指向核心素养培育的小学科学单元结构化教学设计

高翔　胡璐瑶

【摘 要】《义务教育科学课程标准（2022年版）》提出以核心素养为导向的教学理念。文章根据结构化教学的思想，结合学生的认知规律和认知能力，深入解读教材，基于现有小学科学教材的编排逻辑，结合概念进阶理论，梳理出单元知识结构图式，以单元结构化图式作为教学主线实施单元结构化教学，以此引导学生形成结构化知识，促进学生创造性地解决陌生情境问题，实现培育核心素养的教学目标。

【关键词】核心素养；大概念；单元教学；结构化教学

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）提出以核心素养为导向的教学理念，旨在改变以往过度侧重知识点的碎片化教学方式，推进育人方式发生变革。构建与新课标相适应的新型教学方式，需要立足知识统整，基于培育科学大概念的教学目标，推进大单元、大主题下的教学，从而实现从知识本位走向核心素养本位的教学转型。以单元结构化图式作为教学主线实施单元教学，能够引导学生经历接触、了解、理解、内化和迁移的思维过程，形成结构化知识，使之内化成学生创造性地解决陌生情境问题的思维框架，从而实现培育核心素养的教学目标。

一、指向大概念的单元教学是以素养为导向的教学改革的必然选择

科学教育提出以大概念为目标实现课程知识统整的教学理念，主要是基于大概念能作为一种解释模型，赋予个别的、具体的事实以深层的科学意义，能够解释较大范围内的一系列相关科学现象、事实以及相互關系，能将较大范围内分散的科学知识和事实联结为有结构、有系统的整体的功能的认可［1］。从课标到教材，均体现了聚焦大概念构建结构化的课程知识内容框架，以此实现“少而精”的目标。聚焦学科核心概念，以一个单元为整体进行系统、科学的教学设计，能够确保教学过程的递进性和关联性，契合素养的整体性发展要求，成为备受推崇的推进素养落地的新型教学方式。因此，指向大概念的单元教学是以素养为导向的教学改革的必然选择。

二、实施单元结构化教学是落实科学核心素养的途径

根据结构化教学的思想，利用结构化知识作为教学主线实施单元教学，不仅能有效贯通单元内的教学内容和教学活动，解决分课时教学造成的活动衔接不紧密、教学目标不连贯、核心素养培养不到位等问题，还能更好地促进学生理解、掌握和迁移所学，从而实现核心素养的培养目标［2］。

（一）单元结构化教学促进素养培育

布鲁纳认为，不论我们选教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构。科学学科的基本结构是指，学生通过学习，对科学观念、科学探究、科学思维、科学方法、科学伦理与道德、科学文化等方面能够形成一个符合其年龄阶段的综合性理解。单元结构化教学则是以结构化教学思想为指导，基于科学认知规律、教学理论和方法论，以教材中的结构化知识作为教学主线，系统规划单元的教学流程，实现认知结构化并促进思维结构化，通过认知和思维结构化促进科学素养的形成。

（二）指向大概念重构单元知识结构

教师必须基于以学生为主体的教学观，从如何促进学、支持学，如何增进学科理解的角度出发，重新梳理并形成单元知识结构。重新建构的结构化知识以图式呈现，能够更好地反映知识本身的结构，呈现概念之间的关系，学科的方法、观念、思想，以及知识发生、发展的动态过程。因此，教师应以指向大概念重构单元知识结构为教学主线，引导学生经历接触、了解、理解、内化和迁移，形成结构化知识，帮助学生创造性地解决陌生情境问题，从而实现核心素养的培养。

1.正确理解单元知识结构化的内涵

结构化知识是指从各个角度和不同层次对主题展开阐述并建构逻辑关系而形成的概念结构。单元知识结构是“单元”和“知识结构”的组合，“单元”是科学教材组织教学内容的单位，“结构”是组成整体的各部分的搭配和安排（或关系）。这种概念结构有助于相关信息围绕主题进行多层连接，形成内部关系较为紧密的网状结构。从问题解决方面可以看出，结构化知识在事实性知识和程序性知识之间起中介作用，并助推程序性知识在问题解决中发挥作用［2］。

