素养导向下的小学科学教学设计策略——基于J省10篇获奖教学设计的文本分析

陈 晨，迟艳波

（长春东师中信实验学校，吉林 长春 130000）

核心素养是个人在信息化、全球化、学习型社会，面对复杂的不确定的情境时，综合运用所学的知识、观念、方法，在解决实际问题时所表现出来的价值观、必备品格和关键能力［1］。小学科学作为基础性课程之一，对于培养素养型人才具有不可替代的作用。我国的专家学者依据学生发展核心素养和科学学科的本质，建构了科学学科核心素养，主要包括四个方面：科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任［2］。本文将以此为基础，通过对J省10篇获奖教学设计的文本分析，梳理出5个科学学科核心素养下的教学设计策略。

一、厘定素养型的学习目标

教学设计是目标导引的，厘定明确的目标是教学设计过程的中心。传统的教学目标设计存在以下几方面问题：

第一，目标的内容侧重学科知识。过去的目标基本上是以科学知识为依据来设计的，特别强调知识内在的逻辑，呈现出知识本位的倾向，在这样的教学目标引领下，教师往往不自觉地以讲授为主，关注的是学生是否理解了这个知识点，是否建立了知识点和知识点之间的逻辑，这样培养的学生虽然在一定程度上系统地掌握了科学知识，但是会造成学生思维的僵化以及能力和态度的缺乏。

第二，目标的主语错位。教师在设计教学时，考虑最多的是这节课教什么和怎么教，常常把是否按照计划完成了内容的讲解、是否采用了某种方法作为评价课堂好坏的标准，而学生的学习状态往往是被忽视的，这样的目标主语是“教师”，这是“教”的目标，而不是“学”的目标。

第三，目标的作用得不到发挥。目标是可以贯穿和引领整个教学过程的。但是在教师实际备课时，通常是设计好教学的主要活动和内容之后再来考虑目标，或者直接照搬，造成目标的形式化。这样会使得教师在实际教学时随意性强，容易被学生各种各样的问题和回答破坏节奏，学生核心的科学概念和能力得不到系统的培养。

而素养导向的教学设计不能将教学目标定位在掌握某种知识，或熟练某种技能上，必须改变只重视教师立场的形式性陈述目标的现状，要真正将对学生学习目标的研制置于教学设计思考的中心，确立从学生发展核心素养出发的素养型学习目标［3］。下面我们结合获奖的教学设计来谈谈素养型目标的几个维度。

第一，基于科学观念与应用的目标厘定。在获奖的10篇教学设计中，教师都关注了学生对科学概念的掌握，学生能否从科学视角形成对概念和规律的基本认识，从而形成科学观念，能否灵活运用所学知识解释自然现象，解决实际问题。如：“我们来做‘热气球’”中，教学目标包括“通过放飞‘热气球’，了解空气受热后会膨胀变轻而上升，变冷后下降”“能用热空气上升原理解释生活中的现象”。

第二，基于科学思维与创新的目标厘定。科学思维与创新是科学学科核心素养的核心。它关注的是学生在学习科学过程中的分析综合、抽象概括、推理论证等科学思维方法的内化，是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力和品质。如：“风的成因”目标包括“乐于思考、不断进行反思和完善”；“我们来做‘热气球’”目标中的“敢于质疑且具有简单的批判性思维”等。

第三，基于科学探究与交流的目标厘定。科学探究与交流是学生能够利用科学方法获取和处理信息、形成结论，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。如“风的成因”目标包括“能通过模拟实验认识和描述某些生活现象”；“观察一瓶水”的目标包括“通过对比的方法研究瓶中的水与其他物体之间的异同”“学会用科学词汇描述观察的结果”“在研讨中发表有根据的观点”等。

第四，基于科学态度与责任的目标厘定。这一维度关注的是学生在学习的过程中保持对自然现象的好奇心和探究热情，乐于观察，善于与他人合作、分享，热爱自然、珍惜生命，具有保护环境、节约资源的责任感。如：“观察一瓶水”目标中的“在识别水的活动中，学会小组合作”“了解水在生活中的用处，我们应该节约用水”；“用气球驱动小车”目标中的“通过了解登月工程，培养学生关注科技进步的兴趣，增强民族自豪感”等。

从这些目标中，我们能看到设计者对学生科学学科核心素养的关注，目标的主语定位清晰，都是对学生学习结果的预期，而不是对教师所教内容的设定，是真正为了培养学生而设计的。综上，笔者认为，只有厘定了清晰的素养型学习目标才能有效指引科学核心素养在教学中落地。

二、设计情境化的学习起点

在以学生为中心的素养型课堂中，学生学习的热情是否高涨，学生的内在动机是否被激发将直接影响学生学习目标的达成度。而设计情境化的学习起点，可以有效地激活学生的学习兴趣和学习需求，充分调动学生自身认知结构中的有关经验，使学生投入对问题的界定和解决中。小学科学情境化的学习起点可分为以下几种类型。

