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摘要：小學(xué)科學(xué)以核心概念貫穿始終，是以主題單元為組織形式的綜合性課程。以主題“熱”單元為例，以“主題”為線索，以科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以知識(shí)概念圖為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知水平對“熱”單元進(jìn)行研究，通過梳理、分析“熱”單元的結(jié)構(gòu)，整合教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知水平，設(shè)計(jì)適合于學(xué)生的主題單元探究課程，可以讓學(xué)生對科學(xué)知識(shí)有更加全面的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；主題單元；主題“熱”單元；教學(xué)設(shè)計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的高速發(fā)展，世界各國紛紛對教育進(jìn)行改革，倡導(dǎo)綜合課程，促進(jìn)探究學(xué)習(xí)。2017年1月，教育部頒布了《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，從新的課程標(biāo)準(zhǔn)來看，把小學(xué)六年學(xué)習(xí)時(shí)間劃分為1~2年級(jí)、3~4年級(jí)、5~6年級(jí)三個(gè)學(xué)段[1]，關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知水平，強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的重要意義，以核心概念貫穿整個(gè)科學(xué)教育。小學(xué)科學(xué)是以主題單元為組織形式的綜合性課程，倡導(dǎo)生活與科學(xué)的聯(lián)系。那么，組織主題單元的教學(xué)內(nèi)容、安排主題單元的教學(xué)順序是進(jìn)行科學(xué)教學(xué)的保證。根據(jù)不同學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知水平，結(jié)合科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，明確主題單元知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建構(gòu)適合學(xué)生的主題單元探究課程，可以為一線教師主題單元教學(xué)實(shí)施提供借鑒和參考。

一、關(guān)于主題單元教學(xué)

在國內(nèi)對主題單元探究教學(xué)的研究大多集中在某一個(gè)固定單元的教學(xué)內(nèi)容的整合，缺乏對小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的整體分析。并且，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，鮮有教師注重教學(xué)內(nèi)容的銜接，對主題單元教學(xué)內(nèi)容沒有做系統(tǒng)的整合，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，難以對所學(xué)知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)識(shí)。本研究將主題單元教學(xué)定義為：圍繞某一大主題展開的、以相關(guān)科學(xué)知識(shí)為補(bǔ)充，充分發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性，形成對所學(xué)知識(shí)體系的建構(gòu)，以提高學(xué)生思維能力為目標(biāo)的教學(xué)方式。主題單元教學(xué)要遵從以下基本理念。

1.以學(xué)生為中心，面向全體學(xué)生

主題單元教學(xué)要面向全體學(xué)生，依據(jù)學(xué)生個(gè)性發(fā)展，以學(xué)生為中心，遵循不同年齡階段學(xué)生的心理認(rèn)知發(fā)展水平，分析主題與子題之間的關(guān)系，探討主題單元內(nèi)容的選擇與順序安排，設(shè)計(jì)出適合學(xué)生學(xué)習(xí)的主題單元課程，使每位學(xué)生都能獲得良好的科學(xué)教育。

2.回歸生活實(shí)際，加強(qiáng)知識(shí)整合

在主題單元教學(xué)過程中，一方面我們應(yīng)該讓學(xué)生回歸生活，從身邊的生活現(xiàn)象入手，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，選擇與學(xué)生日常生活聯(lián)系緊密的、感興趣的教學(xué)內(nèi)容。這不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，引發(fā)他們提出問題，還有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主動(dòng)性與自覺性，并且能夠綜合自己所學(xué)，解決生活中的問題。同時(shí)，我們還要加強(qiáng)主題單元知識(shí)的整合，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

3.注重學(xué)生探究過程，建構(gòu)知識(shí)體系

在主題單元教學(xué)中，各種探究活動(dòng)需要學(xué)生之間的合作，觀察、實(shí)驗(yàn)、制作等活動(dòng)讓學(xué)生動(dòng)手與動(dòng)腦，使其在親自體驗(yàn)探究的過程中提出問題、分析問題、解決問題，在體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣中加強(qiáng)知識(shí)間的銜接，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知建構(gòu)和知識(shí)遷移。

二、主題單元教學(xué)過程的設(shè)計(jì)

主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)首先是對單元的整體內(nèi)容進(jìn)行選擇，然后依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)安排教學(xué)順序。本文以科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以知識(shí)概念圖為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知水平對主題“熱”單元進(jìn)行研究（以教科版科學(xué)教材為例）。

