摘 要 隨著《義務教育科學課程標準（2022年版）》的頒布實施，單元教學已成為小學科學教學的關鍵著力點。從整體把握教學設計的角度出發(fā)，單元教學有利于落實科學育人價值的統(tǒng)一性，推動學生探究實踐的自主性，強化綜合評價的有效性。小學科學單元教學設計包括層級知識結(jié)構(gòu)、進階主題探究、關聯(lián)任務驅(qū)動三種基本表征。為有效開展單元教學，可以按照課程標準與教材內(nèi)容進行整體布局，圍繞單元教學總目標實行分課時推進，實施全程評價，同時利用單元小結(jié)幫助學生提高反思能力，進而培育學生科學核心素養(yǎng)。

關 鍵 詞 小學科學；單元教學設計；大概念；學科核心素養(yǎng)

立足學生核心素養(yǎng)發(fā)展的小學科學教學要培養(yǎng)學生終身發(fā)展與社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力[1]。伴隨著小學科學育人目標的優(yōu)化，單一課時教學將很難契合學生核心素養(yǎng)的培育目標，小學科學碎片化教學轉(zhuǎn)為整體化單元教學勢在必行。單元教學設計是擺在小學科學教師面前的一道難題，如何在新課標與舊教材并存、課時少而內(nèi)容多的局面下實施單元教學的研究尚顯不足。鑒于此，本文從整體把握教學設計的角度，研究單元教學培育學生科學核心素養(yǎng)的依據(jù)、基本表征與實踐路徑，以期為小學科學單元教學提供一些幫助。

一、小學科學單元教學設計依據(jù)

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課標》）提出，要充分發(fā)揮科學課程的育人功能，培育學生核心素養(yǎng)。素養(yǎng)本位的小學科學教學需要提升學科的育人價值，單課時教學難以匹配學生科學核心素養(yǎng)的發(fā)展，完整的單元教學是培育學生科學核心素養(yǎng)的有效教學方式，其依據(jù)主要體現(xiàn)在以下三個方面。

1.單元教學可以達成育人價值的統(tǒng)一性

培育學生核心素養(yǎng)是對三維目標的整合優(yōu)化，是小學科學學科育人iwnRXOLYaoMqOLH00li8ow==價值的提升。傳統(tǒng)小學科學教學過度關注知識與技能目標，對過程與方法以及情感態(tài)度價值觀目標有所忽略，導致教學陷入知識零散瑣碎的誤區(qū)，學生難以建立學科知識體系。單課時強調(diào)知識點的教學，難以滿足學生核心素養(yǎng)培育的目標，因此，發(fā)展學生科學核心素養(yǎng)要有單元教學設計與之相適配[2]。因為它可以使學生在探究過程中掌握問題解決的方法，樹立正確的情感趨向與價值觀，鞏固科學知識與技能，進而達成對三維目標的整合。

單元教學能夠達成對三維目標的整合，是因為其具備研究性學習的屬性與完整的學習模塊。首先，單元教學在大概念統(tǒng)攝下，對知識進行優(yōu)化重組，結(jié)合學生認知發(fā)展規(guī)律，強化科學情境中的學習遷移能力。它突破了傳統(tǒng)的一課一練的學習方式，而是利用學習內(nèi)容組織學生開展研究性學習。其次，單元教學是完整的學習模塊。學生通過單元教學系統(tǒng)地學習過程與方法，掌握知識與技能，進而逐步形成情感、態(tài)度與價值觀，最終實現(xiàn)對三維目標的整合。單元教學可以培養(yǎng)學生在特定情境下利用知識解決問題的關鍵能力，樂于解決疑難問題的必備品格，追求妥善解決問題的價值觀。

2.單元教學可以推動學生探究實踐的自主性

《新課標》中明確提出，加強探究實踐重點在于教師能否推動學生探究實踐的自主性。教師不是簡單地把科學事實講給學生，而要帶領學生探究科學發(fā)展的一般規(guī)律，突出學生的主體地位，引導學生經(jīng)歷完整的探究實踐過程，對教師的教學要求也從呈現(xiàn)事實轉(zhuǎn)向展示論證。

