“冰淇淋冷藏箱”单元整体课程设计

新课改下，单元整体课程设计以独特的理念与教学模式逐渐成为提升教学质量、激发学习兴趣和能动性、促进学生核心素养发展的有效途径。通过单元整体课程设计，教师可以将单元学习内容有机融合，形成一个系统、连贯的学习体系，这不仅能够帮助学生更好地理解和建构核心概念，还能培养他们的科学思维、实践能力和跨学科学习能力。

一、单元学习价值

“冰淇淋冷藏箱”单元对发展学生探究实践、追求创新、自主合作等方面具有独特的育人价值。单元的课程内容结合生活实际和社会实践，学生在学习过程中深入了解和探索冷藏箱制作的相关问题，通过收集资料，动手设计制作，体验科学探究的过程，意识到自主参与、动手动脑、合作学习及严谨求实、大胆质疑、追求创新的重要性。

该单元围绕制作冰淇淋冷藏箱，引导学生学习相关的科学知识，基于证据与逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，将观察到的现象、变化与实验前的猜想建立联系，提升科学思维能力。学生根据检验冰淇淋冷藏箱的实际保温效果进行修改迭代，形成初步的探究实践能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。

二、单元学情分析

1.以概念为基础的学情预测

能量传递是能量发生变化的一种形式，是学习能量转化的基础。“冰淇淋冷藏箱”单元主要学习热能传递相关知识，包括热能在不同状态的物质内部以及物质之间传递的方式、方向、速度等。

学生通过“小小气象员”“冷与热”等单元的学习，已经理解冷热现象，并能正确使用温度计，形成热对物体状态的影响的概念。该单元的学习就建立在这些知识的基础之上，但在热传递的方向、方式以及材料、结构等因素对热传递速度的影响等方面，学生仍存在认知偏差，不能全面、正确地理解热传递的概念。

2.以实证为依据的学情调研

为了更准确地了解学情，着眼单元要建构的概念，我们提取了单元关键问题，进行了问卷调查。调查问卷从五年级中选了两个班级，共发放问卷100份。调查发现，学生对热传导的实例感知比较多，对热对流、热辐射能调取的生活经验比较少；对热从温度高的物体传向温度低的物体，或者从物体温度高的部分传向温度低的部分的概念认知是错误的，他们认为冷也是一种可以传递的能量。因此，在建构“热能”这一概念时，应帮助学生提升认知，正确认识到冷是热能的一种表征，而不是单独的一种能量。

通过该单元的学习，学生需要将生活中零散的形象认知进行提炼，在观察、比较的基础上归纳概括共同规律，将建构的科学概念表述得更加准确。通过对具体概念的积累建构，对热能进行正确的感知，认识到冷只是热能的一种表征而不是单独的一种能量，从而达到核心概念的进阶。

三、单元内容分析

“冰淇淋冷藏箱”单元所涉及的核心概念“能的转化与能量守恒”，学生之前已经掌握了温度计的正确使用、热对物体状态的影响，现在将进一步了解热传递的相关知识和影响热传递的主要因素，对热传递现象进行分析和解释，提高因果推理的科学思维能力。学生能在探究过程中基于证据和逻辑提出自己的观点，反思自己和别人观点的不足，他们的学习能力、科学思维、探究能力均呈现螺旋式上升，体现出学习的进阶。

学习该单元之前，学生已经知道热可以被测量，热空气会上升，热可以改变物体的体积等内容，他们需要借助这些已有经验来学习热传递的不同方式及特点，了解热是一种能量的表现形式，可以在不同状态的物质内部以及物质之间传递，区分热传递的不同方式。

该单元是五年级第一个综合探究活动单元，在内容编排上采用了“问题情境—提出问题—事实证据—处理信息—得出结论—应用迁移”的模式。单元从生活现象出发，引导学生思考冰淇淋融化的原因，了解热传递的方向和方式，然后进一步探究影响热传递的各种因素，并尝试运用所学的知识制作冰淇淋冷藏箱。通过单元学习，学生将在探究活动中从事物的结构、功能等角度提出可探究的科学问题，通过控制变量的方法设计方案，开展实验，既有知识的进阶，又有思维与方法的进阶。

四、单元课程目标

基于对学科核心素养、课程标准的理解，以及学习目标的对应关系，我们结合五年级学生心理发展以及学情特点等，制订了单元的课程目标。

1.课程标准的要求

该单元对应课程标准中的相关表述见表1。

2.单元学习目标

基于对课程标准的研读，分析课程内容，结合学科核心素养和学生认知水平，围绕单元大概念，我们从科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个维度确定单元学习目标。

科学观念：通过观察，能举例说明常见的热传递现象；通过对比实验和实践活动，知道热传递的方向，能区分热传递的方式和影响热传递的主要因素，说出它们在生产生活中的应用。

科学思维：通过分析获得的数据，能综合比较、分析观察到的现象，对热传递的方向和方式、材料的结构与功能等不同角度进行分析和推理，应用创造性思维的基本方法提出设计方案，基于批判性思维评价并优化设计方案。

