逐步深化和完善。

二、立足素養提升，凸顯學科育人價值

單元主題教學設計需要以課程標準為引領，對單元目標進行整體設計，有序實施教學，推動學生形成系統化的知識結構，并在此過程中習得交流、表達的技能，在潛移默化中提升核心素養。具體設計和實施時可重點從目標的綜合性、內容的整合性、學時的靈活性等方面進行嘗試。

1.課標引領，綜合設置單元目標

單元目標是對該主題教學的目標整體凝練，課時目標可以更加具體。在制訂單元目標時，教師應立足課程標準的核心概念與內容要求，尋找內在邏輯，綜合四個維度的課程標準要求。例如，在一年級“水與溶解”這一單元中，課程標準相關要求見表1。

我們根據相關課程目標，結合《水的特征》《水和鹽的故事》《水能溶解哪些物質》等課，幫助學生達成水是重要的物質、物質的溶解和溶液這些學習內容要求，設計了綜合的單元學習目標：

知道水的基本特征，會區分水與其他常見液體，并樂于描述自己判斷的依據；

在教師的指導下，綜合利用感官觀察物質，知道水可以溶解一些物質（包括空氣），但有些物質在水中很難溶解；

在教師的指導下，感受制訂有序觀察計劃的價值；

在觀察、操作、分類、思考等活動中，保持研究與水相關內容的好奇心，樂意向他人講述自己的探究過程或結果。

以上單元目標包含了科學觀念、科學思維、探究實踐與態度責任內容。例如，“知道水的基本特征”是形成對水這一科學概念的基礎，指向科學觀念的培養；“會區分水與其他常見液體”需要學生掌握區分水與其他常見液體的方法，如通過觀察顏色、聞氣味、嘗味道等方式，這就需要他們進行實際操作和理性思考，指向科學思維和探究實踐目標的培養；“樂于描述自己判斷的依據”是指學生愿意并能夠清晰地描述自己區分液體的依據，既是對自己思維過程的梳理，又與他人分享自己的成果，指向的是態度責任目標的培養。

2.目標導向，整合重構單元內容

為更好地達成單元目標，提升學生的科學素養，教師可以依據教材結構對單元教學內容進行主題整合。以四年級“自然界中的水”單元為例，教師可以根據教材結構，聯系低年級所學的水的相關知識，整合重構單元內容。

在一年級“水與溶解”單元中，知識結構主要側重于基礎概念和直觀現象。學生首先會接觸到水的基本特征，如無色、透明、無味等，建立對水這一物質的初步認知。隨后，學生學習溶解的概念，通過觀察糖、食鹽等物質在水中溶解的過程，理解溶解現象的基本特點，知道哪些物質易溶于水，哪些物質不易溶于水。這不僅為他們提供了豐富的觀察和實踐機會，也為后續學習“影響溶解快慢的因素”奠定了基礎。

在四年級“自然界的水”單元，學生將學習地球上的海陸分布、水的分布、陸地上的常見水體類型等內容，初步認識“水是一種自然資源”，并且探討淡水資源的利用問題以及水資源的保護和節約措施，這將使他們認識到水資源是有限的，促進他們形成節約用水的意識和習慣。由于學生所處的教育環境、認知發展等方面的差異，大部分學生的“資源”意識薄弱，缺乏良好的資源保護行為習慣。因此，從資源角度重新認識水，了解并認識水資源的珍稀程度是本單元的學習難點。

設計本單元《地球上的淡水資源》和《節約用水》教學時，教師適當融入低年級學過的“水與溶解”主題討論，能更好地幫助學生理解淡水資源利用方式的多樣，推動他們體會我國水資源短缺的狀況，促進他們對水與人類的關系形成正確認知，體會淡水資源的重要性，樹立節約用水和保護水資源的意識。

總的來說，一年級“水與溶解”和四年級“自然界中的水”這兩個單元的知識結構是相互銜接、逐步深入的。一年級的內容為四年級的學習奠定了基礎，四年級的內容是對一年級知識的拓展和深化。這樣的設計符合學生的認知發展規律，有助于他們逐步建立對水這一重要物質的科學認知體系。