首先，教師如果僅呈現(xiàn)具體的科學事實，就會導致學生只看到事物局部，而見不到整體。只有把學生作為主體，經(jīng)歷自主探究實踐，深入理解科學學科知識結(jié)構(gòu)，才會使學生從淺層學習逐步進入到深度學習[3]。探究實踐的主要特點是以證據(jù)為基礎，通過信息分析和邏輯推理得出結(jié)論。小學科學學科知識結(jié)構(gòu)包括科學知識與技能、科學思維與方法和價值觀念等知識要素?？茖W知識與技能具有顯性知識特征，思維方法與價值觀念則表現(xiàn)為隱性知識特征。教師在教學中容易關注到顯性的科學知識與技能，卻時常忽視隱性的思維方法與價值觀念，導致學生只知道表面現(xiàn)象，而不理解科學的本質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，學習是被動且低效的。其次，單元教學以展示論證的方式推動學生的探究實踐。小學科學教學中的展示論證主要以某位czEfzTbpw14VVKZNFOj7ug==科學家為例，將學生作為主體，讓他們經(jīng)歷像科學家一樣的思考過程，并將這種專家思維運用到自己的探究活動中。小學科學教學是啟發(fā)學生創(chuàng)造性思維的學科，如果只通過呈現(xiàn)事實來轉(zhuǎn)述科學家的結(jié)論，學生僅會按照教師的要求完成任務。而展示論證可以為學生提供思維圖式與認知模型，使他們有能力開展自主探究，在深入理解學科核心概念的同時，促進知識遷移與創(chuàng)新。因此，單元教學設計是將學生作為主體，通過問題情境的創(chuàng)設，圍繞某一科學主題，將相關科學知識與技能融合，引導學生經(jīng)歷一次完整的探究實踐過程。

3.單元教學可以強化綜合評價的有效性

單元教學設計的側(cè)重點在于從“教案”到“學案”的轉(zhuǎn)變[4]。由于教案是教師從自身視角為出發(fā)點設計教學方案，在教學中經(jīng)常會出現(xiàn)師生課堂預期不對等的情況。學案是教師為指導學生學習而編制的文本，它是站在學生的視角設計并呈現(xiàn)學生的學習過程以及掌握程度，是以學生學的角度說明學什么、怎樣學以及是否學會。單元教學設計只有以學情作為切入點，以學定教，才能讓綜合評價的有效性真正落到實處。

首先，單元教學設計是以學生是否學會為起點，基于目標制定評價方案，通過評價指標引導學習過程。其次，各個學習活動教師都會設計與學習目標相匹配的任務單以及分級評價量規(guī)，以便使學生在學習過程中能夠?qū)崟r反饋和自我評價，有利于他們了解自己怎樣學可以達成目標。例如，在“植物”單元的教學過程中，教師為每一課時和學習環(huán)節(jié)設計任務單，有針對性地指導學生的探究實踐，同時設計與任務單相匹配的評價量規(guī)，全面客觀地反映學生學業(yè)水平[5]。單元教學設計可以為各個學習階段的學生搭建腳手架，幫助他們順利完成學習任務，提高學習效率。因此，單元教學設計能夠真實反饋學生學習效果，強化綜合評價的有效性。

二、小學科學單元教學設計基本表征

小學科學單元教學應該如何設計？國際上通行的主要有教育技術路線、建構(gòu)主義路線以及把兩者相整合的三種單元設計思路[6]。本文針對當前小學科學教學知識零散化的問題，設計層級知識結(jié)構(gòu)單元教學；針對探究實踐表象化的問題，設計進階主題探究單元教學；針對跨學科教學拼湊化的問題，設計關聯(lián)任務驅(qū)動單元教學。

