小学科学大单元教学设计策略研究

“双减”背景下做好科学教育加法，对小学科学课堂教学提出了更高的“提质增效”要求。教师可以从小学科学学习的核心概念建构出发，基于学生的认知规律、心理发展状况，分析概念发展进程，以评测工具为依托，进行大单元教学设计与实施，精准引导学生科学核心素养的发展。

一、细化核心概念，构建概念发展路径

我国新一轮基础教育课程改革的目标指向发展学生的素养，强调知识和原理的深度理解与灵活应用。概念学习是提高技能、形成素养的重要基础，教师可以细化分解核心概念，构建概念发展路径，促进核心概念在科学教学的过程中得到逐级落实。

1.厘清核心概念发展层级，搭建核心概念纵向逻辑框架

相对于传统教学仅关注单一具体概念的教学，大单元教学需要教师依据学情，厘清同一个核心概念在不同学段、不同单元间的发展层级及顺序，把握关联概念之间的逻辑关系，从而搭建核心概念纵向逻辑框架。

例如，四年级“太阳、地球和月球”单元共有5课，前两课主要了解影子的形成以及一天当中影子的变化规律，第3课重演人类认识地球形状的历史，后两课主要了解人类探索月球、认识月球的历史以及探究月相变化的规律。学生在一年级“我在哪里”单元中，已经学习过“太阳每天的位置变化、辨认方向”；在一年级“太阳与月亮”单元中，观察过“月亮形状是变化的”。本单元中，学生则通过学习“影子在一天中的规律变化”，了解影子与太阳的关系，未来还将探究“不同季节正午影长的变化规律”，以更深入理解影子与地球运动的关系，而通过了解“月相变化情况”可以加深对太阳系（八颗行星、日月地相对运动）等内容的认知，学习“宇宙中的地球”“物质的运动与相互作用”这些核心概念，并为建构更高层级的跨学科概念“稳定与变化”打下坚实基础。“太阳、地球和月球”单元核心概念纵向逻辑框架如图1所示。

2.借鉴其他版本教材设计，优化核心概念发展立体图谱

在细化学科核心概念的基础上，教师还可以借鉴不同版本教材对某些科学概念建构的路径，从单元主题上统筹分析、优化，最终指向学科核心概念。

例如，四年级《小船与浮力》一课的主要科学概念是物体在水中的沉浮状态、下沉的物体也会受到浮力，课程标准的相关要求是知道浮力是直接施加给物体的力。为更好地完成这一目标，我们借鉴了教科版和冀人版小学《科学》教材内容。教科版教材：一个空瓶子，加多少水能沉到水中？下沉的物体在水中的浮力大小有变化吗？冀人版教材：用手托起石块，观察测力计的示数与手托石块所用力的关系。这些都是由比较物体在水中呈现不同状态时的测力计示数，归纳出浸入水中的物体都会受到水对其向上的浮力。因此，我们在实际教学时加入悬浮物体的浮力测量，具体概念建构路径如图2所示。这样，达成课程标准要求的概念脉络更清晰，学生对“浮力”概念的建构也更完善。

在初步感知阶段，学生描述自己的生活经验或观察体验，将不同材质、不同形状的物体放入水中，观察它们的浮沉情况，对浮力有一个初步的认识。在实验探索阶段，学生开始探究沉入水中的物体是否受到浮力，通过实验获得数据，分析得出结论，形成对浮力更为理性的认识。在理解应用阶段，学生描述并解释科学概念，将“浮力”的概念应用到实际生活中。例如，他们可以科学地解释船为什么能浮在水面上，在划船时应该注意些什么等。通过以上三个阶段的发展，学生对浮力的理解从感性到理性，从直观到抽象，逐步深化和完善。

二、立足素养提升，凸显学科育人价值

单元主题教学设计需要以课程标准为引领，对单元目标进行整体设计，有序实施教学，推动学生形成系统化的知识结构，并在此过程中习得交流、表达的技能，在潜移默化中提升核心素养。具体设计和实施时可重点从目标的综合性、内容的整合性、学时的灵活性等方面进行尝试。