1.學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

有關(guān)“熱”的核心概念較多，不同核心概念下還涉及子概念，使得學(xué)習(xí)內(nèi)容分析尤為重要。學(xué)習(xí)內(nèi)容分析的目的是分析學(xué)習(xí)內(nèi)容的目標(biāo)，確定學(xué)習(xí)內(nèi)容的范圍和深度，這與“教什么”“學(xué)什么”有關(guān)；分析學(xué)習(xí)內(nèi)容中各項(xiàng)知識(shí)與技能之間的相互關(guān)系，為教學(xué)順序的安排打下基礎(chǔ)，這與“如何教”“如何學(xué)”有關(guān)[2]。在此基礎(chǔ)上介紹學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析過程和方法，掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的應(yīng)用技術(shù)?？茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)以核心概念貫穿整個(gè)小學(xué)科學(xué)教學(xué)。主題“熱”單元屬于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，其相關(guān)科學(xué)知識(shí)包括能量層級(jí)——熱能；物質(zhì)層級(jí)——物體的特征和變化、材料的性質(zhì)、水和空氣的特征。同時(shí)包括地球與宇宙領(lǐng)域中的學(xué)習(xí)內(nèi)容：地球被一層大氣圈包圍著；地球表面有由各種水體組成的水圈，即天氣的變化和水循環(huán)，這些均與“熱”的相關(guān)概念有關(guān)。雖然，這些知識(shí)在科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中屬于地球與宇宙范疇，但為了使“熱”單元的知識(shí)內(nèi)容更加完整，所以將其調(diào)整到這一主題單元。“熱”在科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的位置如圖1。根據(jù)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)所提出的四維目標(biāo)[3]可以對“熱”的相關(guān)概念進(jìn)行整合與分析。

1.科學(xué)知識(shí)

知道物體具有一定特征——有溫度，知道用溫度來表示物體冷熱的程度，知道溫度的計(jì)量單位。知道水結(jié)冰時(shí)（0~4℃）體積會(huì)膨脹，叫做反膨脹。知道有陰、晴、雨、雪、風(fēng)等天氣現(xiàn)象。知道物體的熱脹冷縮性質(zhì)。加熱和冷卻也可以改變某些物質(zhì)的狀態(tài)。知道熱的傳遞方向，知道傳熱的方法叫熱傳導(dǎo)。知道材料具有一定的性能——導(dǎo)熱性，不同材料制成的物體，導(dǎo)熱性能是不一樣的。知道良導(dǎo)體和不良導(dǎo)體。知道運(yùn)動(dòng)的物體具有能量，知道熱是自然界中存在的能量形式。

2.科學(xué)探究

觀察和研究作為測量工具的常用液體溫度計(jì)的主要構(gòu)造。描述測量物體溫度或空氣溫度的方法。能夠使用簡單的儀器——溫度計(jì)測量物體的溫度，并使用恰當(dāng)?shù)挠?jì)量單位進(jìn)行記錄。通過實(shí)驗(yàn)，知道溫度是影響水結(jié)冰和沸騰過程的重要因素。使用氣溫計(jì)測量氣溫并記錄，描述一天中氣溫變化的大致規(guī)律。調(diào)查和說明生活中哪些器材、設(shè)備或現(xiàn)象中存在熱能及其與其他能量之間的轉(zhuǎn)換。

3.科學(xué)態(tài)度

主題“熱”單元主要培養(yǎng)學(xué)生對“熱”相關(guān)概念有探究的興趣。讓學(xué)生在探究的過程中尊重事實(shí)，記錄實(shí)際的測量數(shù)據(jù)，并以事實(shí)為依據(jù)做判斷。鼓勵(lì)學(xué)生在運(yùn)用多種材料、多種思路、多樣方法完成實(shí)驗(yàn)探究。如物體的熱脹冷縮、熱傳遞等。

4.科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境

讓學(xué)生根據(jù)自己學(xué)到的“熱”知識(shí)在日常生活中靈活應(yīng)用。讓學(xué)生意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性。2017年版的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中“熱”單元沒有了“了解常用的傳熱和隔熱方法”，但是為了使學(xué)生對“熱”的認(rèn)識(shí)更加全面，該內(nèi)容將在重構(gòu)主題單元架構(gòu)中出現(xiàn)。2017年版的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中添加了“知道水結(jié)冰時(shí)體積會(huì)膨脹”，該內(nèi)容在教科版科學(xué)教材中是“液體的熱脹冷縮”的拓展，對學(xué)生而言理解起來偏難，因此該內(nèi)容需要根據(jù)學(xué)生的情況進(jìn)行調(diào)整。在物質(zhì)的變化——水的變化下，2017年版的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)增加了水的三態(tài)之間的變化等內(nèi)容，使得這部分內(nèi)容更加充分，有利于學(xué)生建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

