大單元教學模式下小學生科學探究能力的培養

《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出，義務教育階段的科學課程是一門綜合性基礎課程，它體現了科學的本質，并具有綜合性和實踐性等特點。該課程使學生能在科學探究的過程中，掌握科學探究的一般過程和方法：首先提出科學問題，然后對這些問題進行合理的猜想與假設，接著制定研究計劃并搜集相關證據，最終通過分析這些證據得出結論，并對結果進行解釋與評估。因此，如何在小學階段發揮科學學科的特色，促進學生科學探究能力的發展，已成為當前教育領域亟待解決的問題。

經過對相關文獻的研究，筆者發現大單元教學法能夠有效地整合教材知識，并圍繞真實的學習任務來組織教學活動。這種教學方式能讓學生進行系統和整體的學習，對知識點的掌握更加準確和連貫，從而幫助學生自主構建科學概念，并提升他們的科學探究能力。鑒于此，本文將探討如何結合大單元教學模式在小學科學教育中培養學生科學探究能力。

一、研讀教材，確定學習內容及邏輯

相較于傳統的單一課時教學模式，大單元教學模式能更好地整合教材知識，促進學生深入探究和學習。這種模式不僅有助于學生全面構建知識體系，還能顯著提升他們的科學探究能力。因此，在大單元教學模式下，培養小學生科學探究能力的第一步是根據課程標準、教材內容和學生特點，整合單元學習內容，并明確各知識點之間的邏輯聯系。本文以“技術與工程”主題為例，依據課程標準和教學內容，對這一主題下的學習內容及其邏輯關系進行實踐分析。《義務教育科學課程標準（2022年版）》強調了“技術與工程”作為核心概念的重要性，并指出小學階段的教學應側重于引導學生通過制作和實踐來理解“技術與工程”的本質，而不是深入學習專業知識。課程標準要求學生能夠運用科學知識進行實際操作，從而促進學生在遷移應用和科學思維等素養能力上的發展，進一步加強科學探究能力的培養。

教科版小學科學教材包含大量“技術與工程”領域的知識。以六年級上冊為例，教材中的“工具與技術”單元和“微小的世界”中的放大鏡制作活動以及“地球的運動”章節中的地球模型制作和改進等實踐活動，都是“技術與工程”領域的應用。同樣，在六年級下冊中，“小小工程師”章節要求學生設計、制作、測試和評估塔臺模型，使學生在實踐中遷移和應用相關知識，促進科學探究能力的發展。因此，教師可以將“技術與工程”作為大單元教學的核心概念，確定教學內容和邏輯。以六年級下冊“小小工程師”單元為例，教學內容可以這樣安排：首先，介紹“技術與工程”的基本概念，包括工程和技術的定義、它們之間的關系以及一個工程包含的重要階段和建設過程中的主要步驟。其次，進行“塔臺設計”的前期研究，需要觀察塔的結構特征，思考實現方法（如三角結構）和設計思路（包括結構設計）以及建造策略（如材料選擇、框架搭建）。最后，開展“塔臺設計”的實踐活動，小組合作設計、改進方案，并完成作品制作，最終展示成果。通過這樣的安排，圍繞“技術與工程”核心概念，不僅梳理和確定了大單元教學內容，還使學生在“設計、制作、測評、評估”的實踐活動中，科學探究實踐能力、科學思維和態度責任等核心素養得到充分發展，有效提升了大單元教學的有效性。

二、立足學情，確定預期教學效果

新課標強調實現教學評一體化，即根據學生的學習情況來確定預期的教學效果，并以此為依據來設計教學活動和教學評價，實現“以學定教”和“以評促教”。由此可見，在“教學評一體化”的教學設計理念下，教學目標是教學設計的起點和核心，是圍繞學生的“學”而設計的。大單元教學作為一個系統化、完整化的教學工程，應當確保教學、評價和學習目標的一致性。因此，在大單元教學模式下，培養小學生科學探究能力的第二步，就是立足于學生的學習需求，確定在單元學習過程中，學生需要獲得的科學探究能力以及需要達到的學習目標。

以“小小工程師”單元教學為例，該單元的教學設計面向的是六年級學生。這個階段的學生正處于身心快速發展的時期，并且已經具備了一定的精細化操作能力。同時，六年級學生雖然處于形象思維階段，但他們已經擁有前六年的學習經驗，并在生活中接觸過許多“工程”和建筑設計，因此具有一定的學習基礎。此外，這個階段的學生思維較為活躍，對日常生活中的事物充滿好奇心，因此對本單元的教學內容表現出較高的學習、探究和實踐熱情。然而，學生在“技術與工程”領域的知識儲備相對零散，科學探究能力、抽象思維能力和空間思維能力較弱。因此，在實際教學過程中，教師需要特別注重學生思維和科學探究能力的發展。綜上所述，依據“逆向設計”理念，為達到單元預期的教學效果，教學目標可以從以下幾個方面進行制定：

