大單元教學(xué)模式下小學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出，義務(wù)教育階段的科學(xué)課程是一門綜合性基礎(chǔ)課程，它體現(xiàn)了科學(xué)的本質(zhì)，并具有綜合性和實(shí)踐性等特點(diǎn)。該課程使學(xué)生能在科學(xué)探究的過程中，掌握科學(xué)探究的一般過程和方法：首先提出科學(xué)問題，然后對這些問題進(jìn)行合理的猜想與假設(shè)，接著制定研究計(jì)劃并搜集相關(guān)證據(jù)，最終通過分析這些證據(jù)得出結(jié)論，并對結(jié)果進(jìn)行解釋與評估。因此，如何在小學(xué)階段發(fā)揮科學(xué)學(xué)科的特色，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展，已成為當(dāng)前教育領(lǐng)域亟待解決的問題。

經(jīng)過對相關(guān)文獻(xiàn)的研究，筆者發(fā)現(xiàn)大單元教學(xué)法能夠有效地整合教材知識(shí)，并圍繞真實(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)來組織教學(xué)活動(dòng)。這種教學(xué)方式能讓學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)和整體的學(xué)習(xí)，對知識(shí)點(diǎn)的掌握更加準(zhǔn)確和連貫，從而幫助學(xué)生自主構(gòu)建科學(xué)概念，并提升他們的科學(xué)探究能力。鑒于此，本文將探討如何結(jié)合大單元教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)教育中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。

一、研讀教材，確定學(xué)習(xí)內(nèi)容及邏輯

相較于傳統(tǒng)的單一課時(shí)教學(xué)模式，大單元教學(xué)模式能更好地整合教材知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生深入探究和學(xué)習(xí)。這種模式不僅有助于學(xué)生全面構(gòu)建知識(shí)體系，還能顯著提升他們的科學(xué)探究能力。因此，在大單元教學(xué)模式下，培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)探究能力的第一步是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，整合單元學(xué)習(xí)內(nèi)容，并明確各知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯聯(lián)系。本文以“技術(shù)與工程”主題為例，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)內(nèi)容，對這一主題下的學(xué)習(xí)內(nèi)容及其邏輯關(guān)系進(jìn)行實(shí)踐分析。《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)了“技術(shù)與工程”作為核心概念的重要性，并指出小學(xué)階段的教學(xué)應(yīng)側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生通過制作和實(shí)踐來理解“技術(shù)與工程”的本質(zhì)，而不是深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際操作，從而促進(jìn)學(xué)生在遷移應(yīng)用和科學(xué)思維等素養(yǎng)能力上的發(fā)展，進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

教科版小學(xué)科學(xué)教材包含大量“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的知識(shí)。以六年級(jí)上冊為例，教材中的“工具與技術(shù)”單元和“微小的世界”中的放大鏡制作活動(dòng)以及“地球的運(yùn)動(dòng)”章節(jié)中的地球模型制作和改進(jìn)等實(shí)踐活動(dòng)，都是“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的應(yīng)用。同樣，在六年級(jí)下冊中，“小小工程師”章節(jié)要求學(xué)生設(shè)計(jì)、制作、測試和評估塔臺(tái)模型，使學(xué)生在實(shí)踐中遷移和應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)科學(xué)探究能力的發(fā)展。因此，教師可以將“技術(shù)與工程”作為大單元教學(xué)的核心概念，確定教學(xué)內(nèi)容和邏輯。以六年級(jí)下冊“小小工程師”單元為例，教學(xué)內(nèi)容可以這樣安排：首先，介紹“技術(shù)與工程”的基本概念，包括工程和技術(shù)的定義、它們之間的關(guān)系以及一個(gè)工程包含的重要階段和建設(shè)過程中的主要步驟。其次，進(jìn)行“塔臺(tái)設(shè)計(jì)”的前期研究，需要觀察塔的結(jié)構(gòu)特征，思考實(shí)現(xiàn)方法（如三角結(jié)構(gòu)）和設(shè)計(jì)思路（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）以及建造策略（如材料選擇、框架搭建）。最后，開展“塔臺(tái)設(shè)計(jì)”的實(shí)踐活動(dòng)，小組合作設(shè)計(jì)、改進(jìn)方案，并完成作品制作，最終展示成果。通過這樣的安排，圍繞“技術(shù)與工程”核心概念，不僅梳理和確定了大單元教學(xué)內(nèi)容，還使學(xué)生在“設(shè)計(jì)、制作、測評、評估”的實(shí)踐活動(dòng)中，科學(xué)探究實(shí)踐能力、科學(xué)思維和態(tài)度責(zé)任等核心素養(yǎng)得到充分發(fā)展，有效提升了大單元教學(xué)的有效性。