3.內容定位，靈活設計單元學時

學生初次開展探究技能、思維方法的學習時，往往需要2～3課時進行學習鞏固，此時就需要壓縮除本單元的探究要素之外的其他目標，將時間集中在探究技能、思維訓練的培養上。針對單元中的科學觀念目標也應進行壓縮，教師可選擇一到兩個重要觀念進行引導，也可采用前置預習的方法調整課時，發揮該單元基礎性科學概念的遷移作用，引導學生舉一反三，理解其他科學觀念。這樣設置課時不僅使單元知識更加系統化，更具邏輯性，而且讓學生通過最優化的時間和科學合理的方式進行整個單元主題的學習。

以一年級“太陽與月亮”單元為例，該單元由《太陽和我們》《太陽對動植物的影響》《多變的月亮》三課組成。前兩課是引導學生認識太陽發光、發熱對動植物和人類生活有著重要的影響，兩課在概念結構上是遞進關系，第三課是認識月相的變化現象，在概念結構上與前兩課是并列關系。在探究實踐方面，該單元重點培養學生利用多種方法搜集證據的能力，整體架構上可以分為兩塊：第一課主要是引導學生運用多種感官及簡單的工具搜集證據，后兩課主要是引導學生聯系自己的生活經驗搜集證據，前后兩部分在科學探究能力的培養難度上是逐漸增加的。

《多變的月亮》不僅涉及對月相的時間與地點的觀察指導，還涉及對觀察后現象的交流與科學觀念的重建，這樣的中長期觀察課，學生親身體驗一定比看視頻或翻閱課本的效果好。因此，該內容可以設計為兩個課時。第一課時側重對觀察月相的時間與地點的指導，讓學生明確觀察方法、觀察重點與記錄要點；第二課時可以放在三周觀察目標任務后，側重月相具體變化的現象交流與變化規律的初步感知，重點在建構科學觀念。

三、設計深度評價，優化提升教學效果

教學評價設計上接目標，以此為基礎觀察其與目標的匹配性；下連學習過程，將其嵌入學習過程當中，以教、學、評一致的思路整體設計教學過程，這一點在大單元教學中的作用更加突出。教師可以借助設計合理的評價任務和評價量規來獲取學生在科學學習中的各項數據，并及時給予反饋。

例如，一年級“水與溶解”單元評價，我們將核心概念物質的結構與性質、物質的變化與化學反應的兩個內容，即“水的基本特征”與“不同物質在水中的溶解”要求放在具體的辨認游戲情境中，學生想要做出準確判斷，就必須選擇合適的觀察方法（看、聞），對三瓶液體進行比較，在解釋判斷依據的過程中顯現出個人對水的特征的掌握程度以及實事求是的態度。后續的游戲設計，主要考查學生對溶解現象的掌握。學生要知道溶解是“看不見的”，了解生活中常見物質在水中的變化現象，才能準確作答。這樣，基本可以滿足全面考查學生科學觀念、科學思維和探究實踐等方面達成情況的融合評價需求，實現為學習而評價的宗旨。

另一方面，教師可以在設定相應的評價標準后，通過以下方式收集學生的學習數據，可視化分析單元學情：

①實驗記錄。觀察并記錄學生在實驗時的操作情況，如溶解實驗中的物質選擇、操作步驟等。

②作業與測驗。布置與單元內容相關的實踐作業，觀察并記錄他們作業的完成情況。

③課堂互動。通過提問、小組討論等方式，收集學生在課堂上的回答和討論內容，了解他們對“水與溶解”相關概念的理解程度。

根據可視化展示的結果，教師可以分析學生的學情：首先，識別優勢與不足。通過對比不同學生的表現數據，分析他們在“水與溶解”單元學習中的優勢和不足。其次，發現問題與需求。觀察學生在實驗操作和討論中暴露出的問題，以及他們在作業中反映出的學習需求。最后，制訂教學策略。基于學情分析結果，教師可以調整教學策略，如針對學生的薄弱環節加強指導，或者設計更具挑戰性的活動以激活他們的思維。通過以上步驟，教師可以更加精準地了解學生在單元學習中的具體情況，并根據學情分析結果，制訂針對性的教學策略，從而提升教學效果。

（作者單位：楊建偉，河南省鄭州市金水區教育發展研究中心；單華瑞，河南省鄭州市金水區緯五路第二小學）

參考文獻

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