2.正确把握教材编排的逻辑与原则

教材中的单元一般以主题或大概念为依托，以核心概念为支架，遵循一定的逻辑与原则，组织相关的教学内容和适合的教学活动，确保单元内的课时内容能够与本单元主题紧密相关，呈现知识结构化的特征。以主题形式出现的单元是新编苏教版科学教材的特征之一。编写组基于价值原则确立单元主题，依据课标确定教学目标，根据知识层级逻辑创设与编排教学内容，同时建构了支持教学的系列活动，凝聚着教材编写者对多方面因素的综合考量。［3］值得注意的是，如果不能准确把握教材的意图，纯粹按照知识层级逻辑开展教学，就容易陷入“以知识为主，以教为主”的教学误区。教师基于单元教材已有的内容编排逻辑，在单元教学前研读单元内的所有文本，才能准确理解和把握隐于主题与下级分支的“总分”“并列”“递进”等逻辑关系，同时结合学生的认知规律，合理建构单元知识结构化图式。

3.结合概念进阶建构单元知识结构

学习进阶是学生在各学段学习同一主题概念时所遵循的、连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列。教师必须整体把握大概念课程进阶图谱，了解完整的知识结构体系、编写的逻辑和不同水平的进阶架构思路，才能有序地组织学生学习，使学生的知识结构与认知结构得到系统性建构。教师应该以新课标“聚焦核心概念，精选课程内容”“科学安排进阶，形成有序结构”［4］2-3等课程理念为目标，发挥教师智慧，基于单元知识图式构建原理的基本方法，在教学实践中积极尝试课程内容的统整、改造和创造，使得建构的图式符合学生的认知逻辑和学习心理逻辑。

以苏教版小学科学五年级上册第4单元“水在自然界的循环”为例，该主题能够很好地将水圈与大气圈这两个主要概念融合在一起，能够帮助学生理解系统与模型的跨学科概念。单元编排的四个次级主题是“云和雾”“露和霜”“雨和雪”“水滴的‘旅行”，其中前三个次级主题是“分”，最后一个次级主题是“总”。可以看出，本单元已有的内容编排为“分—总”逻辑类型，即先分列几个层面进行具体学习，后进行概括总结。这样的课程设计体现了“拼图式”的概念进阶学习方式，单元知识结构也应根据先分后总的编排逻辑。因此，教师可以在前三课引导学生分别研究在水的循环过程中形成了云、雾、雨、雪等比较熟悉的天气现象，让学生通过比较几种不同的天气现象，设计模拟实验探究成因，运用实验结果及示意图，理解和认识温差是形成不同天气现象的主要原因。最后一课则是将天气现象的形成与变化置于地球水圈的大情境中，建构水在陆地、海洋及大气中不断循环的动态系统，帮助学生将地球上的水作为一个系统来进行宏观的认识，形成水在陆地、海洋、大气间循环的科学大概念，并以此为基础构建“地球系统”这一核心概念，理解物质与能量、系统与模型等跨学科概念（如图1）。

（三）依据单元结构化知识为主线实施教学

教师应基于单元知识结构图式进一步形成合理的教学逻辑，以此帮助学生更好地连接和整合单元内的不同知识点，促进概念建构和知识内化，从而实现培育学生核心素养的教学目标。根据单元知识结构进行教学设计，重点在于系统规划单元的教学流程，从整体性学习的认知逻辑体现先后有序的特点，从各个学习内容之间的相互关系体现整体相关，从而实现认知结构化并促进思维结构化，通过认知和思维结构化促进科学素养的形成。本文以“水在自然界的循环”单元为例，探究依据单元结构化知识为主线的具体教学实施策略。

