指向核心素養(yǎng)培育的小學(xué)科學(xué)單元結(jié)構(gòu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘要】《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)理念。文章根據(jù)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的思想，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知能力，深入解讀教材，基于現(xiàn)有小學(xué)科學(xué)教材的編排邏輯，結(jié)合概念進(jìn)階理論，梳理出單元知識(shí)結(jié)構(gòu)圖式，以單元結(jié)構(gòu)化圖式作為教學(xué)主線實(shí)施單元結(jié)構(gòu)化教學(xué)，以此引導(dǎo)學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性地解決陌生情境問題，實(shí)現(xiàn)培育核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；大概念；單元教學(xué)；結(jié)構(gòu)化教學(xué)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）提出以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)理念，旨在改變以往過度側(cè)重知識(shí)點(diǎn)的碎片化教學(xué)方式，推進(jìn)育人方式發(fā)生變革。構(gòu)建與新課標(biāo)相適應(yīng)的新型教學(xué)方式，需要立足知識(shí)統(tǒng)整，基于培育科學(xué)大概念的教學(xué)目標(biāo)，推進(jìn)大單元、大主題下的教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)從知識(shí)本位走向核心素養(yǎng)本位的教學(xué)轉(zhuǎn)型。以單元結(jié)構(gòu)化圖式作為教學(xué)主線實(shí)施單元教學(xué)，能夠引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷接觸、了解、理解、內(nèi)化和遷移的思維過程，形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)，使之內(nèi)化成學(xué)生創(chuàng)造性地解決陌生情境問題的思維框架，從而實(shí)現(xiàn)培育核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。一、指向大概念的單元教學(xué)是以素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革的必然選擇科學(xué)教育提出以大概念為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)統(tǒng)整的教學(xué)理念，主要是基于大概念能作為一種解釋模型，賦予個(gè)別的、具體的事實(shí)以深層的科學(xué)意義，能夠解釋較大范圍內(nèi)的一系列相關(guān)科學(xué)現(xiàn)象、事實(shí)以及相互關(guān)系，能將較大范圍內(nèi)分散的科學(xué)知識(shí)和事實(shí)聯(lián)結(jié)為有結(jié)構(gòu)、有系統(tǒng)的整體的功能的認(rèn)可［1］。從課標(biāo)到教材，均體現(xiàn)了聚焦大概念構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的課程知識(shí)內(nèi)容框架，以此實(shí)現(xiàn)“少而精”的目標(biāo)。聚焦學(xué)科核心概念，以一個(gè)單元為整體進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠確保教學(xué)過程的遞進(jìn)性和關(guān)聯(lián)性，契合素養(yǎng)的整體性發(fā)展要求，成為備受推崇的推進(jìn)素養(yǎng)落地的新型教學(xué)方式。因此，指向大概念的單元教學(xué)是以素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革的必然選擇。二、實(shí)施單元結(jié)構(gòu)化教學(xué)是落實(shí)科學(xué)核心素養(yǎng)的途徑根據(jù)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的思想，利用結(jié)構(gòu)化知識(shí)作為教學(xué)主線實(shí)施單元教學(xué)，不僅能有效貫通單元內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)，解決分課時(shí)教學(xué)造成的活動(dòng)銜接不緊密、教學(xué)目標(biāo)不連貫、核心素養(yǎng)培養(yǎng)不到位等問題，還能更好地促進(jìn)學(xué)生理解、掌握和遷移所學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)［2］。