小学科学单元活动整体设计的思考

小学科学单元活动整体设计的思考

摘要：本文针对目前科学探究活动设计中过于局限于教材、偏重于某一课时细小活动设计的不足，提出探究活动设计要有单元整体观，要以科学概念为内核，充分考虑教材和学生两个教学设计中最主要的变量，按“知识逻辑与认知逻辑相统一”的思路进行有效设计，并结合具体的单元提出了整体设计的操作策略。

关键词：科学探究活动整体设计策略

从这几年的科学教育研究来看，更多的教师在关注“科学探究”的同时，兼顾到了“科学概念”的研究，但主要关注零星的个案，或者就一课一例的探究活动进行优劣或者多样化设计，很少从当前小学科学教材的体例出发进行单元活动整体设计的研究。本文试以小学科学单元整体设计为研究视角，探讨单元活动整体设计的基本思路和操作策略，解决教师在“用教材教”过程中所面临的“无处下手”、“难以下手”、“随便下手”等诸多问题，提高科学教学的实效。下面以小学科学“热能”主题下《温度与水的变化》、《热》单元为例，谈单元活动整体设计中的“建构”、“解构”和“重构”策略。

一、活动建构——从科学概念和活动构成出发建构单元活动

小学科学从以主题和事实为中心的课程设计发展到了目前以科学概念中心的课程设计，这是科学教育发展的必然。那么教材是如何围绕科学概念设计科学探究活动的呢？这是单元整体设计必须思考的第一个问题。

1、找准科学概念的定位

科学概念是有组织的、有不同覆盖程度的、用抽象语言表达的、超越主题和事实的一些观念和思想。教师拿到科学教材后，可以从科学概念和活动构成出发解读教材，要对单元的核心概念在教材体系中的位置、具体科学概念和与之相应的探究活动等诸要素逐一进行梳理，从总体上把握单元的教学目标取向、内容特点和活动系列，即读懂读通教材。

如“热能”主题是小学科学“物质科学”的内容之一，主要通过观察和研究身边的冷热现象，从“能量”的角度引导学生理解热能的一些表现形式。教科版教材中关于“热能“提出了以下不同层次的两组科学概念：

核心概念：热是一种能量形式。

具体概念：

●温度是表示物体冷热程度的，物体的温度可以用温度计进行测量。

●物体由冷变热或由热变冷的过程中会发生体积的变化，大多的固体、液体和气体都具有受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小的性质。

●水在自然界有液态、固态、气态三种存在状态，水的状态变化与热量有关，水的三种状态之间可以互相转化，这使水在自然界中产生了循环运动。

●对一个物体来说，物体失去热量，温度下降；物体获得热量，温度上升。

●热能从一个地方传到另一个物体，热总是从高温物体传向低温物体，直到物体温度相等为止，不同物质传递热的本领是不同的。

2、明晰探究活动的内容

科学探究活动是科学概念教学的外显，是看得见的可操作的内容，是促进学生科学概念发展的有效载体。教材设计了哪些探究活动？这些活动对应于哪些科学概念？这是解读教材中必须把握的关键，我们可以通过画图的方式表达出探究活动的构成情况。

如“热能”概念的教学是从小学生研究热现象主要从“物体的冷热”开始的，冷热现象又是与“温度”紧密联系起来。因此，教科版小学科学教材以温度作为切入口，围绕“热能”这

个主题，教材主要设计了两个单元：三下《温度与水的变化》和五下《热》。这两个单元中教材主要建构了以下科学探究活动：

其中三年级《温度与水的变化》单元主要涉及“温度”、“水的三态变化”、“水在自然界的循环”三个内容，从冷热现象引出温度测量意义和方法，并以水的三态变化为研究的重点，研究温度变化与物体状态变化的关系。五年级的《热》单元从给身体增加热量引入，研究热量变化与物体体积变化的关系，并对热传递现象进行研究，重点研究两个内容，一是物体的热胀冷缩现象，二是热传递现象。

二、活动解构——从知识逻辑和认知逻辑出发解构单元活动

在对教材有了初步感知和总体把握后，接下来就从“科学概念”和“探究活动”的逻辑关系出发展开“剖析”和“解构”，以理清隐匿于教材活动背后的逻辑关系，即活动结构的分析。目前版本“热能”主题下两个单元的设计，先研究物体受热或受冷后物体状态的变化，再研究物体受热或受冷后物体体积变化。这样的活动设计顺序是否符合知识逻辑和认知逻辑协调发展的关系，试作如下讨论：

1、从知识逻辑来看，教材设计了一个怎样的知识发生发展的过程？

知识逻辑指的是知识间的相互联系，前面知识应该是后面知识的铺垫，后面知识是前面知识的发展，两者形成紧密的结构，不可随意设置，前后颠倒。

从现行热能单元的设计思路看，三年级的探究思路是“测量水的温度→结冰和熔化的观察→蒸发和凝结的观察→水的三态变化”；五年级的探究思路是“给水加热→液体热胀冷缩观察→空气热胀冷缩观察→金属热胀冷缩观察→热传递。”科学概念发展指向：温度变化→物体状态变化→体积变化→热传递。因此，教材设计了先研究“三态变化”、再研究“热胀冷缩”的进程，这符合知识逻辑吗？事实上，温度变化使物体体积发生变化是渐变，而温度变化引起物体状态变化是突变。同理，对“物体状态变化”的解释是建立在渐变的基础上的，即微粒间相对的距离和热量有着密切的关系，当热量变化到一定的量的时候，就引起了质的变化。所以，从知识间的逻辑关系来看，应是研究“热胀冷缩”在前，研究“物体状态变化”在后。

2、从认知逻辑来看，学生经历了一个怎样的认知发展的过程？

认知逻辑就是认识事物的一般过程和基本规律，探究活动设计要要符合学生的年龄特点和认知水平，科学概念的发展应与学生的认知能力发展相适应，遵循由易到难、由具体到抽象、由简单到复杂、循序渐进的原则。如热能的两个单元，认识“水的状态变化与热量有关”在前，认识“温度变化引起水的体积变化”在后，这样的顺序是否符合学生的认知逻辑呢？以下是我们的实践体会：

教学中我们发现：三年级的学生认识水的三态是有难度的，难点在“水蒸气”，对“雾、霜、白汽、露、云”等归类学生容易混淆，对“冰和水蒸汽之间的变化”难以理解。对大部分学生来说，理解“温度变化引起体积变化”比“温度变化引起三态变化”要直观得多，“理解温度变化”比“理解热量变化”简单得多。因此，“水的状态变化与热量有关”概念建构在三年级是难以一步到位的，是阶段性的认识，还有待于发展。

五年级《热》单元前半部分是有关“热胀冷缩”的内容，它的难度显然比三年级的“水的三态变化”低得多，学生更易接受。后半部分涉及了热量和热传递的知识，在知道了热传递和温度之间的关系后，对热量变化的理解就容易多了。因此，三下《温度与水的变化》单元中提出的让学生理解“温度变化引起物体状态变化”，在这个单元中才可能发展到“热量变化引起物体状态变化”的层面上来。可五年级的《热》单元中没有引导学生用热量变化的观点再来解释“水的三态的变化”，没有跟进到这个层次，显然两个单元在科学概念的建构上并不严谨。

三、活动重构——从学生主体和概念发展出发重构单元活动