第一，游戏型。游戏对于儿童有着天然的吸引力，以游戏情境作为教学起点，将会极大唤醒他们参与学习的欲望。科学课中的游戏不能只是单纯的玩，要有教学功能。在“观察一瓶水”的教学设计中，教师就通过猜谜语来带动一年级的小学生展开对水的研究。谜面是“用手拿不起，用刀劈不开，煮饭和洗衣，都得请它来”，简单的几句话却描绘出了水的特征及用途。学生在游戏的过程中，好胜心强，注意力高度集中，回忆猜测的过程就是将与“水”有关的生活经验提取出来的过程，从而对接下来的研究充满期待。

第二，联系生活型。科学源于生活，小学生对生活中的各种现象都充满了好奇，希望通过科学的学习解决心中的疑问。与生活实际相联系的情境创设更能唤起学生的真实体验和学习愿望。比如，在“我们来做‘热气球’”的教学设计中，教师就从旅游景点的热气球入手，让学生观察这个热气球的构造，分析它能飞起来的原因，先让学生动脑思考，在思考的基础上继续建构新的知识。课堂学习活动要尽可能地面向真实生活，培养学生的学科核心素养最终也是希望学生通过课堂学习真实地洞察到知识与现实世界的联系，同时，还能将自己在课堂上习得的知识、能力、思维方式和价值观念等真正迁移和运用于现实世界中［3］，这样也会加速促进学生在头脑中构建相关的科学概念体系。

第三，认知冲突型。这种类型的情境创设对于教学内容有一定的要求，一般适用于一些科学概念或者科学原理与实际生活中人们的认识有很大出入的情况，又或者是比较抽象的，很难在生活中察觉的科学现象，学生会因为原有的认知受到冲击而产生学习的欲望。比如，在“给冷水加热”一课中，学生原有的认知只停留在“冷水加热，温度会变高”，教师通过实验演示，让学生们发现，原来除了温度会变高，冷水袋在热水中还有沉浮的变化，与学生的原有认知形成冲突，使学生思考这一现象背后的原因。而在猜想环节，教师给予学生充分的时间讨论，有学生认为是因为“质量变化”，有学生认为是因为“体积变化”，引发第二次认知冲突。前后两次认知冲突的创设，充分激发了学生的探究热情。

无论是哪种类型的情境创设，都会在学习之初激发学生的学习兴趣，使学生能够全身心地投入到接下来的学习活动中去，只有高参与度的学习才能让科学学科核心素养的培养奏效。

三、设定探究式的学习路径

科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法［4］。设定探究式的学习路径对于培养学生的学科核心素养是非常重要的。科学探究是思想创造的过程，在学科核心素养导向下设计探究式的学习路径不仅要有基本过程的安排，更要给学生提供思想创造的活动经历和应用科学方法解决问题的机会［5］。

首先，充分考虑学生的观念库。观念库包括学生对于该内容的认知基础、生活经验、能力范围等等。为了在探究式的学习过程中启发学生思考，教师设置的探究内容和问题要给学生一定的思考空间，要有一定的挑战性，不能太简单或太难，要最大程度激活学生的思维，为探究提供持续的动力。因此，在设计探究式学习路径之前，教师要从多角度充分调查学生的观念库，如果可能也可以针对不同水平的学生设计分层任务，关注学生个性化特征。

其次，围绕核心科学概念展开。在科学探究的过程中，一直有一个中心，就是科学的核心概念。概念是思想的基础，没有概念，学生就难有思想的过程。围绕核心概念展开的探究才是有意义的探究，有利于促进学生的思维发展，增强他们对科学原理的理解。要实现这一点，教师需要在设计活动之前对相关的科学概念及其相互关系有清晰的认识。

第三，重视对学生猜想的启发。猜想是最能激活学生思维的环节，学生有了对问题的猜想才能更好地探究。教师要给学生足够的思考时间和空间，组织学生对探究的问题展开充分的讨论，允许大家对不同观点进行争论，让学生的创造力得到展现。

第四，为学生提供陈述的机会。猜想是学生自由创造的过程，而最后的汇报陈述则是一个逻辑推理过程。教师应该为学生提供陈述的机会，将探究过程和思维过程进行整理并外化，经历这样的过程，学生的思路会更清晰，思维也可以获得充分的展开，思考得更深入。

在J省10篇获奖教学设计中，教师都设计了围绕核心概念，符合学生年龄特点的探究式学习路径。教师允许学生在探究之初大胆说出自己的假设和猜想，在探究后汇报探究过程及发现。比如“声音是怎样产生的”，为了了解学生对于这一问题的看法，教师设计了一个体验活动——让物体发声，让学生有意识地关注物体的发声，然后根据活动中的发现提出自己的猜想。教师进一步以“声音是由物体振动产生的”这一核心概念为中心设计了有梯度的探究活动，让学生一步步为自己的猜想寻找证据，形成自己的科学概念，培养了学生的科学探究与交流、科学思维与创新等核心素养。

