科学核心素养导向下的学习活动设计策略

名师简介

沈跃群  基础教育正高级教师，全国优秀教师，小学科学特级教师，浙江省基础教育课程改革专业指导委员会小学科学组成员。多年来，把“教好学生”“带好年轻教师”“做好公益”作为自己的本职工作，曾赴青海、四川、云南、贵州、湖南、湖北、江西、山东、江苏、福建等地讲学。

2017版《义务教育小学科学课程标准》增加了“科学、技术、社会与环境目标”，与之相适应，新教材加强了“技术与工程”领域的学习内容，课程标准和教材内容的改变与发展呼唤课堂教学变革。在实际教学中，教师们产生了一些困惑。本文以“减法思维”和“双路径”设计两个策略，对该领域学习内容的活动设计提出参考意见。

一、新教材使用过程中的困惑

（一）目标降低了，学到什么程度把握不准

在2021全国教科版教材培训活动中，教材编者向参训教师做了详细的教材解读，其中一个重要思想就是根据2017版新课程标准新教材降低了某些内容的目标。“杠杆”就是其中之一，学生在中学还会深入学习杠杆知识，“小学不抢中学的饭”。那么小学科学要学到什么程度？大家有些迷茫。

（二）内容简单了，要补充的知识却更多了

如“杠杆”的学习，教科版旧教材分两个课时：《杠杆的科学》和《杠杆类工具的研究》。新教材《不简单的杠杆》只有一个课时，且只有一个大活动：用小石块把大石块从A点撬动到B点。让学生在体验中理解杠桿的作用，指向人类用工具和技术解决生活中的实际问题。但有教师反映，这样的活动学生的知识建构模糊，要补充的知识更多了。

（三）活动生活化了，实施难度却增加了

仔细阅读新教材会发现，探索活动更加生活化，如六上“工具与技术”单元，用塑料槽做斜面滑道模拟水渠引水、用平板和手推车拉物品体验轮子作用等。这些学习内容不像旧教材那样，用专业的实验仪器进行探索，它基于真实情境，研究真实问题。但在实际操作中，教师发现，实施难度增加了，如用平板和手推车拉物品，要到操场去体验，时间、场地、器材准备、教学效率等都是新挑战。

基于以上教学困惑，如何设计学习活动，落实科学核心素养？

二、素养导向下的学习活动设计策略

（一）减法思维

朱永新教授在《“双减”后我的最新思考，中国教育最该减的是这些》中指出，减法不做，教育难行，要让教育有活力，必须得做减法。反思我们的教育，似乎一直在做加法，课程内容在增加，课程目标在增加。换个角度，用减法思维去思考科学学习活动设计，目标能否降低？内容能否减少？怎样的活动更适合学生发展？

1.目标设置——减“知识”

基础教育课程改革20年，已从“知识本位”走向“素养本位”，但教师观念还需加强。笔者听一位教师执教《不简单的杠杆》一课，学习内容包括：撬动大石块，认识杠杆的三个点;用小石块撬动大石块，改变支点位置、高度，记录不同情况下大石块滚动格数，研究杠杆作用;交流中给出杠杆三种类型、三个作用;例举生活中的杠杆，并分出类型。一节课知识目标太多，教师舍不得丢掉“知识”。教材有一段阅读资料：“……杠杆好比人类功能强大的机械手臂，有的像撬棍那样增大了力的作用效果，有的像打捞网那样扩展了力的作用范围，有的像锄头那样改变了力的作用方向……”教师在板书中呈现杠杆的三个作用：增大力的作用效果;扩展力的作用范围;改变力的作用方向。反思：这些知识对学生的未来发展有什么用？就算被记住了，也可能会成为“惰性知识”，永远不被大脑提取。因此，学习目标设置应减少知识教学，注重发展学生的科学思维和探究能力。设计学习活动时，最重要的是确认活动是有意义的并与多维目标相关联。

2.内容选择——精“活动”

