指向核心素養培育的小學科學單元結構化教學設計

高翔　胡璐瑤

【摘 要】《義務教育科學課程標準（2022年版）》提出以核心素養為導向的教學理念。文章根據結構化教學的思想，結合學生的認知規律和認知能力，深入解讀教材，基于現有小學科學教材的編排邏輯，結合概念進階理論，梳理出單元知識結構圖式，以單元結構化圖式作為教學主線實施單元結構化教學，以此引導學生形成結構化知識，促進學生創造性地解決陌生情境問題，實現培育核心素養的教學目標。

【關鍵詞】核心素養；大概念；單元教學；結構化教學

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提出以核心素養為導向的教學理念，旨在改變以往過度側重知識點的碎片化教學方式，推進育人方式發生變革。構建與新課標相適應的新型教學方式，需要立足知識統整，基于培育科學大概念的教學目標，推進大單元、大主題下的教學，從而實現從知識本位走向核心素養本位的教學轉型。以單元結構化圖式作為教學主線實施單元教學，能夠引導學生經歷接觸、了解、理解、內化和遷移的思維過程，形成結構化知識，使之內化成學生創造性地解決陌生情境問題的思維框架，從而實現培育核心素養的教學目標。

一、指向大概念的單元教學是以素養為導向的教學改革的必然選擇

科學教育提出以大概念為目標實現課程知識統整的教學理念，主要是基于大概念能作為一種解釋模型，賦予個別的、具體的事實以深層的科學意義，能夠解釋較大范圍內的一系列相關科學現象、事實以及相互關系，能將較大范圍內分散的科學知識和事實聯結為有結構、有系統的整體的功能的認可［1］。從課標到教材，均體現了聚焦大概念構建結構化的課程知識內容框架，以此實現“少而精”的目標。聚焦學科核心概念，以一個單元為整體進行系統、科學的教學設計，能夠確保教學過程的遞進性和關聯性，契合素養的整體性發展要求，成為備受推崇的推進素養落地的新型教學方式。因此，指向大概念的單元教學是以素養為導向的教學改革的必然選擇。

二、實施單元結構化教學是落實科學核心素養的途徑

根據結構化教學的思想，利用結構化知識作為教學主線實施單元教學，不僅能有效貫通單元內的教學內容和教學活動，解決分課時教學造成的活動銜接不緊密、教學目標不連貫、核心素養培養不到位等問題，還能更好地促進學生理解、掌握和遷移所學，從而實現核心素養的培養目標［2］。

（一）單元結構化教學促進素養培育

布魯納認為，不論我們選教什么學科，務必使學生理解該學科的基本結構?？茖W學科的基本結構是指，學生通過學習，對科學觀念、科學探究、科學思維、科學方法、科學倫理與道德、科學文化等方面能夠形成一個符合其年齡階段的綜合性理解。單元結構化教學則是以結構化教學思想為指導，基于科學認知規律、教學理論和方法論，以教材中的結構化知識作為教學主線，系統規劃單元的教學流程，實現認知結構化并促進思維結構化，通過認知和思維結構化促進科學素養的形成。

（二）指向大概念重構單元知識結構

教師必須基于以學生為主體的教學觀，從如何促進學、支持學，如何增進學科理解的角度出發，重新梳理并形成單元知識結構。重新建構的結構化知識以圖式呈現，能夠更好地反映知識本身的結構，呈現概念之間的關系，學科的方法、觀念、思想，以及知識發生、發展的動態過程。因此，教師應以指向大概念重構單元知識結構為教學主線，引導學生經歷接觸、了解、理解、內化和遷移，形成結構化知識，幫助學生創造性地解決陌生情境問題，從而實現核心素養的培養。

1.正確理解單元知識結構化的內涵

結構化知識是指從各個角度和不同層次對主題展開闡述并建構邏輯關系而形成的概念結構。單元知識結構是“單元”和“知識結構”的組合，“單元”是科學教材組織教學內容的單位，“結構”是組成整體的各部分的搭配和安排（或關系）。這種概念結構有助于相關信息圍繞主題進行多層連接，形成內部關系較為緊密的網狀結構。從問題解決方面可以看出，結構化知識在事實性知識和程序性知識之間起中介作用，并助推程序性知識在問題解決中發揮作用［2］。