（一）單元結(jié)構(gòu)化教學(xué)促進(jìn)素養(yǎng)培育布魯納認(rèn)為，不論我們選教什么學(xué)科，務(wù)必使學(xué)生理解該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。科學(xué)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)是指，學(xué)生通過學(xué)習(xí)，對(duì)科學(xué)觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)倫理與道德、科學(xué)文化等方面能夠形成一個(gè)符合其年齡階段的綜合性理解。單元結(jié)構(gòu)化教學(xué)則是以結(jié)構(gòu)化教學(xué)思想為指導(dǎo)，基于科學(xué)認(rèn)知規(guī)律、教學(xué)理論和方法論，以教材中的結(jié)構(gòu)化知識(shí)作為教學(xué)主線，系統(tǒng)規(guī)劃單元的教學(xué)流程，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)化并促進(jìn)思維結(jié)構(gòu)化，通過認(rèn)知和思維結(jié)構(gòu)化促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的形成。（二）指向大概念重構(gòu)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)教師必須基于以學(xué)生為主體的教學(xué)觀，從如何促進(jìn)學(xué)、支持學(xué)，如何增進(jìn)學(xué)科理解的角度出發(fā)，重新梳理并形成單元知識(shí)結(jié)構(gòu)。重新建構(gòu)的結(jié)構(gòu)化知識(shí)以圖式呈現(xiàn)，能夠更好地反映知識(shí)本身的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)概念之間的關(guān)系，學(xué)科的方法、觀念、思想，以及知識(shí)發(fā)生、發(fā)展的動(dòng)態(tài)過程。因此，教師應(yīng)以指向大概念重構(gòu)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)為教學(xué)主線，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷接觸、了解、理解、內(nèi)化和遷移，形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)，幫助學(xué)生創(chuàng)造性地解決陌生情境問題，從而實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。1.正確理解單元知識(shí)結(jié)構(gòu)化的內(nèi)涵結(jié)構(gòu)化知識(shí)是指從各個(gè)角度和不同層次對(duì)主題展開闡述并建構(gòu)邏輯關(guān)系而形成的概念結(jié)構(gòu)。單元知識(shí)結(jié)構(gòu)是“單元”和“知識(shí)結(jié)構(gòu)”的組合，“單元”是科學(xué)教材組織教學(xué)內(nèi)容的單位，“結(jié)構(gòu)”是組成整體的各部分的搭配和安排（或關(guān)系）。這種概念結(jié)構(gòu)有助于相關(guān)信息圍繞主題進(jìn)行多層連接，形成內(nèi)部關(guān)系較為緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。從問題解決方面可以看出，結(jié)構(gòu)化知識(shí)在事實(shí)性知識(shí)和程序性知識(shí)之間起中介作用，并助推程序性知識(shí)在問題解決中發(fā)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(guān)的教學(xué)內(nèi)容和適合的教學(xué)活動(dòng)，確保單元內(nèi)的課時(shí)內(nèi)容能夠與本單元主題緊密相關(guān)，呈現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的特征。以主題形式出現(xiàn)的單元是新編蘇教版科學(xué)教材的特征之一。編寫組基于價(jià)值原則確立單元主題，依據(jù)課標(biāo)確定教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)知識(shí)層級(jí)邏輯創(chuàng)設(shè)與編排教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)建構(gòu)了支持教學(xué)的系列活動(dòng)，凝聚著教材編寫者對(duì)多方面因素的綜合考量。［3］值得注意的是，如果不能準(zhǔn)確把握教材的意圖，純粹按照知識(shí)層級(jí)邏輯開展教學(xué)，就容易陷入“以知識(shí)為主，以教為主”的教學(xué)誤區(qū)。