围绕核心概念组织小学科学单元教学设计

作 者：

王晨光

作者简介：

王晨光，北京教育学院数学与科学教育学院。

原发信息：

《教学与管理：小学版》(太原)2021年第20216期 第60-63页

内容提要：

单元教学为落实学科核心素养、提升课堂效率搭建了有效的学习路径。针对小学科学教材中有关“植物”的内容，就如何围绕核心概念组织单元建构与教学设计，进而培养学生的科学学科核心素养，提出实施策略：重构内容单元，凸显知识层级结构；聚焦学科本质，提炼有效问题链；基于学习进阶，统合单元教学目标；设置真实情境，促进科学思维发展；注重过程表现，采取多元评价方式。

关 键 词：

核心概念/小学科学/学科核心素养/单元教学设计

期刊名称： 《素质教育》

复印期号： 2021年09期

　　单元教学作为有效落实学科核心素养、提升课堂效率的重要方式，成为当前教育界广泛热议的话题。基于学生认知水平，围绕核心概念对学习单元进行建构与设计的小学科学单元教学，不仅可以对具体的科学事实和知识点进行归纳提炼，扭转课时教学设计中暴露出的知识碎片化、课堂效率低下的问题，有利于学生学科知识的系统化与结构化，促进有意义建构，而且可实现由浅入深的学习跃迁，在培养科学思维品质的同时，帮助学生在真实情境中提高解决问题的能力，进而让科学学科核心素养真正落到实处。本文以小学科学教材“植物”单元为例，探讨单元教学的设计策略与实施路径。

　　一、整体布局，形成体系——围绕核心概念建构内容单元

　　当前小学科学课程的内容单元是以物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域划分的。现行教材通常利用科学事实和具体知识点进行组织，书中的章节就成为了内容单元，各单元之间没有必然联系。但围绕核心概念对内容单元进行重构，以更上位的视角去归纳学科一般规律，凸显知识层级结构，将有利于揭示学科本质，呈现知识间联系，促进学科知识结构的优化。核心概念，是居于学科中心、具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法⑴。它们将大量的科学事实与具体知识聚合到一起，其解释力更强、概括水平更高，是组织串联学科内众多一般规律、原理的关键性概念。比如，“结构与功能相适应”“变量的识别与控制”“系统间的相互作用”等[2]。基于核心概念丰富且深刻的内涵属性，可以体现学科思想方法，是搭建学科课程内容的主干框架。经过检验，核心概念对知识理解与问题解决起到了关键作用，在新情境的运用中，具有持久的迁移价值[3]，因此，可作为建构学科单元教学的逻辑主线。

　　小学科学课程作为一门综合性课程，教师需要整体布局，围绕核心概念将具体科学事实与抽象学科概念建立联结，形成体系。比如，从“结构与功能相适应”的视角，可以建构“植物形态”“动物器官”“地球圈层”“简单机械”等主题单元，各单元内容又可从外部条件、结构特征、影响因素、功能用途等属性进行归纳。如“植物”单元，就是从植物的生存环境、形态结构、能量输入、功能作用等各个维度切入，将“来自大自然的信息”“认识天气”“地球上的水”“地球上的大气”“岩石与土壤”“植物生活在不同地方”“种植植物”“植物的生长”等相关内容打通，建构成一个贯穿小学不同学段的内容单元（如图1）。

　　二、聚焦本质，提炼问题——以问题链紧扣教学环节

　　围绕核心概念组织的内容单元核心是联结聚合，促进单元教学有效实施的核心，是聚焦学科本质的问题设计。构思巧妙、内容精炼的真实学科问题，有利于学生学科核心素养的培养[4]。那么，如何从聚焦学科本质的角度提炼出单元教学中的有效问题呢？首先，需要明确单元教学中的主干问题。它是围绕核心概念，对统领与聚合单元内容起着关键性作用的问题。主干问题可以引导单元内容、聚焦学科本质，是串联单元教学的主线，有助于进一步强化对学科逻辑的深层次理解。如果缺少核心概念统摄与主干问题引导，单元教学也就失去了自身价值，成为内容堆砌的另一种形式而已。其次，是基于主干问题延伸出的相关学科问题。这些问题应有助于激发学生的学习兴趣，促使他们去思考理解具体知识背后隐含的一般性规律，同时要尽可能与日常生活中的真实情境相联系，鼓励他们习得运用，解决实际问题。最后，根据问题之间的内在逻辑关系，将整个单元教学中生成出的问题进行提炼分层并形成问题链，以持续挖掘学生学习潜力，提升自主建构能力。