二、立足學(xué)情，確定預(yù)期教學(xué)效果

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)教學(xué)評一體化，即根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來確定預(yù)期的教學(xué)效果，并以此為依據(jù)來設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)評價(jià)，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)定教”和“以評促教”。由此可見，在“教學(xué)評一體化”的教學(xué)設(shè)計(jì)理念下，教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)和核心，是圍繞學(xué)生的“學(xué)”而設(shè)計(jì)的。大單元教學(xué)作為一個(gè)系統(tǒng)化、完整化的教學(xué)工程，應(yīng)當(dāng)確保教學(xué)、評價(jià)和學(xué)習(xí)目標(biāo)的一致性。因此，在大單元教學(xué)模式下，培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)探究能力的第二步，就是立足于學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，確定在單元學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要獲得的科學(xué)探究能力以及需要達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

以“小小工程師”單元教學(xué)為例，該單元的教學(xué)設(shè)計(jì)面向的是六年級(jí)學(xué)生。這個(gè)階段的學(xué)生正處于身心快速發(fā)展的時(shí)期，并且已經(jīng)具備了一定的精細(xì)化操作能力。同時(shí)，六年級(jí)學(xué)生雖然處于形象思維階段，但他們已經(jīng)擁有前六年的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，并在生活中接觸過許多“工程”和建筑設(shè)計(jì)，因此具有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。此外，這個(gè)階段的學(xué)生思維較為活躍，對日常生活中的事物充滿好奇心，因此對本單元的教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)、探究和實(shí)踐熱情。然而，學(xué)生在“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的知識(shí)儲(chǔ)備相對零散，科學(xué)探究能力、抽象思維能力和空間思維能力較弱。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師需要特別注重學(xué)生思維和科學(xué)探究能力的發(fā)展。綜上所述，依據(jù)“逆向設(shè)計(jì)”理念，為達(dá)到單元預(yù)期的教學(xué)效果，教學(xué)目標(biāo)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行制定：

科學(xué)觀念：第一，知道工程、技術(shù)的定義以及兩者之間的關(guān)系；知道設(shè)計(jì)是工程的關(guān)鍵與核心，掌握用多種方式來說明設(shè)計(jì)思路；知道工程是設(shè)計(jì)方案的最終結(jié)果，懂得修改、完善設(shè)計(jì)方案的必要性和重要性。第二，了解和認(rèn)識(shí)常用的建筑材料及其特性。第三，認(rèn)識(shí)三角結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，理解塔臺(tái)設(shè)計(jì)的原理，并利用所掌握的科學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)出自己的塔臺(tái)作品。

科學(xué)思維：第一，通過對塔臺(tái)建筑結(jié)構(gòu)的分析，會(huì)畫出簡單的塔臺(tái)示意圖，并且能夠?qū)ζ湓O(shè)計(jì)理念進(jìn)行說明，發(fā)展建模和分析能力。第二，通過對塔臺(tái)穩(wěn)定性的推測、分析，發(fā)展學(xué)生論證能力，并將三角結(jié)構(gòu)應(yīng)用于實(shí)際的設(shè)計(jì)中。