1.層級知識結(jié)構(gòu)單元教學

以“知識內(nèi)容”領域為主，教師可以設計層級知識結(jié)構(gòu)單元教學。遵循教育技術路線，此類單元教學設計通過目標導向，利用模塊化學習建構(gòu)內(nèi)容體系，旨在促進對學科核心概念的深層理解。大概念具有統(tǒng)攝價值，可以吸納眾多學科知識，揭示事物的本質(zhì)與聯(lián)系。小學科學應圍繞大概念組織課程內(nèi)容，在新舊知識之間建立聯(lián)系，在理解科學概念、規(guī)律、原理的基礎上，逐步形成對客觀事物的總體認識。圍繞大概念組織建構(gòu)具有層級知識結(jié)構(gòu)的學習單元，有助于學生掌握基本科學知識，進而形成初步的科學觀念。

小學科學教材主要是以知識點為主的單課時編制章節(jié)，容易造成學習內(nèi)容的零散瑣碎和知識量的紛繁復雜。因此，設計層級知識結(jié)構(gòu)單元教學對學習內(nèi)容進行梳理提煉，并對科學知識進行歸納概括，有助于提升學生對科學概念的理解。如“動物”單元，強調(diào)發(fā)展學生的觀察能力、比較能力和組織分類能力。但教師在講授這部分內(nèi)容時，往往容易把動物的具體特征作為教學重點，講授更多的是每種動物的身體結(jié)構(gòu)、生命周期、生活習性等，卻沒有在大量科學事實的基礎上進一步引導學生歸納概括，導致學生在頭腦中形成的都是零散的知識點。因此，在“動物的器官”一課，教師可以舉例：兔子的眼睛、馬的眼睛、牛的眼睛都長在頭的兩側(cè)，這有利于它們在進食的同時，時刻警惕周圍環(huán)境的變化；老虎的眼睛、獅子的眼睛、豹子的眼睛都長在頭的前面，這使得它們目光準確，有利于追擊獵物。在此基礎上，教師可以引導學生建構(gòu)“食草動物的眼睛通常長在頭的兩側(cè)；食肉動物的眼睛通常長在頭的前面”這個一般概念。當學生再學習“動物的牙齒”“動物的爪趾”時，就可以在不同科學事實的基礎上形成相應的概念。在此基礎上，教師適時幫助學生對相關內(nèi)容進行梳理提煉，最終使學生形成“生物體的結(jié)構(gòu)與功能相適應”這一大概念。

2.進階主題探究單元教學

以“探究實踐”領域為主，教師可以設計進階主題探究單元教學。遵循建構(gòu)主義路線，進階主題探究單元以科學主題、實驗探究、觀點表達為關鍵要素，重視完整的學習過程與探究經(jīng)歷的設計。科學主題是指自然現(xiàn)象中與人類生存、命運相關的哲學思想。教師在小學科學教學中將大量的時間用在了教授探究技巧和實踐操作上，卻忽略學生對科學本質(zhì)的理解，以及對科學家思想的探索?？茖W教師的重要職責是找到科學中的主題思想，在學生了解自然、解決科學問題之前引導他們形成探究實踐的意識。關于探究實踐，一方面需要教師指導學生將寬泛抽象的主題思想轉(zhuǎn)化為具體的探究主題；另一方面則需突破教材固有結(jié)構(gòu)，采用系統(tǒng)方法對教材中存有內(nèi)在聯(lián)系的內(nèi)容進行審視分析、重新組合。在保證教材原有總課時不縮減的前提下，對教材內(nèi)容進行篩選或次序調(diào)換，把具有關聯(lián)性的知識點依據(jù)內(nèi)在特征組合為新的探究主題。進階主題探究單元教學圍繞大概念組織實施，從低階到高階設計系統(tǒng)化教學環(huán)節(jié)，開展探究實踐活動。

