数字化转型下的小学科学大单元设计与实践

数字化的发展深刻改变着教学方式，但在具体实施中，有的教师会走入“数字化转型就是在教学中应用数字化技术”的误区。数字化转型的关键在于，以教学工具与技术迭代升级为驱动力，坚持立德树人，推动教育思想与理念的变革，对教与学的关系重新达成共识，以顺应数字时代需要，实现教育高质量发展。因此，探寻数字化转型的开展形式对一线教师的教学实践有着积极的引导作用。

在大单元教学的大概念、大任务、大情境引领下的结构化教学活动的设计与实施，可以为数字化转型指出一条较为明确的实施路径。在执教“废弃物无处不在”单元时，我们尝试基于大单元教学落实数字化转型。

一、数字化转型下的大单元教学设计思路

垃圾处理问题是一个发展着的问题，我国解决垃圾的方法与技术也在不断发展，这决定了“废弃物无处不在”单元具有一定的时效性。在重构这一单元的单元设计时，我们将当下上海市生活垃圾处置办法渗透到小学科学课堂中。

1.分析学情，明确单元学习目标

根据《上海市小学自然学科教学基本要求（试验本）》（2021年版），本单元要求学生以生活中的废弃物为研究对象，通过观察、阅读、调查和服务等活动，认识上海市对生活垃圾的分类标准，说出物品回收、处理、再利用的方法及意义，学会制订简单的观察计划并开展有关废弃物的调查研究，有垃圾分类的意识。

《上海市生活垃圾管理条例》已施行了一段时间，学生通过科技培训、社区宣传、班会宣讲等形式多次了解过垃圾分类标准，也有了一定的生活经验。由此，我们重构单元设计，进一步明确了本单元的学习目标：制订计划并通过调查获取、整理有关上海市垃圾处置的信息，知道垃圾产生的原因以及上海市生活垃圾的分类标准，说出处理垃圾的方法与意义，能根据调查结果明白进一步优化垃圾分类的意义，增强垃圾分类意识。

2.凝练大概念，统筹单元学习内容

基于课程核心素养的目标，大概念以核心概念引领的子概念群形成一种整体、系统、科学的知识体系，有助于教师在设计教学时统筹单元学习内容。

在教学目标的引领下，“废弃物无处不在”单元的大概念被凝练为“生活垃圾的处置”。在此大概念的引领下，教师以“What-How-Why”模型构建了单元认知框架（如图1），以统筹单元学习内容，为后续制订大任务、创设大情境做好准备。

3.制订大任务，启动单元学习情境

不同于以往以单独知识点来组织教学，大任务可以将学习内容安排在一个贯穿单元学习的情境中，让学生在大任务的统领和驱动下，围绕目标、内容、实施和评价开展完整的学习活动，更好地激活他们的生活经验，激发他们的学习动机和兴趣，让他们乐于探究。

本单元围绕大概念“生活垃圾的处置”，制订了以“知道处理生活垃圾的方法与意义”为目标的、完成“生活垃圾处理流程图”的大任务（如图2），以此启动单元学习情境，引导学生思考待解决的问题，学会制订学习计划，并按计划开展探究实践。

4.规划大项目，引导单元学习活动

如图3所示，在明确大概念、大任务的前提下，我们以核心问题“如何处理生活垃圾”下的若干子问题链为指引，沿着结构化的活动路径和问题路径，逐步引导学生开展探究，完成大任务，促使他们基于成果展开进一步的讨论与分析，形成践行垃圾分类的意识。

5.活用数字化技术，助力单元学习实践

数字化是技术与手段，它既可以支持单元学习更高效地展开，也可以兼顾每一名学生的学习表现。数字教学系统可以将师生探究实践活动的信息以数字化手段输入系统，并在处理后即时输出，反馈在教师端和学生端，为师生互动交流提供生成性资源。

首先，教师要全面了解上海市中小学数字教学系统“三个助手”的功能（见表1），并充分发挥自身能动性和创造性，让各种功能与大单元设计相契合，真正实现数字化转型。

其次，为了便于学生通过网络调查信息，我们选用了“智能耘想”和“垃圾分类”两个App作为教学资源。之后，在大单元设计的基础上，我们还设计了以问题线、活动线、知识线、资源线和数字化线为主的“五线并进”模式，继续对单元学习活动进行课时划分（见表2），并落实于课堂教学。

综上，本单元的教学设计以完成“生活垃圾处理流程图”为大任务，预估目标为：知道处理生活垃圾的方法与意义。教师通过创设处理一周生活垃圾的情境，引导学生制订学习计划。学生通过学前调查确定单元学习对象，在上海市中小学数字教学系统和软件、网络的支持下，调用已有知识和生活经验，明确垃圾的定义，知道其产生的原因与危害，从而更好地理解人们解决垃圾问题的三个目标“无害化、资源化、减量化”。在此基础上，学生先巩固上海市垃圾分类的标准，模拟垃圾分类；然后通过调查明确各类垃圾的处理方法，汇总形成生活垃圾处理流程图，完成单元大任务；最后，在流程图的支持下，观察并讨论如何细化垃圾分类，明白科学践行垃圾分类的意义，增强垃圾分类的意识。