科學(xué)探究：第一，通過對塔臺(tái)建筑結(jié)構(gòu)的分析，能夠觀察、收集、分析與之相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，推理獲得結(jié)論。第二，通過對塔臺(tái)的設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、制作、優(yōu)化、評估，理解探究實(shí)踐是獲得知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移應(yīng)用的主要途徑。

態(tài)度責(zé)任：第一，在小組合作過程中，能夠主動(dòng)參與交流，并理性對待自己的不足與錯(cuò)誤。第二，通過對塔臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，體會(huì)工程師的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度以及改造世界的實(shí)踐精神，從而激發(fā)學(xué)生的匠心精神和社會(huì)責(zé)任感。

上述教學(xué)目標(biāo)，立足教學(xué)和學(xué)生的實(shí)際需求，結(jié)合新課標(biāo)提出的四大科學(xué)核心素養(yǎng)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了科學(xué)、全面的教學(xué)目標(biāo)，不僅能夠提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，還能促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，有效落實(shí)素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)。

三、聚焦目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)是大單元教學(xué)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，既是為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)效果所采取的一項(xiàng)教學(xué)手段，又是組織學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的一種主要形式。因此，大單元教學(xué)模式下小學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)的第三步，就是聚焦“科學(xué)探究能力”這一教學(xué)目標(biāo)，對大單元教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行精心、合理的設(shè)計(jì)，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展。根據(jù)對“科學(xué)探究能力培養(yǎng)”相關(guān)研究文獻(xiàn)的閱讀發(fā)現(xiàn)，科學(xué)探究主要包括了“提出問題”“作出假設(shè)”“制定計(jì)劃”“搜集證據(jù)”“處理信息”“得出結(jié)論”“表達(dá)交流”“反思評價(jià)”八個(gè)方面。所以在培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)探究能力的過程中，教師需要從這八個(gè)方面入手，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的全面提高。結(jié)合這一特點(diǎn)，本文將以“小小工程師”大單元教學(xué)為例，從“導(dǎo)、問、研、用”四個(gè)方面，對教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，以完成最終的教學(xué)效果。

（一）導(dǎo)：情境導(dǎo)入

“了解我們的住房”是“小小工程師”大單元教學(xué)的開始，所以在開展這一課時(shí)內(nèi)容教學(xué)時(shí)，教師要從學(xué)生熟悉的工程“住房”入手，激發(fā)學(xué)生了解“工程”的興趣和主動(dòng)性，并讓學(xué)生在腦海中對“工程”有初步的認(rèn)識(shí)。因此，針對“小小工程師”大單元教學(xué)之處，教師可以創(chuàng)設(shè)如下情境來完成導(dǎo)入：

教師可以先出示圖片“中國天眼”“空間站”“鳥巢”等，并提出問題，以此引出單元學(xué)習(xí)任務(wù)和主題。教師可以提問：大家知道什么是工程嗎？知道工程要經(jīng)歷哪些重要的階段嗎？如果你是一名小小工程師，你會(huì)如何來設(shè)計(jì)和建造塔臺(tái)呢？這將是本單元學(xué)習(xí)需要解決的問題，接下來，就從最熟悉的“住房”開始，一步步來揭開工程的秘密。

然后，依據(jù)單元課時(shí)安排開始教學(xué)，由于大單元教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)，所以課時(shí)之間需要有一定連接性和連貫性。所以，第一課時(shí)教師可以利用圖片、問題來創(chuàng)設(shè)情境，接下來的每一個(gè)課時(shí)，可以采用“提問回顧舊知”的方式來進(jìn)行導(dǎo)入，以此連接上一個(gè)課時(shí)，同時(shí)幫助學(xué)生建構(gòu)新舊知識(shí)。例如，在教學(xué)“認(rèn)識(shí)工程”這一課時(shí)，教師可以通過提問創(chuàng)設(shè)情境：通過上一課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了住房的建設(shè)過程中，主要分為設(shè)計(jì)規(guī)劃、建造、施工等幾個(gè)步驟，那除了這些內(nèi)容以外，你還記得哪些知識(shí)內(nèi)容？緊接著，引出新課內(nèi)容：住房屬于工程的一種，那么其他工程的建設(shè)、結(jié)構(gòu)是否也和住房一樣呢？接下來我們將深度學(xué)習(xí)“什么是工程”“工程建設(shè)的重要步驟”以及“工程與設(shè)計(jì)之間的關(guān)系”等知識(shí)內(nèi)容。