　　比如，在“植物”单元中，包括“植物过冬”“种子的传播”“认识土壤”“根的作用”“空气与生命”“花的构造”“水的性质”“研究果实”，以及“描述天气现象”“绿色植物怎样制造营养物质”等内容。如果按照教材排版顺序依次教学，会出现学习内容散乱、教学主线缺失，进而导致学科内在逻辑割裂、结构性不足等问题。相反，若围绕核心概念“结构与功能相适应”作为单元组织的聚合器，抓住“植物怎样适应环境以及如何维持自身生命活动”这一单元主干问题，从结构与功能属性对该问题展开进一步追问，构成引发思考与探究问题链：（1）植物的生存需要怎样的环境条件？（2）不同的生存环境会对植物产生什么影响？（3）植物在不同生长发育阶段所需养分的来源在哪里？（4）绿色植物是如何制造养分的？（5）养分如何运输到植物的全身各处？（6）植物对人类活动产生了怎样的影响？基于主干问题形成的问题链，紧扣教学环节，对单元中的大量内容及相关问题做了串联与整合，一方面可以帮助学生优化学科层级知识结构，延伸对学科本质的深入理解，另一方面也为学生提供了具体知识与一般规律、一般规律与核心概念之间的思维加工机会，以实现学科核心素养在单元教学中的落实。

　　三、统合目标，逐层递进——基于学习进阶的单元教学目标设计

　　目标是单元教学逐步推进的重要因素。围绕核心概念组织单元教学，不仅是把散落的知识目标进行统合，同时也要把思维、技能、态度统合在一起，凸显单元教学目标的统合性。因此，围绕核心概念组织单元教学的目标设计，不仅包括知识、思维、技能和态度的整合，还需要挖掘事实现象背后蕴藏的学科思想方法和教育价值，同时在结合学情分析的基础上，依据学习进阶理论，按照各学段认知要求与水平的不同，设计出学科逻辑连贯且逐层递进的单元教学目标。比如，针对“植物”单元，在课程标准、内容单元和学情分析的基础上，单元教学目标在设计上体现了认识自然环境、植物生长的过程和学科方法，对自然现象的好奇心与探究热情，以及与相关科学知识的融合。同时从“植物的生存需要一定的环境条件，植物具有与其生存环境相适应的形态结构”，以及“植物在不同生长发育阶段所需养分的来源不同，植物具有制造和获取养分的结构”两方面，基于学习进阶展开逐层递进的单元教学目标设计。

　　“植物能适应其生存环境”的单元教学目标：

　　1.通过观察、分类、推断与预测等操作技能，认识植物的生存需要阳光、温度水分等条件；地球上的水、空气、土壤对植物生长的影响；同种植物在不同环境下的生活状态可能不同。从以上不同维度综合分析植物的生存条件及其形态结构。

　　2.通过认识植物的生存环境，形成热爱自然、保护环境的情感和意识；建立生物体的结构与功能、整体与局部、多样性与共同性相统一的科学观念；概括与归纳生物的生存离不开环境，不同的环境养育了不同的生物，不同的生物适应和改变着不同的环境。

　　3.体会从科学视角认识自然环境；在探究活动中主动与他人合作，积极参与交流和讨论；学会欣赏大自然的壮美。

　　“植物能维持自身生命活动”的单元教学目标：

　　1.通过测量、识别与控制变量、制作图表、实验实施与结果分析等操作技能，理解种子提供植物萌发时的养分；植物形成幼苗后所需养分依赖植株自身的生命活动；经历探究植物生长规律、分析植物生命周期的学习过程，能够综合与演绎出植物的生长特点和形态结构变化规律，综合分析产生原因及内在联系。