二、数字化转型下的大单元教学实践

教学实践既是检验大单元设计思路的标准，也是落实数字化转型的关键。在对“废弃物无处不在”单元进行重构设计后，积极开展教学实践与反思可以在验证设计思路是否有效的同时，进一步优化设计思路，为后续教学研究的深入奠定基础。

受篇幅限制，本文选择本单元教学中的一个重要活动“调查生活垃圾处理”作为示例（活动属性见表3），以展示教学实践对前期设计思路的贯彻落实。

1.活动过程

（1）导入：回顾单元学习任务

教师展示前课已经完成的流程图部分，引导学生回顾单元学习任务，同时引出本课的核心问题“分类后的垃圾如何处理”，为开展调查活动明确目标。

（2）调查与交流：调查生活垃圾的处理

布置任务：分组调查某类垃圾的处理。

教师出示调查活动要求，引导学生明确活动目标，出示“三个助手”平台的学习单。

小组活动：完成某类垃圾的处理流程图。

学生分小组选择一类垃圾开展调查，运用软件或网络查阅相关资料，进行整理，并完成该类垃圾的处理流程图，准备分享交流调查成果。

交流：分组调查成果。

学生分组展示调查成果，同组之间可以相互交流，共享调查成果。

阅读与调整：阅读资料并优化流程图。

教师推送阅读资料，引导学生解决调查与交流中出现的疑惑，学生调整本组流程图后重新上传。

交流与汇总：生活垃圾处理流程图。

学生交流各自对流程图的优化，并在黑板上汇总，形成完整的生活垃圾处理流程图。

（3）活动小结

结论：在处理生活垃圾时，本着“无害化、资源化、减量化”的目标，对四类垃圾分别采用不同的处理方法。教师着重对学生活动表现做小结。

2.数字化活动记录

活动要求：利用“智能耘想”中ChatGPT调查生活垃圾的处理方式，并完成生活垃圾处理流程图。

3.单元大任务达成

在第3课时中，学生通过调查、阅读和交流，共同完成了单元大任务成果（如图4）。流程图以较为清晰和结构化的形式呈现出了本单元的学习活动及成果，进一步体现了大单元结构化的优势。

在单元大任务成果的支持下，学生可以进一步关注垃圾处理的三个目标，反思当下的分类结果是否还有优化空间，并以实例尝试优化垃圾分类投放，了解人们为践行垃圾分类做出的努力，明白科学践行垃圾分类的意义，从而自发地践行垃圾分类。

三、成效与反思

在教育综合改革背景下，数字化转型已成为必然趋势，以核心素养导向的大单元教学也成为众多教师开展教学研究的重要话题。此次我们在对“废弃物无处不在”单元进行大单元重构设计与实践后发现，这种尝试取得了一定的成效，同时也有许多地方值得反思。

1.结构化设计与实施值得肯定

大单元的结构化不仅是科学知识与能力的结构化，还是教学活动的结构化、问题的结构化。在开展重构设计时，我们从利用“What-How-Why”模型梳理大概念、制订大任务，到规划单元学习活动，再到“五线并进”模式理清课时活动安排，积极融合教学理论与成果的做法有效地推动了大单元结构化设计，也有助于后续教学活动更有效、规范地开展。

2.教学评一致性值得肯定

在数字化转型和大单元设计的基础上，整个单元的教、学、评做到了三个一致。

学习平台一致。三节课统一使用了“三个助手”数字教学系统，师生共同努力开展数字化转型实验。

学习工具一致。三节课统一采用了“智能耘想”和“垃圾分类”App作为调查工具，引导学生正确使用网络资源获取有用信息。

学习对象一致。从第1课时确定任务、开展调查，到第2课时模拟分类，再到第3课时调查垃圾处理，所涉及的垃圾种类均来自创设的大情境，这样能让课堂与生活联系得更紧密，让学生的学习与感悟更真实。

3.学习趣味性还需加强

本单元在大概念、大任务引导下开展的大单元学习活动虽然规范性较强，但学生的学习趣味略有欠缺。小学阶段科学教育旨在帮助学生保持对自然的好奇心，设计富有趣味性的活动有助于调动学生的参与热情和积极性，让他们爱上科学探究。后续教学可以尝试融入一些真实的废弃物制作环节，引导学生尝试利用生活废弃物制作一些有用、有趣的物品。

4.跨学科空间还需拓展

垃圾处理问题是一个综合问题，学习活动的设计有较大的跨学科空间。本单元在后续设计迭代中可以尝试融合多学科知识与技能，共同围绕垃圾处理问题开展活动，促进学生对相关知识进行融合、应用、理解，提升他们解决生活实际问题的能力。