教師基于單元教材已有的內(nèi)容編排邏輯，在單元教學(xué)前研讀單元內(nèi)的所有文本，才能準(zhǔn)確理解和把握隱于主題與下級(jí)分支的“總分”“并列”“遞進(jìn)”等邏輯關(guān)系，同時(shí)結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，合理建構(gòu)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)化圖式。3.結(jié)合概念進(jìn)階建構(gòu)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)進(jìn)階是學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題概念時(shí)所遵循的、連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列。教師必須整體把握大概念課程進(jìn)階圖譜，了解完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系、編寫的邏輯和不同水平的進(jìn)階架構(gòu)思路，才能有序地組織學(xué)生學(xué)習(xí)，使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到系統(tǒng)性建構(gòu)。教師應(yīng)該以新課標(biāo)“聚焦核心概念，精選課程內(nèi)容”“科學(xué)安排進(jìn)階，形成有序結(jié)構(gòu)”［4］2-3等課程理念為目標(biāo)，發(fā)揮教師智慧，基于單元知識(shí)圖式構(gòu)建原理的基本方法，在教學(xué)實(shí)踐中積極嘗試課程內(nèi)容的統(tǒng)整、改造和創(chuàng)造，使得建構(gòu)的圖式符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯和學(xué)習(xí)心理邏輯。以蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第4單元“水在自然界的循環(huán)”為例，該主題能夠很好地將水圈與大氣圈這兩個(gè)主要概念融合在一起，能夠幫助學(xué)生理解系統(tǒng)與模型的跨學(xué)科概念。單元編排的四個(gè)次級(jí)主題是“云和霧”“露和霜”“雨和雪”“水滴的‘旅行”，其中前三個(gè)次級(jí)主題是“分”，最后一個(gè)次級(jí)主題是“總”?？梢钥闯觯締卧延械膬?nèi)容編排為“分—總”邏輯類型，即先分列幾個(gè)層面進(jìn)行具體學(xué)習(xí)，后進(jìn)行概括總結(jié)。這樣的課程設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“拼圖式”的概念進(jìn)階學(xué)習(xí)方式，單元知識(shí)結(jié)構(gòu)也應(yīng)根據(jù)先分后總的編排邏輯。因此，教師可以在前三課引導(dǎo)學(xué)生分別研究在水的循環(huán)過程中形成了云、霧、雨、雪等比較熟悉的天氣現(xiàn)象，讓學(xué)生通過比較幾種不同的天氣現(xiàn)象，設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)探究成因，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果及示意圖，理解和認(rèn)識(shí)溫差是形成不同天氣現(xiàn)象的主要原因。最后一課則是將天氣現(xiàn)象的形成與變化置于地球水圈的大情境中，建構(gòu)水在陸地、海洋及大氣中不斷循環(huán)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，幫助學(xué)生將地球上的水作為一個(gè)系統(tǒng)來進(jìn)行宏觀的認(rèn)識(shí)，形成水在陸地、海洋、大氣間循環(huán)的科學(xué)大概念，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建“地球系統(tǒng)”這一核心概念，理解物質(zhì)與能量、系統(tǒng)與模型等跨學(xué)科概念（如圖1）。（三）依據(jù)單元結(jié)構(gòu)化知識(shí)為主線實(shí)施教學(xué)教師應(yīng)基于單元知識(shí)結(jié)構(gòu)圖式進(jìn)一步形成合理的教學(xué)邏輯，以此幫助學(xué)生更好地連接和整合單元內(nèi)的不同知識(shí)點(diǎn)，促進(jìn)概念建構(gòu)和知識(shí)內(nèi)化，從而實(shí)現(xiàn)培育學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于系統(tǒng)規(guī)劃單元的教學(xué)流程，從整體性學(xué)習(xí)的認(rèn)知邏輯體現(xiàn)先后有序的特點(diǎn)，從各個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的相互關(guān)系體現(xiàn)整體相關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)化并促進(jìn)思維結(jié)構(gòu)化，通過認(rèn)知和思維結(jié)構(gòu)化促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的形成。