當前，小學科學教材的編排方式主要以獨立探究活動呈現(xiàn)。盡管它能比較完整地體現(xiàn)某一章節(jié)的教學內(nèi)容，但是在培養(yǎng)學生探究實踐能力方面缺乏系統(tǒng)性?！缎抡n標》提出：“在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，以及技術與工程實踐過程中，形成科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力”。因此，教師可以將探究實踐能力融入課程內(nèi)容中進行組合再設計。例如，教師可以整合“拱形”“圓頂形”“球形”等教學內(nèi)容，圍繞“物體都有特定的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與其功能相適應”這一大概念，設計“物體結(jié)構(gòu)”單元探究活動。在“拱形的力量”一課，教師結(jié)合課內(nèi)實驗和課外觀察，引導學生探究：“你認為拱形的承載力與哪些因素有關？”師生一起通過實驗討論影響拱形承載力的因素，結(jié)合之前列舉有關拱形的實例，幫助學生理解“拱形承載重量時，能把壓力向下向外傳遞給相鄰的部分，拱形各部分相互擠壓，進而結(jié)合得更加緊密”這個一般概念。在講“圓頂形”時，可以讓學生通過觀察去描述圓頂形的特點，學會利用圓頂形結(jié)構(gòu)加工制作簡易模型。在學習“球形”“懸索”等內(nèi)容時，教師可逐步放手，在探究實踐中層層遞進，以促進學生理解“物體的結(jié)構(gòu)如何與其功能相適應”這一大概念。由此可見，進階主題探究單元教學不是線性依照教材內(nèi)容進行授課，而是根據(jù)探究主題對教材內(nèi)容進行結(jié)構(gòu)化重組。這不僅能讓學生理解探究實踐的一般過程與方法，而且可以促進學生在實踐過程中形成初步的自主學習能力。

3.關聯(lián)任務驅(qū)動單元教學

以“跨學科”領域為主，教師可以設計關聯(lián)任務驅(qū)動單元教學。遵循整合課型路線，關聯(lián)任務驅(qū)動單元教學，通過任務驅(qū)動建立起學科之間的關聯(lián)，目的是促進學生對跨學科概念的深度理解與遷移應用。任務驅(qū)動是指以完成任務的形式，融入相關學科知識，進而解決問題，以教學內(nèi)容、資源環(huán)境和社會生活為紐帶，促進跨學科理解目標的達成。

例如圍繞“太陽能房屋”設計跨學科單元教學。首先，總?cè)蝿盏脑O計目標是指向跨學科概念理解的。如果在設計總?cè)蝿諘r僅僅要求學生圍繞太陽能房屋模型的制作而開展，盡管學生會利用多學科知識去完成，但也只是跨學科拼盤式的手工制作課。當總?cè)蝿盏脑O計是以“探究利用太陽能加熱房間的有效方法，總結(jié)影響熱效率的因素以及相互關系”為主題展開時，學生需要應用多個學科知識去思考影響室內(nèi)溫度變化的因素。從這個角度出發(fā)，總?cè)蝿帐菄@跨學科理解實施的。其次，總?cè)蝿盏膶W習過程需要多個課時。為實現(xiàn)跨學科理解的目標，各個分任務要基于核心問題建立相互關聯(lián)。例如，任務一“太陽能房屋的朝向”是體驗窗戶朝向?qū)Ψ课轀囟鹊挠绊?；任務二“太陽能房屋的顏色”是領悟墻壁色彩對房屋溫度的影響；任務三“挑戰(zhàn)熱空氣”是鞏固散熱、絕緣對房屋溫度有影響的知識。學生在完成各個任務的過程中，需要建立“能量的運動或能量形式的變化叫作能量轉(zhuǎn)換”“散熱器能吸收大量的熱，而釋放則非常緩慢”“絕緣可以應用在太陽能房屋，以保持屋內(nèi)溫度”“太陽能是指太陽以光線的形式到達地球的能量”“空間加熱是在封閉空間加熱空氣的熱能轉(zhuǎn)化”等一般概念。同時，還需要運用“觀察比較不同太陽能房屋的加熱效率”“利用信息建立一個有效率的太陽能房屋模型”“分析絕緣保溫材料的應用”“通過測量收集數(shù)據(jù)，并制作圖表”“交流與表達本組實驗的結(jié)果，其他組傾聽并表達認同或質(zhì)疑的原因”等探究技能。學生在學習過程中要將這些一般概念聯(lián)系起來，進而為理解跨學科概念奠定基礎。通過觀察、比較、分析、測量、制作圖表、建立模型、交流與表達等探究過程技能訓練，旨在使學生不僅能動手做，而且會動腦想。在任務驅(qū)動下學會思辨，讓他們能夠運用科學探究方法解決實際問題，同時學會利用科學語言提升與他人交流和溝通的能力。