科學觀念：第一，知道工程、技術的定義以及兩者之間的關系；知道設計是工程的關鍵與核心，掌握用多種方式來說明設計思路；知道工程是設計方案的最終結果，懂得修改、完善設計方案的必要性和重要性。第二，了解和認識常用的建筑材料及其特性。第三，認識三角結構的穩定性，理解塔臺設計的原理，并利用所掌握的科學知識設計出自己的塔臺作品。

科學思維：第一，通過對塔臺建筑結構的分析，會畫出簡單的塔臺示意圖，并且能夠對其設計理念進行說明，發展建模和分析能力。第二，通過對塔臺穩定性的推測、分析，發展學生論證能力，并將三角結構應用于實際的設計中。

科學探究：第一，通過對塔臺建筑結構的分析，能夠觀察、收集、分析與之相關的信息數據，推理獲得結論。第二，通過對塔臺的設計方案的構思與設計、制作、優化、評估，理解探究實踐是獲得知識，實現知識遷移應用的主要途徑。

態度責任：第一，在小組合作過程中，能夠主動參與交流，并理性對待自己的不足與錯誤。第二，通過對塔臺的設計實踐，體會工程師的嚴謹態度以及改造世界的實踐精神，從而激發學生的匠心精神和社會責任感。

上述教學目標，立足教學和學生的實際需求，結合新課標提出的四大科學核心素養內容，設計了科學、全面的教學目標，不僅能夠提高學生的科學探究能力，還能促進學生的全面發展，有效落實素質培養目標。

三、聚焦目標，精心設計教學活動

教學活動設計是大單元教學設計中至關重要的一個環節，既是為了實現預期教學效果所采取的一項教學手段，又是組織學生學習、探究的一種主要形式。因此，大單元教學模式下小學生科學探究能力培養的第三步，就是聚焦“科學探究能力”這一教學目標，對大單元教學活動進行精心、合理的設計，以促進學生科學探究能力的發展。根據對“科學探究能力培養”相關研究文獻的閱讀發現，科學探究主要包括了“提出問題”“作出假設”“制定計劃”“搜集證據”“處理信息”“得出結論”“表達交流”“反思評價”八個方面。所以在培養小學生科學探究能力的過程中，教師需要從這八個方面入手，促進學生科學探究能力的全面提高。結合這一特點，本文將以“小小工程師”大單元教學為例，從“導、問、研、用”四個方面，對教學活動進行設計實踐，以完成最終的教學效果。

（一）導：情境導入

“了解我們的住房”是“小小工程師”大單元教學的開始，所以在開展這一課時內容教學時，教師要從學生熟悉的工程“住房”入手，激發學生了解“工程”的興趣和主動性，并讓學生在腦海中對“工程”有初步的認識。因此，針對“小小工程師”大單元教學之處，教師可以創設如下情境來完成導入：

教師可以先出示圖片“中國天眼”“空間站”“鳥巢”等，并提出問題，以此引出單元學習任務和主題。教師可以提問：大家知道什么是工程嗎？知道工程要經歷哪些重要的階段嗎？如果你是一名小小工程師，你會如何來設計和建造塔臺呢？這將是本單元學習需要解決的問題，接下來，就從最熟悉的“住房”開始，一步步來揭開工程的秘密。

然后，依據單元課時安排開始教學，由于大單元教學是一個系統，所以課時之間需要有一定連接性和連貫性。所以，第一課時教師可以利用圖片、問題來創設情境，接下來的每一個課時，可以采用“提問回顧舊知”的方式來進行導入，以此連接上一個課時，同時幫助學生建構新舊知識。例如，在教學“認識工程”這一課時，教師可以通過提問創設情境：通過上一課的學習，我們已經知道了住房的建設過程中，主要分為設計規劃、建造、施工等幾個步驟，那除了這些內容以外，你還記得哪些知識內容？緊接著，引出新課內容：住房屬于工程的一種，那么其他工程的建設、結構是否也和住房一樣呢？接下來我們將深度學習“什么是工程”“工程建設的重要步驟”以及“工程與設計之間的關系”等知識內容。

（二）問：問題教學

在小學科學的綜合單元教學中，教師通過提出問題激發學生的思考，引導他們收集證據并提出假設。這種方法不僅讓學生體驗到思考和論證的愉悅，而且在搜集證據和提出疑問的過程中促進了他們科學探究能力的提升。因此，教師需要根據單元教學內容精心設計一系列連貫的問題，以貫穿整個教學過程。針對“小小工程師”這一主題，問題鏈可以這樣設計：住房的建造過程和基本結構包括哪些方面？工程建設的步驟是什么，它們與技術之間存在怎樣的聯系？在建造塔臺時，需要考慮哪些關鍵因素？如何規劃塔臺的設計？以及如何實施塔臺的建造？這些問題都是圍繞大單元教學中各個分課時的重點來設計的，旨在讓學生集中關注核心問題，并通過探究學習其他相關知識內容，從而進一步發展他們的科學探究能力。