（二）問：問題教學(xué)

在小學(xué)科學(xué)的綜合單元教學(xué)中，教師通過提出問題激發(fā)學(xué)生的思考，引導(dǎo)他們收集證據(jù)并提出假設(shè)。這種方法不僅讓學(xué)生體驗(yàn)到思考和論證的愉悅，而且在搜集證據(jù)和提出疑問的過程中促進(jìn)了他們科學(xué)探究能力的提升。因此，教師需要根據(jù)單元教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)一系列連貫的問題，以貫穿整個(gè)教學(xué)過程。針對“小小工程師”這一主題，問題鏈可以這樣設(shè)計(jì)：住房的建造過程和基本結(jié)構(gòu)包括哪些方面？工程建設(shè)的步驟是什么，它們與技術(shù)之間存在怎樣的聯(lián)系？在建造塔臺(tái)時(shí)，需要考慮哪些關(guān)鍵因素？如何規(guī)劃塔臺(tái)的設(shè)計(jì)？以及如何實(shí)施塔臺(tái)的建造？這些問題都是圍繞大單元教學(xué)中各個(gè)分課時(shí)的重點(diǎn)來設(shè)計(jì)的，旨在讓學(xué)生集中關(guān)注核心問題，并通過探究學(xué)習(xí)其他相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，從而進(jìn)一步發(fā)展他們的科學(xué)探究能力。

（三）研：自主研學(xué)

自主研學(xué)建立在先前教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立探索和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究的目標(biāo)。因此，在這一階段，教師的角色是支持和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主研學(xué)。以“設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型”為例，教師可以提出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，例如“穩(wěn)定性、美觀性、經(jīng)濟(jì)性”，激發(fā)學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型。此外，在指導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以提出問題：“如何優(yōu)化設(shè)計(jì)以降低成本？”“如何設(shè)計(jì)以增強(qiáng)塔臺(tái)的抗壓性和減震性？”以此促進(jìn)學(xué)生的自主研學(xué)，幫助他們制定出合理的方案，解決問題，并最終提升他們的科學(xué)探究能力。

（四）用：遷移應(yīng)用

遷移應(yīng)用是指將所學(xué)到的科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題中，最終解決問題。針對遷移應(yīng)用最佳的實(shí)施路徑就是課堂練習(xí)和課后作業(yè)。因此，在大單元教學(xué)過程中，教師要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生學(xué)習(xí)水平，精心設(shè)計(jì)作業(yè)，以促進(jìn)知識(shí)的遷移應(yīng)用。如“小小工程師”這一單元教學(xué)結(jié)束后，教師可以布置作業(yè)：如果以后還有工程活動(dòng)，你會(huì)怎么做？以此引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的有關(guān)“工程”的科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的解決中。

四、指向發(fā)展，豐富單元作業(yè)類型

本文致力于大單元教學(xué)模式下小學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)路徑的探究，即通過大單元教學(xué)來促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展。而作業(yè)作為大單元教學(xué)中不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容，具有鞏固知識(shí)、檢驗(yàn)教學(xué)效果的作用。因此，大單元教學(xué)模式下的小學(xué)科學(xué)單元作業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該指向?qū)W生科學(xué)探究能力發(fā)展，同時(shí)兼顧學(xué)生的認(rèn)知層次，所以在作業(yè)設(shè)計(jì)過程中，教師應(yīng)該指向?qū)W生能力發(fā)展，豐富單元作業(yè)類型。