三、小學科學單元教學設計實踐路徑

盡管上述研究展示了小學科學單元教學設計基本表征的可操作性，但在課標與教材、教學方案與課堂實施之間仍存在設計與實施落差。要解決這一問題，需突破課標與教材的界限、單元教學總目標與分目標的矛盾、“教—學—評”的割裂等限制因素。單元教學的實踐路徑要以教師“教”與學生“學”作為切入點，建立具有互動性的教學共同體，進而推動小學科學核心素養(yǎng)的滲透。

1.按照課標與教材實行整體規(guī)劃

如何依據(jù)課標要求利用教材講好課？教師要按照課標要求分析教材，確定單元教學的統(tǒng)攝核心，實行整體規(guī)劃。

首先，教師要依據(jù)《新課標》，對教材展開系統(tǒng)分析。按照課標理念，教師需篩選出能促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展的教學內(nèi)容與案例素材，并對教材展開內(nèi)容分析，厘清教材知識內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)，對照新課標提出的相關要求，進行學情分析，從而確定學期教學要完成的單元數(shù)量。教師也可以篩選整合教材中某一類感興趣內(nèi)容，結(jié)合真實情境整合單元教學設計。例如，在學習“光的反射與折射”時，以學校即將組織開展的校園“露營之夜”為真實情境，教師設計以“光影藝術”為主題的單元教學，緊扣教材中有關“光”的學習內(nèi)容，以制作光影燈表達自我情感，讓學生體驗光影設計師的創(chuàng)作過程。其次，確定單元教學的統(tǒng)攝核心，實行整體規(guī)劃。如果培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)是單元教學設計的靈魂，那么統(tǒng)攝核心就是單元教學設計的骨架。在小學科學課程中，大概念體現(xiàn)為一種觀念式的表述。如，“電”單元可以以“電可以在特定物質(zhì)中流動，電是日常生活里中不可缺少的一種能源”為統(tǒng)攝；“磁”單元可以以“磁鐵有磁性，可對某些物體產(chǎn)生作用”為統(tǒng)攝。

2.根據(jù)單元教學總目標開展分課時教學

首先，教師要明確單元教學總目標。總目標是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，單元教學是搭建通往總目標的腳手架，而這些腳手架要在單課時中完成。單元教學目標務必“上下關聯(lián)”，在上位課程目標與下位課時目標之間做好銜接過渡。其次，教師要設定分課時目標。單元教學總目標要指向?qū)W科核心素養(yǎng)，設定為概述性的認知目標，強調(diào)“能看到”的結(jié)果。它側(cè)重于單元教學要解決的問題，期望學生從中能學到什么。分課時目標是設定具體的行動目標，強調(diào)“能做到”的結(jié)果，關注的是每個課時具體要解決的問題，描述學生具體學會了什么。如“生物與環(huán)境”單元，課程圍繞“觀察并監(jiān)測水生環(huán)境”的總?cè)蝿臻_展4個關聯(lián)任務驅(qū)動的分課時教學。前2個課時讓學生建立清水環(huán)境，每過一段時間要觀察金魚并監(jiān)測水環(huán)境的變化。第3課時是利用溴麝香草酚藍（BTB）指示劑比較金魚水生環(huán)境的酸度，引導學生將水中的酸度與金魚產(chǎn)生的二氧化碳聯(lián)系起來。第4課時通過介紹池塘蝸牛與水生植物，鼓勵學生綜合運用所學知識與技能，合作建立一個更為復雜的水生環(huán)境。如果條件允許，教師還可以擴展一些開放性科學實驗活動，鼓勵學生自主探究學習，通過實驗收集論據(jù)，進而驗證自己的觀點。