2.學(xué)生認(rèn)知水平分析

在教學(xué)設(shè)計(jì)之前，對學(xué)生的認(rèn)知水平進(jìn)行分析，通過問卷和訪談的方式，全面了解學(xué)生對熱的前概念情況，并分析產(chǎn)生的原因。同時(shí)，對學(xué)生進(jìn)行后測，分析其掌握情況，為接下來的教學(xué)做好準(zhǔn)備。針對主題“熱”單元的知識(shí)，以及彭香主編《小學(xué)生前科學(xué)概念研究》中關(guān)于小學(xué)生“熱與生活”“熱的現(xiàn)象和本質(zhì)”前科學(xué)概念的測量及分析[4]可以看出，三年級(jí)學(xué)生對水的三種形態(tài)比較熟悉，但是難以對和水的三態(tài)變化相關(guān)的自然現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋，如對水的汽化、升華、凝華的分析有困難。四、五年級(jí)的學(xué)生對熱的理解是不正確的，沒有學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱是物體內(nèi)部的粒子運(yùn)動(dòng)，而把熱看成了一種物質(zhì)，難以區(qū)別溫度和熱量；對熱脹冷縮是有認(rèn)識(shí)的，但是只是認(rèn)識(shí)現(xiàn)象，對熱脹冷縮的本質(zhì)即體積的變化還沒有深刻的認(rèn)識(shí)；對熱傳遞的方向大部分學(xué)生能夠清楚地認(rèn)識(shí)到，但是對于熱傳遞的三種方式學(xué)生不是很明確；對物體的傳熱性能有一定認(rèn)識(shí)，對生活中的保溫和散熱也有一定了解，對熱平衡和能量守恒認(rèn)識(shí)是有困難的。結(jié)合上述分析，可以建構(gòu)主題“熱”單元教學(xué)框架圖。

3.主題“熱”單元教學(xué)內(nèi)容的整合

根據(jù)2017年版的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合熱的知識(shí)體系，為了使不同學(xué)段的學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)“熱”單元的相關(guān)知識(shí)有一個(gè)整體的了解，重新建構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。由于“熱”單元的知識(shí)較多，且相互關(guān)系之間較為緊密。因此在1~2年級(jí)就要讓學(xué)生對“熱”有一個(gè)基本的概念，從生活入手，能夠?qū)λ麄冇^察到的事實(shí)、現(xiàn)象有一定的感知；在3~4年級(jí)培養(yǎng)學(xué)生對“熱”的探究能力，并對現(xiàn)象和事實(shí)做出合理的解釋；在5~6年級(jí)則是借助直觀形象的實(shí)驗(yàn)材料理解抽象概念、探究科學(xué)規(guī)律。這樣逐步深入地探究“熱”的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以起到事半功倍的效果。主題“熱”單元的教學(xué)目的是讓學(xué)生了解熱的相關(guān)知識(shí)，認(rèn)識(shí)熱相關(guān)的性質(zhì)特點(diǎn)，揭示生活中的科學(xué)奧秘。根據(jù)主題“熱”單元教學(xué)框架圖，重建教學(xué)，見表2。重建后的教學(xué)內(nèi)容，更加全面、有層次，也更加系統(tǒng)。根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平，選擇了溫度與氣溫、認(rèn)識(shí)天氣、水的三種狀態(tài)作為主題“熱”單元的起始內(nèi)容，是因?yàn)檫@些內(nèi)容與學(xué)生日常生活密切，學(xué)生能夠親身感知到，會(huì)對“熱”的相關(guān)知識(shí)產(chǎn)生好奇，由此打開了學(xué)生探究“熱”奧秘的興趣之門。水的三態(tài)變化、天氣的形成、熱脹冷縮和熱傳遞屬于“熱”的核心概念，是本單元的重點(diǎn)，主要讓學(xué)生去親歷探究的過程，掌握核心概念?？偨Y(jié)我們的天氣觀察、設(shè)計(jì)制作保溫杯、嘗試進(jìn)行熱能的轉(zhuǎn)化是對“熱”的應(yīng)用，對生活的回歸，讓學(xué)生通過本單元的學(xué)習(xí)可以解釋生活中的實(shí)際問題。以上教學(xué)內(nèi)容層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，在不同學(xué)段有不同的要求，探究的內(nèi)容層層深入。從生活中提煉出科學(xué)知識(shí)，再回到生活的應(yīng)用中去，真正培養(yǎng)了小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本研究通過建構(gòu)主題“熱”單元結(jié)構(gòu)模型，梳理“熱”單元的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)出適合于學(xué)生的主題“熱”單元探究課程。這有助于提高教師教學(xué)效果，讓學(xué)生對科學(xué)知識(shí)有更加全面的認(rèn)識(shí)。優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)需要教師認(rèn)真研讀課程標(biāo)準(zhǔn)、掌握學(xué)生的認(rèn)知水平、熟悉教學(xué)內(nèi)容等，在此基礎(chǔ)上選擇和變化，同時(shí)需要一線教師不斷探索。

作者：徐燕曹 溫慶 張煜 袁家林 單位：首都師范大學(xué)初等教育學(xué)院 北京第一實(shí)驗(yàn)小學(xué) 首鋼技師學(xué)院