四、创造自主型的学习氛围

素养导向的小学科学课堂应该是民主的、自由的，教师在设计教学时需要实现自身角色的转变，即从知识的传播者转变为学生学习的激励者，从各个方面为学生创造自主型的学习氛围。

第一，教师要给学生提供丰富的学材来满足学生探究的需求。由于科学学科的特殊性，如果缺乏必要的学习材料，课堂也会陷入枯燥的讲解，而学生只能通过“看”实验来证明自己的想法。因此，提供丰富的学习材料是学生自主探究的必要保障，教师需要认真设计和准备。例如“声音是怎样产生的”教学设计中，教师为小组准备了固定在木板上的橡皮筋、钢尺、鼓、音叉、豆子、装有水的水槽等，“用气球驱动小车”教学设计中，教师准备了大小不同的气球、不同粗细的气球喷管、小车等。

第二，教师要精心组织学生以小组的形式开展学习活动。以核心素养为导向的课堂往往需要小组共同解决一个问题或完成一项探究，教师绝不是直接向学生传递与输送知识，而是引导、支持学生通过自主、协作、探究等方式构建与发展知识［6］。这样更有利于培养学生的责任感、参与意识和沟通合作能力。因此，要营造自主型的学习氛围，教师就要精心设计好小组的学习活动，教师在设计时应该考虑以下问题：学习任务的难易程度是否恰当？学习活动是否能够加强组员的协作和交流？小组出现的突发情况怎样处理？怎样监督和评估个人在小组中的学习情况？［6］获奖的教学设计中教师都对小组学习进行了精心的指导，例如，在“给冷水加热”和“观察一杯水”的教学设计中，教师都专门设计了小组学习指南，在指南中明确指出了小组学习任务及要求，如“组内成员轮流体验，并交流自己的判断”“小组合作，分工明确，实验员主要负责操作，记录员主要负责记录”。

最后，需要引起注意的是，“自主”不等同于“自学”。教师要给学生充分的自由，但一定要有引导，教师是学生学习的发起者和组织者。在此过程中，教师所给予的方法指导、过程示范、及时提醒、答疑解惑和评价反馈都发挥着重要的引导作用，这些也是创造自主型学习氛围必不可少的。

五、鼓励开放性的学习结果

这里的“学习结果”是广义的，不仅是经过整节课学习过后的学习成果，还包括学生在课中阶段性的想法或结论。鼓励开放性的学习结果是培养学生科学思维（如批判性思维）与创新素养的一个有效策略。为此，教师要做好以下准备。

第一，做好充分的预设。预设一是源于经验的积累，二是源于对学情的分析。教师只有在课前做好充分的预设，才能在课堂上处变不惊，当然也需要一些课堂应变能力。“风的成因”的设计中，在思考“燃烧的蜡烛怎样产生了风”时，教师就对学生的想法进行了充分的预设，并以一问一答的方式呈现，引导学生一步一步进行恰当的反思，并在最后鼓励学生自己思考，用实验来证明自己的想法。

第二，给学生更多的思考空间。教师做好预设之后，还应该给学生更多的独立思考空间，为学生设计开放性的问题或任务，给学生质疑的时间和空间，用态度语言来鼓励学生发言，允许多样性的结果，让学生的思维既能高度集中又能充分发散。比如，“用气球驱动小车”一课中，学生自己动手制作小车之后，教师又追问“每次小车的运动状态都不一样，而且各组小车的运动距离也不同，你们觉得与哪些因素有关呢”。学生提出可能与“气球大小”“行驶路面”“喷嘴大小”等因素有关。

第三，将探究学习延续到课后。我们常说课堂教学源于生活，更要回归生活。科学学科核心素养的培养与发展绝不能单单依靠教师在课堂上教授书面内容，而更主要的是学生要运用所学知识解决真实情境中的问题。因此，科学课堂应打开面向自然和生活的大门，打破教室和校园的界限，让学生走向自然与社会的广阔天地，才能让知识与生活碰撞生成智慧，让思维在实践探索中变得更加开放而深刻［7］。例如，“用气球驱动小车”一课，教师为学生准备了丰富的课后研究材料，鼓励学生继续探究影响反冲力小车运动的其他因素，为接下来的课后学习打下基础。又如“给冷水加热”一课，教师在最后设计了收集问题的环节，有的学生问：“如果将热水袋放到冷水中又会怎么样？”学生带着问题来，带着问题走，把课上的探究和思考延续到课下，这样学生的素养才能得到真正的锻炼。

六、结语

课堂教学的整个过程是在教师精心的设计和实施中得以实现的。要培养学生的核心素养，需要教师深入理解学科核心素养的内涵与意义，想办法将素养渗透到教学的各个环节，将“以知识为本”的教学转变为“以核心素养为本”的教学，从“以讲授为中心”的课堂转变为“以学习为中心的”课堂［1］，帮助学生在科学探究过程中学习科学观念，发展科学思维，形成科学态度和责任。