围绕目标选择活动。教材目标较多时，需精选目标与内容。如杠杆一课，《教师教学手册》科学概念目标二“改变支点的位置、支点的高度会影响杠杆的作用效果”，大概念是杠杆作用，那就舍弃“支点高度”，集中研究支点位置变化带来的影响。当教材活动不易实现目标时，要寻找合适的活动来替换。如《紧密联系的工具与机械》一课，主体活动是取核桃仁，教学中，我们发现核桃这种材料不理想，就改成取夏威夷果仁，用手怎么都打不开，砸在地上也不行，使用多种工具都不理想，但用专用工具撬片却能轻易打开。学生通过不用工具、使用一般工具、使用专用工具三层体验，自主建构“工具给生活带来便利，技术和工具都是不断改变、不断进步的”概念。活动是目标的载体，只要能实现目标，选择什么活动可以跳出教材。

3.学习方式——少“教”多“体验”

从“教”走向“学”，已成共识，减少“教”，让学习者自主发展。中共中央办公厅、国务院办公厅《关于深化教育体制机制改革的意见》提出，应培养学生四个关键能力：认知能力、合作能力、创新能力、职业能力。怎样培养认知能力，让学生学会“学习”？教师得树立放手观念，设计学生能独立探究的活动。章鼎儿老师在经典课例《蜡烛会熄灭吗》中，为学生提供了蜡烛、玻璃杯、6枚象棋子、吸管、橡皮球，给学生20分钟时间，让他们自主探究：玻璃杯下垫上3枚象棋子，蜡烛会熄灭吗？燃烧多长时间，再垫上呢？垫一侧，杯子倾斜呢？坚持的时间有变化吗？用吸管吸走里面产生的气体呢？往里吹气呢？活动非常开放，学生可探索的空间很大，在整个过程中，学生自己提出问题、实验检测、记录现象、做出解释、提出新问题，不断深入探索，最终形成自己对现象的解释。

加强体验，由体验到认知，科学素养的形成离不开学生的躬行实践。新教材的探索活动更生活化，更具实践性，也更强调学生在体验中发展认知。设计体验性活动，让学生通过感官体验，丰富经验，提升认知。比如杠杆作用的认识，用小石块撬动大石块，不如用手撬动重物体验更真切。实验室放上8～10个整理箱，让学生分组体验撬棍作用，或让学生4人一组带上撬棍去校园撬动真正的大石块，研究怎样撬动更轻松，去体验知识发现的过程。未来学校要打破校园围墙，我们先跨出教室，将课堂设置在更广阔的时空中，走向校园，走向生活，让学生更多地从体验中发展认知。

（二）“双路径”设计

2013年，美国《新一代科学教育标准》提出，要在科学课堂教学的各个层次把工程设计提高到与科学探究同等的水平，并强调工程设计与技术应用中的核心概念。这使科学与工程学融入了科学教育。我国2017版课标增加了“技术与工程领域”内容，正在修订的2021《义务教育科学课程标准》把探究实践目标分为学习能力、科学探究、技术与工程实践。可知，科学学习活动设计有两条路径：科学探究和技术与工程实践。加拿大1～8年级科学课每一册教材的前言中都有《科学与技术之间的关系以及它们与教育目标的联系》图（见图1）。

是像科学家那样观察自然、研究各种现象产生和变化的原因，最后对自然现象做出解释，还是像工程师那样运用科学和技术，采用解决问题策略，最后对遇到的问题提出解决办法呢？科学学习活动设计有探究、实践两条路径，采用哪条路径，需根据目标和学习内容来定。一些学习内容可以考虑不同路径设计，如《我们来做“热气球”》，若走“科学探究”路径，就要学生观察记录“热气球”上升、下落现象，解释原因;若走“技术与工程实践”路径，就要不断优化，做一个升空更高或留空时间更久的“热气球”。

下面以教科版六上《紧密联系的工具与技术》为例，具体例举两种设计思路。

选择哪个设计思路，可以根据学情，选择目标实现度高、更能促进儿童发展的设计。若科学概念目标易实现，学生对设计感兴趣，可选择“技术与工程实践”思路;若需要建构的是个重要概念，对后续学习有很大影响，则建议走“科学探究”之路，如《我们来做“热气球”》，先建构对自然现象的理解“空气受热会上升”，再用知识去解决问题。

三、结语

科学核心素养的培养要在一个一个的学习活动中去落实。设计高质量的学习活动，弱化知识目标，强化探究实践，弱化教师的教授，强化学生自主探究。根据目标和内容，用“科学探究”“技术与工程实践”两种思路去设计学习活动，促进学生科学素养的最大化发展。