第一，基礎(chǔ)性作業(yè)，幫助學(xué)生建立知識(shí)體系，鞏固知識(shí)基礎(chǔ)。例如，在學(xué)習(xí)完“小小工程師”之后，教師可以設(shè)計(jì)選擇、填空等較為基礎(chǔ)的作業(yè)類型。如：住房系統(tǒng)中 系統(tǒng)不是必需的，但是又能給我們生活錦上添花。在進(jìn)行塔臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，一般要先設(shè)計(jì) 。

第二，拓展類作業(yè)，能夠幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移應(yīng)用，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。以“小小工程師”單元教學(xué)為例，教師可以設(shè)計(jì)拓展作業(yè)：如觀察浙江的房屋，分析其特點(diǎn)，并說明這樣建設(shè)的主要目的是什么？再如日常生活中常見的電動(dòng)伸縮門采用的是什么原理？這些作業(yè)能夠讓學(xué)生經(jīng)歷猜想假設(shè)、搜集證據(jù)、論證解決問題等思維過程，不僅能夠幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)工程設(shè)計(jì)原理，還能讓學(xué)生利用所學(xué)的科學(xué)知識(shí)解決生活問題，從而促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展。

五、結(jié)合意圖，跟進(jìn)單元教學(xué)評價(jià)

在“教學(xué)評一體化”教學(xué)理念下，教學(xué)評價(jià)是教學(xué)過程中不可缺少的一部分，也是至關(guān)重要的，能夠反映學(xué)生對知識(shí)、技能的掌握情況以及科學(xué)探究能力、核心素養(yǎng)的培養(yǎng)情況。因此，大單元教學(xué)模式下小學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)的第五步，就是結(jié)合教學(xué)意圖設(shè)計(jì)、跟進(jìn)單元教學(xué)評價(jià)，以此了解培養(yǎng)效果，為大單元教學(xué)調(diào)整提供依據(jù)。針對“小小工程師”這一單元，為了更好地發(fā)揮教學(xué)評價(jià)的作用，教師可以通過評價(jià)量表來進(jìn)行教學(xué)評價(jià)。首先，教師應(yīng)以圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、塔臺(tái)制作為主要評價(jià)方向，從設(shè)計(jì)思路、圖紙呈現(xiàn)效果、材料選擇、塔臺(tái)設(shè)計(jì)樣式等多個(gè)維度對學(xué)生的科學(xué)探究結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。其次，圍繞“提出問題”“作出假設(shè)”“制定計(jì)劃”“搜集證據(jù)”“處理信息”“得出結(jié)論”“表達(dá)交流”“反思評價(jià)”八個(gè)維度，讓學(xué)生進(jìn)行自評或他評，以此了解學(xué)生科學(xué)探究等方面的能力，從而判斷大單元教學(xué)的最終效果。最后，依據(jù)評價(jià)結(jié)果對教學(xué)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，進(jìn)一步提高教學(xué)的有效性。

六、結(jié)語

將大單元教學(xué)模式應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，不僅能有效避免教學(xué)的碎片化，便于學(xué)生形成完整的認(rèn)知系統(tǒng)，還能讓學(xué)生在大單元教學(xué)模式下，系統(tǒng)地掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，逐漸形成系統(tǒng)性、科學(xué)性的學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時(shí)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力能夠得到更好的發(fā)展，科學(xué)探究能力能夠得到更深層次的提升。所以，為了進(jìn)一步發(fā)揮大單元教學(xué)模式的優(yōu)勢，本文結(jié)合具體的案例對大單元教學(xué)模式下小學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)策略進(jìn)行了探究。

注：本文系南安教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度課題“大單元模式下提升小學(xué)生科學(xué)探究能力的實(shí)踐研究”（立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)NG1453-172）的研究成果。