1.课标引领，综合设置单元目标

单元目标是对该主题教学的目标整体凝练，课时目标可以更加具体。在制订单元目标时，教师应立足课程标准的核心概念与内容要求，寻找内在逻辑，综合四个维度的课程标准要求。例如，在一年级“水与溶解”这一单元中，课程标准相关要求见表1。

我们根据相关课程目标，结合《水的特征》《水和盐的故事》《水能溶解哪些物质》等课，帮助学生达成水是重要的物质、物质的溶解和溶液这些学习内容要求，设计了综合的单元学习目标：

知道水的基本特征，会区分水与其他常见液体，并乐于描述自己判断的依据；

在教师的指导下，综合利用感官观察物质，知道水可以溶解一些物质（包括空气），但有些物质在水中很难溶解；

在教师的指导下，感受制订有序观察计划的价值；

在观察、操作、分类、思考等活动中，保持研究与水相关内容的好奇心，乐意向他人讲述自己的探究过程或结果。

以上单元目标包含了科学观念、科学思维、探究实践与态度责任内容。例如，“知道水的基本特征”是形成对水这一科学概念的基础，指向科学观念的培养；“会区分水与其他常见液体”需要学生掌握区分水与其他常见液体的方法，如通过观察颜色、闻气味、尝味道等方式，这就需要他们进行实际操作和理性思考，指向科学思维和探究实践目标的培养；“乐于描述自己判断的依据”是指学生愿意并能够清晰地描述自己区分液体的依据，既是对自己思维过程的梳理，又与他人分享自己的成果，指向的是态度责任目标的培养。

2.目标导向，整合重构单元内容

为更好地达成单元目标，提升学生的科学素养，教师可以依据教材结构对单元教学内容进行主题整合。以四年级“自然界中的水”单元为例，教师可以根据教材结构，联系低年级所学的水的相关知识，整合重构单元内容。

在一年级“水与溶解”单元中，知识结构主要侧重于基础概念和直观现象。学生首先会接触到水的基本特征，如无色、透明、无味等，建立对水这一物质的初步认知。随后，学生学习溶解的概念，通过观察糖、食盐等物质在水中溶解的过程，理解溶解现象的基本特点，知道哪些物质易溶于水，哪些物质不易溶于水。这不仅为他们提供了丰富的观察和实践机会，也为后续学习“影响溶解快慢的因素”奠定了基础。

在四年级“自然界的水”单元，学生将学习地球上的海陆分布、水的分布、陆地上的常见水体类型等内容，初步认识“水是一种自然资源”，并且探讨淡水资源的利用问题以及水资源的保护和节约措施，这将使他们认识到水资源是有限的，促进他们形成节约用水的意识和习惯。由于学生所处的教育环境、认知发展等方面的差异，大部分学生的“资源”意识薄弱，缺乏良好的资源保护行为习惯。因此，从资源角度重新认识水，了解并认识水资源的珍稀程度是本单元的学习难点。

设计本单元《地球上的淡水资源》和《节约用水》教学时，教师适当融入低年级学过的“水与溶解”主题讨论，能更好地帮助学生理解淡水资源利用方式的多样，推动他们体会我国水资源短缺的状况，促进他们对水与人类的关系形成正确认知，体会淡水资源的重要性，树立节约用水和保护水资源的意识。

总的来说，一年级“水与溶解”和四年级“自然界中的水”这两个单元的知识结构是相互衔接、逐步深入的。一年级的内容为四年级的学习奠定了基础，四年级的内容是对一年级知识的拓展和深化。这样的设计符合学生的认知发展规律，有助于他们逐步建立对水这一重要物质的科学认知体系。

3.内容定位，灵活设计单元学时

学生初次开展探究技能、思维方法的学习时，往往需要2～3课时进行学习巩固，此时就需要压缩除本单元的探究要素之外的其他目标，将时间集中在探究技能、思维训练的培养上。针对单元中的科学观念目标也应进行压缩，教师可选择一到两个重要观念进行引导，也可采用前置预习的方法调整课时，发挥该单元基础性科学概念的迁移作用，引导学生举一反三，理解其他科学观念。这样设置课时不仅使单元知识更加系统化，更具逻辑性，而且让学生通过最优化的时间和科学合理的方式进行整个单元主题的学习。