　　2.体验科学探究活动从实验设计到逐步实施的研究过程，增进科学探究能力。

　　3.在分析解决实际问题、利用图表与工具探究种植植物生长规律的过程中，了解植物在绿色叶片中制造其生存所需的部分养分；植物通过叶片、根和幼茎吸收其生存所需的部分养分；植物制造和吸收的养分能在其体内运输；认识到植物对人类生存与发展的影响，初步形成人与自然和谐统一的学科观念与思维方式。

　　基于学习进阶的单元教学目标设计契合学科核心素养理念，围绕核心概念“植物的结构与功能”，以植物能适应环境并维持自身生命活动为主线，关注知识的来龙去脉，注重思维方法与操作技能的培养，抓住“环境不同，植物的形态结构不同”“植物的生长发育会经历不同的阶段，其外部形态结构也会发生相应变化”“植物需要营养物质及一定条件以维持生命活动”“植物具有维持生命活动及适应环境的基本结构”等内容，加强知识间联结。同时，渗透单元知识背后所承载的科学思想与方法，呈现出单元教学的育人价值。例如，运用科学探究过程中的观察、分类、推断与预测等操作技能，认识“环境对植物生长的影响”，树立环境保护意识，形成热爱大自然、爱护植物的情感。

　　四、真实情境，主动探究——激发科学思维的项目式学习活动设计

　　单元教学要以设置真实的问题情境为纽带，要以真实情境贯穿整个单元，同时着眼于单元教学中的主干问题生成若干个场景序列，使学生经历“体验—初学—巩固—归纳—运用”的完整过程，进而促进科学思维的发展。

　　例如，“植物”单元着眼于“植物如何适应环境及维持自身生命活动”这一主干问题，以项目式学习活动“拟南芥的一生”为载体，通过真实的种植过程设置问题情境，引导学生主动探究：（1）拟南芥种子的外形在显微镜下是怎样的？（2）你认为拟南芥种子萌发的过程需要什么条件？（3）你计划用什么物品种植拟南芥？它们的作用是什么？（4）你种植的拟南芥长出了什么？它新长出部分的功能又是什么？（5）为了了解拟南芥的一生，你觉得应该继续观察什么？记录什么？（6）你种植的拟南芥都经历了哪些阶段？它的形态结构是怎样的？（7）什么原因促使你种植的拟南芥能够健康成长？什么原因导致你种植的拟南芥死亡了？（8）科学家为什么会选择拟南芥送往太空种植？这种情境设置扭转了传统教学中学生一味被动回答的局面，通过亲身经历拟南芥的种植过程，促使学生在真实的问题情境中主动探究，从体验“观察种子外形”，到初学“种植过程”，再到巩固“植物的形态结构”，进而归纳“植物的一生”，最后迁移运用到新的情境中。

　　单元教学的情境设置要符合学生的认知规律，强调与生活实际相结合，目的是把学习内容还原到真实的生产生活场景中，通过项目式学习活动，为学生提供更多自主选择的学习空间和充分的探究机会，增进与生活世界之间的联系，同时要不断对学习内容进行归纳总结，以提升他们对学科思想方法的认识和理解。

　　五、记录过程，关注表现——表现性评价量表设计

　　单元教学评价关注学生学科核心素养的发展情况和水平。采取多元化评价方式，不仅是以教师为主体的评价，还有学生自我评价，以及学生间相互评价；不仅是终结性评价，还有过程性评价；不仅是标准化纸笔测验，还有以实验、小制作、项目报告等多种形式的测评。对小学科学学科核心素养的评价要依据课程标准，以“科学概念理解”“科学探究能力”以及“科学态度”所体现出的逻辑结构与认知成分为指导，将其纳入到单元教学的学习任务中[5]。

　　例如，在完成“植物”单元教学之后设计的表现性评价任务，是要求学生根据项目式学习活动“拟南芥的一生”，结合自身种植经历与心得体会，绘制一部绘本，之后组织学生进行交流分享，最后师生依据预先设计完成的表现性评价量表，对绘本作品进行评价（见表1）。评价过程注重设计构思、内容呈现、交流展示等几方面表现。

　　综上所述，围绕核心概念组织小学科学单元教学内容、提炼单元教学问题、设计单元教学目标是操作关键；着眼于主干问题设置真实的问题情境，利用表现性评价了解学生学科核心素养的落实情况，是探寻小学科学教学转型的重要路径。