3.實施全程評價加強“教—學—評”一體化

教與學的分離容易導致教師教了，學生并未學會的局面，進而使得學生卷入費時低效的學習狀態(tài)。教師需要在單元教學中實施全程評價，以加強“教—學—評”一體化。全程評價是教師按照單元教學總目標和預設結(jié)果整體設計評價方案，制定對應評價量規(guī)，以納入單元教學全過程?！敖獭獙W—評”一體化是在完整的課堂教學過程中，教師的教與學生的學，以及對學生學習評價三個要素之間相互調(diào)和協(xié)作的程度[7]。全程評價能夠?qū)卧虒W總目標、教師的教學，以及學生的學習過程有效串聯(lián)起來，達到通過評價調(diào)節(jié)教與學的目的。

仍以“觀察并監(jiān)測水生環(huán)境”為例，單元教學分4課時進行。第一，教師需按照單元教學總目標，設計全程評價方案，制定相應評價量規(guī)并納入4個課時的學習過程中。教師依據(jù)總目標有序開展分課時學習，是否可以進行下一步分課時目標的學習，需經(jīng)過評價結(jié)果做出判斷，以保證分課時教學依照單元教學總目標實施。第二，具體分課時教學要緊扣分課時目標，做到“教—學—評”一體化。以第1課時“建立金魚的水生環(huán)境”為例。首先，教師要確?！皩W—教”一體，即學生對本課時學習內(nèi)容的理解和教師設置的課時目標一致。教師緊扣課時目標布置兩個子任務。學生描述他們所知道的水生環(huán)境，觀察金魚的結(jié)構(gòu)、行動和行為，并描述金魚所處的環(huán)境。教師引導學生比較水生環(huán)境與之前學過的陸生環(huán)境有何異同？解釋水要靜置24小時或者進行化學處理，以保證金魚的安全。其次，教師要確保“教—評”一體，即教師教的內(nèi)容都有對應的評價量規(guī)。教師在講授教學內(nèi)容的同時，為學生提供評價標準。教師要依據(jù)教學內(nèi)容制定兩個子任務的評價量規(guī)，引導學生建立合理的水生環(huán)境，設計合作小組的指標，以權(quán)衡學生學力進行分組。最后，教師要確?！皩W—評”一體，即課堂中的形成性評價或者對應的評價量規(guī)與學生的學習內(nèi)容一致。

4.利用單元小結(jié)幫助學生提高反思能力

單元小結(jié)是學生在學習完成單元教學的所有內(nèi)容后，教師指導學生從整體上做系統(tǒng)分析，梳理單元教學知識與學習方法，促進知識模塊化，有利于幫助學生開展單元學習效果的自我診斷，使學生在真實情境下應用所學內(nèi)容解決問題，進而推動核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

單元小結(jié)是實施單元教學是否有效的重要一環(huán)，它既是檢驗單元教學效果的良方，也是幫助學生夯實知識基礎以提高反思能力的途徑。一方面，教師指導學生歸納梳理單元知識要點，使學過的單元知識以點串線、以線帶面，真正做到層次分明、脈絡清晰。另一方面，評估單元教學是否卓有成效，重點在于學生可否獨立應用所學內(nèi)容去解決真實情境中的新問題，對單元學習進行總結(jié)再思考，讓所學內(nèi)容能夠熟練地遷移應用。例如，“太陽能房屋”跨學科單元教學，教師先引導學生利用多學科知識，了解太陽能房屋的制作步驟。然后觀察教師組裝的太陽能房屋，讓學生探究不同材料的保溫（減緩熱傳導）性能。最后引發(fā)學生思考，交流熱傳遞的方式，進而遷移到夏季給屋內(nèi)保“冷”的實驗中，以此激發(fā)學生創(chuàng)新實踐和觸類旁通的熱情。由此可見，提高學生遷移運用與學習反思能力，有助于推進從知識到素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，從而為學科核心素養(yǎng)的落實奠定基礎。

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