2.正確把握教材編排的邏輯與原則

教材中的單元一般以主題或大概念為依托，以核心概念為支架，遵循一定的邏輯與原則，組織相關的教學內容和適合的教學活動，確保單元內的課時內容能夠與本單元主題緊密相關，呈現知識結構化的特征。以主題形式出現的單元是新編蘇教版科學教材的特征之一。編寫組基于價值原則確立單元主題，依據課標確定教學目標，根據知識層級邏輯創設與編排教學內容，同時建構了支持教學的系列活動，凝聚著教材編寫者對多方面因素的綜合考量。［3］值得注意的是，如果不能準確把握教材的意圖，純粹按照知識層級邏輯開展教學，就容易陷入“以知識為主，以教為主”的教學誤區。教師基于單元教材已有的內容編排邏輯，在單元教學前研讀單元內的所有文本，才能準確理解和把握隱于主題與下級分支的“總分”“并列”“遞進”等邏輯關系，同時結合學生的認知規律，合理建構單元知識結構化圖式。

3.結合概念進階建構單元知識結構

學習進階是學生在各學段學習同一主題概念時所遵循的、連貫的、典型的學習路徑的描述，一般呈現為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復雜、相互關聯的概念序列。教師必須整體把握大概念課程進階圖譜，了解完整的知識結構體系、編寫的邏輯和不同水平的進階架構思路，才能有序地組織學生學習，使學生的知識結構與認知結構得到系統性建構。教師應該以新課標“聚焦核心概念，精選課程內容”“科學安排進階，形成有序結構”［4］2-3等課程理念為目標，發揮教師智慧，基于單元知識圖式構建原理的基本方法，在教學實踐中積極嘗試課程內容的統整、改造和創造，使得建構的圖式符合學生的認知邏輯和學習心理邏輯。

以蘇教版小學科學五年級上冊第4單元“水在自然界的循環”為例，該主題能夠很好地將水圈與大氣圈這兩個主要概念融合在一起，能夠幫助學生理解系統與模型的跨學科概念。單元編排的四個次級主題是“云和霧”“露和霜”“雨和雪”“水滴的‘旅行”，其中前三個次級主題是“分”，最后一個次級主題是“總”。可以看出，本單元已有的內容編排為“分—總”邏輯類型，即先分列幾個層面進行具體學習，后進行概括總結。這樣的課程設計體現了“拼圖式”的概念進階學習方式，單元知識結構也應根據先分后總的編排邏輯。因此，教師可以在前三課引導學生分別研究在水的循環過程中形成了云、霧、雨、雪等比較熟悉的天氣現象，讓學生通過比較幾種不同的天氣現象，設計模擬實驗探究成因，運用實驗結果及示意圖，理解和認識溫差是形成不同天氣現象的主要原因。最后一課則是將天氣現象的形成與變化置于地球水圈的大情境中，建構水在陸地、海洋及大氣中不斷循環的動態系統，幫助學生將地球上的水作為一個系統來進行宏觀的認識，形成水在陸地、海洋、大氣間循環的科學大概念，并以此為基礎構建“地球系統”這一核心概念，理解物質與能量、系統與模型等跨學科概念（如圖1）。

（三）依據單元結構化知識為主線實施教學

教師應基于單元知識結構圖式進一步形成合理的教學邏輯，以此幫助學生更好地連接和整合單元內的不同知識點，促進概念建構和知識內化，從而實現培育學生核心素養的教學目標。根據單元知識結構進行教學設計，重點在于系統規劃單元的教學流程，從整體性學習的認知邏輯體現先后有序的特點，從各個學習內容之間的相互關系體現整體相關，從而實現認知結構化并促進思維結構化，通過認知和思維結構化促進科學素養的形成。本文以“水在自然界的循環”單元為例，探究依據單元結構化知識為主線的具體教學實施策略。