1.根据学业要求确定单元教学目标

新课标在第三学段（5～6年级）课程内容中对水循环提出了“能解释生活中常见的天气现象，知道水在改变地表形态的过程中发挥着重要作用”等学业要求［4］81。建立水循环动态模型，理解、描绘水循环过程，感悟水循环的重要意义，运用水循环相關知识分析解决问题，涉及学生模型建构、推理论证、创新思维等科学思维。学生在了解和探索自然的过程中形成科学探究能力和自主学习能力，逐步理解科学、技术、社会、环境之间的关系，形成科学态度与社会责任。因此，教师在确定教学目标的过程中，应以科学核心素养为最终目标，以新课标中的学业质量标准为依据，结合水循环的具体内容确定单元目标（见表1）。

2.围绕核心概念重构教学流程

如前所述，教材中，“水在自然界的循环”单元由“云和雾”“露和霜”“雨和雪”“水滴的‘旅行”4个课时构成，从探究和理解常见天气现象成因及过程入手，由部分到整体构建水循环这一大概念，具有一定的结构性，但内容上并不完整，对水循环的起始环节即水蒸气在海陆的蒸发，地表水和地下水的汇聚即径流的形成以及水循环的基本原理即热力环流存在缺失，导致学生在建构水循环概念时存在认知上的缺漏。为了帮助学生系统地构建水循环概念，从根本上理解水循环的形成原因和各个环节的意义，教师将教材中的4个课时调整为“水蒸气的海陆分布”“云和雾”“露和霜”“雨和雪”“径流”“水循环”6个课时，从动力来源、形成原因、形成过程、系统构建等方面提升内容的完整性。同时，以教学活动为主体利用纵向箭头表明课程进度，课时与课时之间以虚线框划分，以弧形箭头表明课时之间的递进、并列、承接等关系，绘制“水在自然界的循环”单元教学流程图（如图2），直观地展示每个教学环节的意义和作用，引导学生更好地建构水循环概念。

3.基于问题逻辑链设计课时教学活动

对于课时教学活动的设计，教师应以单元目标设计为指导，结合知识结构主线，以有逻辑的问题链为主轴进行活动设计，通过创设与问题链相匹配的情境，开展不同认知类型的学习体验，为学生搭建具体认识与抽象概念的桥梁，注重认知和思维的协同形成结构，最终实现在基本知识和基本技能培养的基础上，促进概念联结，形成科学素养，落实本单元核心素养发展的课程目标。基于此，在单元教学流程图的基础上，笔者进一步细化设计了“水在自然界的循环”单元教学活动（见表2）。

由表2可知，本研究基于梳理的“水在自然界的循环”单元知识结构图，设计符合学生认知规律和概念进阶规律的主要单元课时教学活动，加强知识与现实生活的联系和应用，体现了以大概念为目标，注重概念间组织化、网络化的关联，帮助学生形成良好的认知结构，提升教学效果，达成教学目标。

三、结语

教师教学时必须关注知识、概念与学科思想的整体联系，依据科学大概念的教学策略，开展教学设计和教学实践。单元结构化教学的价值和意义在于能够更好地促进学生形成单元内不同知识与概念的关联性、整合性，解决因分课时碎片化和组装式教学造成的教学目标各自独立，教学活动衔接不紧密，难以促进概念的深度理解和掌握等问题，从而促进学生科学核心素养的培育。

参考文献：

［1］阎元红，郭文华.科学教育中的大概念：内涵、价值及实现［J］.教育理论与实践，2019（29）：22-25.

［2］赵东亮.结构化知识作为教学主线的单元整体教学路径探究：以外研版初中《英语》八年级上册Module 6为例［J］.英语学习（教师版），2021（8）：49-55.

［3］方锦强.新编苏教版《科学》教材中主题单元的设计［J］.江苏教育，2019（65）：11-13.

［4］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

（责任编辑：罗小荧）