以一年级“太阳与月亮”单元为例，该单元由《太阳和我们》《太阳对动植物的影响》《多变的月亮》三课组成。前两课是引导学生认识太阳发光、发热对动植物和人类生活有着重要的影响，两课在概念结构上是递进关系，第三课是认识月相的变化现象，在概念结构上与前两课是并列关系。在探究实践方面，该单元重点培养学生利用多种方法搜集证据的能力，整体架构上可以分为两块：第一课主要是引导学生运用多种感官及简单的工具搜集证据，后两课主要是引导学生联系自己的生活经验搜集证据，前后两部分在科学探究能力的培养难度上是逐渐增加的。

《多变的月亮》不仅涉及对月相的时间与地点的观察指导，还涉及对观察后现象的交流与科学观念的重建，这样的中长期观察课，学生亲身体验一定比看视频或翻阅课本的效果好。因此，该内容可以设计为两个课时。第一课时侧重对观察月相的时间与地点的指导，让学生明确观察方法、观察重点与记录要点；第二课时可以放在三周观察目标任务后，侧重月相具体变化的现象交流与变化规律的初步感知，重点在建构科学观念。

三、设计深度评价，优化提升教学效果

教学评价设计上接目标，以此为基础观察其与目标的匹配性；下连学习过程，将其嵌入学习过程当中，以教、学、评一致的思路整体设计教学过程，这一点在大单元教学中的作用更加突出。教师可以借助设计合理的评价任务和评价量规来获取学生在科学学习中的各项数据，并及时给予反馈。

例如，一年级“水与溶解”单元评价，我们将核心概念物质的结构与性质、物质的变化与化学反应的两个内容，即“水的基本特征”与“不同物质在水中的溶解”要求放在具体的辨认游戏情境中，学生想要做出准确判断，就必须选择合适的观察方法（看、闻），对三瓶液体进行比较，在解释判断依据的过程中显现出个人对水的特征的掌握程度以及实事求是的态度。后续的游戏设计，主要考查学生对溶解现象的掌握。学生要知道溶解是“看不见的”，了解生活中常见物质在水中的变化现象，才能准确作答。这样，基本可以满足全面考查学生科学观念、科学思维和探究实践等方面达成情况的融合评价需求，实现为学习而评价的宗旨。

另一方面，教师可以在设定相应的评价标准后，通过以下方式收集学生的学习数据，可视化分析单元学情：

①实验记录。观察并记录学生在实验时的操作情况，如溶解实验中的物质选择、操作步骤等。

②作业与测验。布置与单元内容相关的实践作业，观察并记录他们作业的完成情况。

③课堂互动。通过提问、小组讨论等方式，收集学生在课堂上的回答和讨论内容，了解他们对“水与溶解”相关概念的理解程度。

根据可视化展示的结果，教师可以分析学生的学情：首先，识别优势与不足。通过对比不同学生的表现数据，分析他们在“水与溶解”单元学习中的优势和不足。其次，发现问题与需求。观察学生在实验操作和讨论中暴露出的问题，以及他们在作业中反映出的学习需求。最后，制订教学策略。基于学情分析结果，教师可以调整教学策略，如针对学生的薄弱环节加强指导，或者设计更具挑战性的活动以激活他们的思维。通过以上步骤，教师可以更加精准地了解学生在单元学习中的具体情况，并根据学情分析结果，制订针对性的教学策略，从而提升教学效果。

（作者单位：杨建伟，河南省郑州市金水区教育发展研究中心；单华瑞，河南省郑州市金水区纬五路第二小学）

参考文献

[1]胡卫平，刘守印.义务教育科学课程标准（2022年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2022.

[2]刘徽.大概念教学：素养导向的单元整体设计[M].北京：教育科学出版社，2022.

[3]杨新瑞.小学科学单元教学方案设计[M].郑州：大象出版社，2022.