1.根據學業要求確定單元教學目標

新課標在第三學段（5～6年級）課程內容中對水循環提出了“能解釋生活中常見的天氣現象，知道水在改變地表形態的過程中發揮著重要作用”等學業要求［4］81。建立水循環動態模型，理解、描繪水循環過程，感悟水循環的重要意義，運用水循環相關知識分析解決問題，涉及學生模型建構、推理論證、創新思維等科學思維。學生在了解和探索自然的過程中形成科學探究能力和自主學習能力，逐步理解科學、技術、社會、環境之間的關系，形成科學態度與社會責任。因此，教師在確定教學目標的過程中，應以科學核心素養為最終目標，以新課標中的學業質量標準為依據，結合水循環的具體內容確定單元目標（見表1）。

2.圍繞核心概念重構教學流程

如前所述，教材中，“水在自然界的循環”單元由“云和霧”“露和霜”“雨和雪”“水滴的‘旅行”4個課時構成，從探究和理解常見天氣現象成因及過程入手，由部分到整體構建水循環這一大概念，具有一定的結構性，但內容上并不完整，對水循環的起始環節即水蒸氣在海陸的蒸發，地表水和地下水的匯聚即徑流的形成以及水循環的基本原理即熱力環流存在缺失，導致學生在建構水循環概念時存在認知上的缺漏。為了幫助學生系統地構建水循環概念，從根本上理解水循環的形成原因和各個環節的意義，教師將教材中的4個課時調整為“水蒸氣的海陸分布”“云和霧”“露和霜”“雨和雪”“徑流”“水循環”6個課時，從動力來源、形成原因、形成過程、系統構建等方面提升內容的完整性。同時，以教學活動為主體利用縱向箭頭表明課程進度，課時與課時之間以虛線框劃分，以弧形箭頭表明課時之間的遞進、并列、承接等關系，繪制“水在自然界的循環”單元教學流程圖（如圖2），直觀地展示每個教學環節的意義和作用，引導學生更好地建構水循環概念。

3.基于問題邏輯鏈設計課時教學活動

對于課時教學活動的設計，教師應以單元目標設計為指導，結合知識結構主線，以有邏輯的問題鏈為主軸進行活動設計，通過創設與問題鏈相匹配的情境，開展不同認知類型的學習體驗，為學生搭建具體認識與抽象概念的橋梁，注重認知和思維的協同形成結構，最終實現在基本知識和基本技能培養的基礎上，促進概念聯結，形成科學素養，落實本單元核心素養發展的課程目標?；诖?，在單元教學流程圖的基礎上，筆者進一步細化設計了“水在自然界的循環”單元教學活動（見表2）。

由表2可知，本研究基于梳理的“水在自然界的循環”單元知識結構圖，設計符合學生認知規律和概念進階規律的主要單元課時教學活動，加強知識與現實生活的聯系和應用，體現了以大概念為目標，注重概念間組織化、網絡化的關聯，幫助學生形成良好的認知結構，提升教學效果，達成教學目標。

三、結語

教師教學時必須關注知識、概念與學科思想的整體聯系，依據科學大概念的教學策略，開展教學設計和教學實踐。單元結構化教學的價值和意義在于能夠更好地促進學生形成單元內不同知識與概念的關聯性、整合性，解決因分課時碎片化和組裝式教學造成的教學目標各自獨立，教學活動銜接不緊密，難以促進概念的深度理解和掌握等問題，從而促進學生科學核心素養的培育。

參考文獻：

［1］閻元紅，郭文華.科學教育中的大概念：內涵、價值及實現［J］.教育理論與實踐，2019（29）：22-25.

［2］趙東亮.結構化知識作為教學主線的單元整體教學路徑探究：以外研版初中《英語》八年級上冊Module 6為例［J］.英語學習（教師版），2021（8）：49-55.

［3］方錦強.新編蘇教版《科學》教材中主題單元的設計［J］.江蘇教育，2019（65）：11-13.

［4］中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

（責任編輯：羅小熒）