（三）研：自主研學

自主研學建立在先前教學環節的基礎上，鼓勵學生進行獨立探索和團隊協作，以實現科學探究的目標。因此，在這一階段，教師的角色是支持和引導學生進行自主研學。以“設計塔臺模型”為例，教師可以提出設計標準，例如“穩定性、美觀性、經濟性”，激發學生思考如何設計塔臺模型。此外，在指導學生優化設計時，教師可以提出問題：“如何優化設計以降低成本？”“如何設計以增強塔臺的抗壓性和減震性？”以此促進學生的自主研學，幫助他們制定出合理的方案，解決問題，并最終提升他們的科學探究能力。

（四）用：遷移應用

遷移應用是指將所學到的科學知識應用到實際問題中，最終解決問題。針對遷移應用最佳的實施路徑就是課堂練習和課后作業。因此，在大單元教學過程中，教師要結合教學目標和學生學習水平，精心設計作業，以促進知識的遷移應用。如“小小工程師”這一單元教學結束后，教師可以布置作業：如果以后還有工程活動，你會怎么做？以此引導學生將所學的有關“工程”的科學知識應用于實際問題的解決中。

四、指向發展，豐富單元作業類型

本文致力于大單元教學模式下小學生科學探究能力培養路徑的探究，即通過大單元教學來促進學生科學探究能力的發展。而作業作為大單元教學中不可或缺的一項內容，具有鞏固知識、檢驗教學效果的作用。因此，大單元教學模式下的小學科學單元作業設計應該指向學生科學探究能力發展，同時兼顧學生的認知層次，所以在作業設計過程中，教師應該指向學生能力發展，豐富單元作業類型。

第一，基礎性作業，幫助學生建立知識體系，鞏固知識基礎。例如，在學習完“小小工程師”之后，教師可以設計選擇、填空等較為基礎的作業類型。如：住房系統中 系統不是必需的，但是又能給我們生活錦上添花。在進行塔臺設計時，一般要先設計 。

第二，拓展類作業，能夠幫助學生實現知識的遷移應用，進一步發展學生的科學思維和科學探究能力。以“小小工程師”單元教學為例，教師可以設計拓展作業：如觀察浙江的房屋，分析其特點，并說明這樣建設的主要目的是什么？再如日常生活中常見的電動伸縮門采用的是什么原理？這些作業能夠讓學生經歷猜想假設、搜集證據、論證解決問題等思維過程，不僅能夠幫助學生更好地認識工程設計原理，還能讓學生利用所學的科學知識解決生活問題，從而促進學生科學探究能力的發展。

五、結合意圖，跟進單元教學評價

在“教學評一體化”教學理念下，教學評價是教學過程中不可缺少的一部分，也是至關重要的，能夠反映學生對知識、技能的掌握情況以及科學探究能力、核心素養的培養情況。因此，大單元教學模式下小學生科學探究能力培養的第五步，就是結合教學意圖設計、跟進單元教學評價，以此了解培養效果，為大單元教學調整提供依據。針對“小小工程師”這一單元，為了更好地發揮教學評價的作用，教師可以通過評價量表來進行教學評價。首先，教師應以圖紙設計、塔臺制作為主要評價方向，從設計思路、圖紙呈現效果、材料選擇、塔臺設計樣式等多個維度對學生的科學探究結果進行評價。其次，圍繞“提出問題”“作出假設”“制定計劃”“搜集證據”“處理信息”“得出結論”“表達交流”“反思評價”八個維度，讓學生進行自評或他評，以此了解學生科學探究等方面的能力，從而判斷大單元教學的最終效果。最后，依據評價結果對教學進行調整、優化，進一步提高教學的有效性。

六、結語

將大單元教學模式應用到小學科學教學中，不僅能有效避免教學的碎片化，便于學生形成完整的認知系統，還能讓學生在大單元教學模式下，系統地掌握科學的學習方法，逐漸形成系統性、科學性的學習習慣。同時，學生的自主學習能力能夠得到更好的發展，科學探究能力能夠得到更深層次的提升。所以，為了進一步發揮大單元教學模式的優勢，本文結合具體的案例對大單元教學模式下小學生科學探究能力培養策略進行了探究。

注：本文系南安教育科學“十四五”規劃2023年度課題“大單元模式下提升小學生科學探究能力的實踐研究”（立項批準號NG1453-172）的研究成果。