探究实践：在小组合作实践中，能结合选择的材料和工具设计并制作冰淇淋冷藏箱实物模型，通过测试不断改进实物模型的设计和制作。

态度责任：通过互动交流等活动，愿意与同学合作、分享观点，对事物的结构与功能产生科学探究的兴趣。

五、单元课程内容安排

科学课程课程设置了13个学科核心概念，是学生应该掌握的科学课程的核心内容，他们通过对学科核心概念的学习，理解物质与能量、结构与功能等跨学科概念。

1.单元课程内容结构

该单元一共五课，分别是《热传递》《热的传递方式》《材料与保温》《结构与保温》《制作冷藏箱》，围绕制作冰淇淋冷藏箱这一任务展开，以“检验冰淇淋冷藏箱的保温效果”为主线，让学生动手实践、交流改进经验、总结学习过程，提升他们的探究能力、思考能力、应用能力等。基于课程内容，我们以单元大概念为核心，对单元课程内容做结构化梳理（如图1）。

2.单元课程内容要点

该单元内容包括基础课程内容和拓展课程内容，基于单元主题和学习内容，结合学校特点和学生情况，我们对教材内容进行增加、替换、删减等处理。基础内容侧重于核心素养的达成，拓展内容侧重于分析推理、探究实践能力的提升。

六、单元课程实施

课程标准指出，教师要从学生已有经验出发，选择合适的情境素材，运用观察、实验、调查、制作等活动创设教学情境，提出有价值的问题，引发认知冲突，激发探究动机。“冰淇淋冷藏箱”单元主要通过创设“为外卖员设计送餐箱”情境，唤醒学生对热传递知识的前概念，五节课层层递进，设置多样的科学活动为他们的学习搭建“脚手架”，引导他们利用所学的知识，合理设计并制作冰淇淋冷藏箱，经历完整的科学探究过程，从而理解热传递的方向和方式、影响热传递的因素。

通过对课程内容以及该单元要达成的学习目标的分析，我们设计了“为外卖员设计送餐箱”的主题情境，分别在冰淇淋化了、冷藏箱保温、冷藏箱选材、分析冷藏箱结构、冰淇淋冷藏箱比赛五个情境任务下实施。

1.情境任务：冰淇淋化了

该情境任务围绕“热传递”这个知识点展开。教师引导学生认识到，在炽热的夏日，冰淇淋成为消暑的热门选择，但配送时效与冰淇淋易融的特性，很容易影响消费者的品尝体验。

活动一：学生借助熟悉的冰淇淋融化的生活场景，从冰淇淋状态发生变化的条件和原因的角度提出科学问题。

活动二：学生收集生活中热传递的实例，并根据生活经验进行回顾，进一步感知热在物体间的传递。

活动三：实验探究在不同位置加热铜棒，归纳热传递的方向。

活动四：用圆形铜盘代替铜棒，在不同位置加热，利用多种材料、多种形状的物体实验，观察热传递方向。

2.情境任务：冷藏箱保温

该情境任务围绕“热传递的方式”这个知识点展开。为什么在太阳下的冰淇淋融化得更快呢？教师引导学生认识到，为了延缓冰淇淋的融化速度，可以设计、制作一个冰淇淋冷藏箱，有效阻挡外界的热传递给里面的冰淇淋。

活动一：观察体验灯泡的辐射传热。

活动二：借助茶叶，观察热在水中的传递，用示意图的形式整理描述热在水中对流传热的过程。

活动三：处理信息，区别热传递的三种方式。

活动四：冬天室内暖气片释放的热在房间中是怎样传递的？联系生活理解热传递在生活中的应用，进一步认识在实际生活中热传递往往是三种方式并存。

3.情境任务：冷藏箱选材

该情境任务围绕“材料与保温”这个知识点展开。教师引导学生思考：送外卖时，有的骑手在冰淇淋箱外面盖上了棉被，这样冰淇淋融化得更慢一些吗？材料的不同，对保温效果有什么影响呢？

活动一：学生能结合材料和热传导的关系，从事物的功能角度提出可探究的科学问题。

活动二：利用黄油、蜡等物质设计实验，探究不同材料的导热性。

活动三：依据实验现象区别热的良导体和热的不良导体。

活动四：查阅资料，了解科学词汇“导热系数”，知道常见材料的导热系数，为制作冷藏箱奠定基础。

4.情境任务：分析冷藏箱结构

该情境任务围绕“结构与保温”这个知识点展开。教师引导学生关注：玻璃窗为什么要做成双层结构？和单层的相比，它们材料相同，结构不同，对保温效果的影响大吗？如果把冰淇淋冷藏箱也做成双层结构，保温效果会不会更好？

活动一：从双层玻璃窗的结构入手，尝试基于事物的结构提出可探究的问题。

活动二：制作简易双层结构，分别测量并记录初始温度相同的温水在单层、双层结构内的温度变化。

活动三：阅读资料《保温瓶的原理》，认识制作出效果更好的冷藏箱，还需要综合考虑多方面因素。

5.情境任务：冰淇淋冷藏比赛

该情境任务围绕“制作冷藏箱”这个知识点展开。各组制作的冰淇淋冷藏箱效果如何呢？教师引导学生开展一场冰淇淋冷藏比赛。

活动一：依据热传递的原理画出冰淇淋冷藏箱的设计图，交流并提出合理的改进建议。

活动二：依据设计图，制作冰淇淋冷藏箱。通过选材、制作、完善等过程，加强对热传递现象的认识和理解。

活动三：能依据评价量规评价并改进冰淇淋冷藏箱。

活动四：开展冰淇淋冷藏比赛，在保温效果大比拼中体会成功的乐趣。

（作者单位：杨建伟，河南省郑州市金水区教育发展研究中心；田蕾，河南省郑州市金水区文化路第三小学）

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]河南教育报刊社.义务教育教科书《科学》教学指南（五年级上册）[M].郑州：大象出版社，2021.