本文以“水在自然界的循環(huán)”單元為例，探究依據(jù)單元結(jié)構(gòu)化知識(shí)為主線的具體教學(xué)實(shí)施策略。1.根據(jù)學(xué)業(yè)要求確定單元教學(xué)目標(biāo)新課標(biāo)在第三學(xué)段（5～6年級(jí)）課程內(nèi)容中對(duì)水循環(huán)提出了“能解釋生活中常見的天氣現(xiàn)象，知道水在改變地表形態(tài)的過程中發(fā)揮著重要作用”等學(xué)業(yè)要求［4］81。建立水循環(huán)動(dòng)態(tài)模型，理解、描繪水循環(huán)過程，感悟水循環(huán)的重要意義，運(yùn)用水循環(huán)相關(guān)知識(shí)分析解決問題，涉及學(xué)生模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等科學(xué)思維。學(xué)生在了解和探索自然的過程中形成科學(xué)探究能力和自主學(xué)習(xí)能力，逐步理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系，形成科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。因此，教師在確定教學(xué)目標(biāo)的過程中，應(yīng)以科學(xué)核心素養(yǎng)為最終目標(biāo)，以新課標(biāo)中的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，結(jié)合水循環(huán)的具體內(nèi)容確定單元目標(biāo)（見表1）。2.圍繞核心概念重構(gòu)教學(xué)流程如前所述，教材中，“水在自然界的循環(huán)”單元由“云和霧”“露和霜”“雨和雪”“水滴的‘旅行”4個(gè)課時(shí)構(gòu)成，從探究和理解常見天氣現(xiàn)象成因及過程入手，由部分到整體構(gòu)建水循環(huán)這一大概念，具有一定的結(jié)構(gòu)性，但內(nèi)容上并不完整，對(duì)水循環(huán)的起始環(huán)節(jié)即水蒸氣在海陸的蒸發(fā)，地表水和地下水的匯聚即徑流的形成以及水循環(huán)的基本原理即熱力環(huán)流存在缺失，導(dǎo)致學(xué)生在建構(gòu)水循環(huán)概念時(shí)存在認(rèn)知上的缺漏。為了幫助學(xué)生系統(tǒng)地構(gòu)建水循環(huán)概念，從根本上理解水循環(huán)的形成原因和各個(gè)環(huán)節(jié)的意義，教師將教材中的4個(gè)課時(shí)調(diào)整為“水蒸氣的海陸分布”“云和霧”“露和霜”“雨和雪”“徑流”“水循環(huán)”6個(gè)課時(shí)，從動(dòng)力來源、形成原因、形成過程、系統(tǒng)構(gòu)建等方面提升內(nèi)容的完整性。同時(shí)，以教學(xué)活動(dòng)為主體利用縱向箭頭表明課程進(jìn)度，課時(shí)與課時(shí)之間以虛線框劃分，以弧形箭頭表明課時(shí)之間的遞進(jìn)、并列、承接等關(guān)系，繪制“水在自然界的循環(huán)”單元教學(xué)流程圖（如圖2），直觀地展示每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的意義和作用，引導(dǎo)學(xué)生更好地建構(gòu)水循環(huán)概念。3.基于問題邏輯鏈設(shè)計(jì)課時(shí)教學(xué)活動(dòng)對(duì)于課時(shí)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，教師應(yīng)以單元目標(biāo)設(shè)計(jì)為指導(dǎo)，結(jié)合知識(shí)結(jié)構(gòu)主線，以有邏輯的問題鏈為主軸進(jìn)行活動(dòng)設(shè)計(jì)，通過創(chuàng)設(shè)與問題鏈相匹配的情境，開展不同認(rèn)知類型的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，為學(xué)生搭建具體認(rèn)識(shí)與抽象概念的橋梁，注重認(rèn)知和思維的協(xié)同形成結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)在基本知識(shí)和基本技能培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)概念聯(lián)結(jié)，形成科學(xué)素養(yǎng)，落實(shí)本單元核心素養(yǎng)發(fā)展的課程目標(biāo)?；诖耍趩卧虒W(xué)流程圖的基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)了“水在自然界的循環(huán)”單元教學(xué)活動(dòng)（見表2）。由表2可知，本研究基于梳理的“水在自然界的循環(huán)”單元知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和概念進(jìn)階規(guī)律的主要單元課時(shí)教學(xué)活動(dòng)，加強(qiáng)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系和應(yīng)用，體現(xiàn)了以大概念為目標(biāo)，