核心素养导向下的科学学科单元作业设计

◇王福玉（北京：北京市密云区教师研修学院）

2021年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》指出:发挥作业诊断、巩固、学情分析等功能，将作业设计纳入教研体系，系统设计符合年龄特点和学习规律、体现素质教育导向的基础性作业。鼓励布置分层、弹性和个性化作业，坚决克服机械、无效作业，杜绝重复性、惩罚性作业。

2022年版《义务教育科学课程标准》指出：义务教育科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。其课程目标立足学生核心素养的发展。核心素养导向下的科学学科单元作业设计，是评价学生学习效果的重要手段，重点诊断学生思维能力的发展水平。我们认为，思维能力是核心素养中最关键的能力，只有抓住思维能力这个牛鼻子，才能更好地发展学生的核心素养。

作业是一种有目的、有指导、有组织的学习活动，本身就是一种创造性的学习过程。科学学科单元作业是以单元为基本单位，进行整体规划、设计、执行和评价的作业的集合。其作业设计应遵循兴趣性、统整性、差异性、促进性的原则。它应成为课程体系中的必要一环。为了加强核心素养导向下的科学学科单元作业设计的研究工作，从2020年9月开始，北京市密云区教师研修学院建议各学校，在小学科学每个单元最后都增加一节复习课，用于处理单元作业。针对人教鄂教版科学上册教材，通过我区科学教师半年来的实践研究，将单元作业分为思维导图、制作、实验等类型。

一、思维导图类单元作业

思维导图最初是20 世纪60年代英国心理学家东尼·博赞发明的一种笔记方法。东尼·博赞认为，思维导图是对发散性思维的表达，因此也是人类思维的自然功能。思维导图是运用图文并重的技巧，把各级主题的关系，用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接。思维导图能充分利用左右脑的机能，利用记忆、阅读、思维的规律，协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展。思维导图类单元作业就是将单元的学习概念、实验、方法等，用图像和文字建立连接的作业形式。其不仅能使学生建立对单元的整体认识，还可以帮助学生查漏补缺，而且由于思维导图本身具有发散性，所以此类作业还有助于学生创新思维的发展。在小学科学所有单元中均可以布置思维导图类单元作业。

由于学生年龄特点及认知水平，如未经过训练直接布置思维导图类单元作业，学生完成起来会很困难，需要教师帮助，经过一段时间的训练才可以独立完成。从作业的操作来看，应经历“教—扶—放—展”四个阶段。

（一）“教”的阶段

教是作业的初级阶段。在此阶段，学生要完成的首要目标，是将一个单元的零散知识，通过比较、分类、抽象等逻辑思维形成知识系统。以人教鄂教版科学五上“显微镜下的生物世界”单元为例，本单元学生的学习内容包括：显微镜的认识和使用、水滴状片的制作、微生物概念、显微镜的发展史、洋葱内表皮等细胞的观察、细胞概念、人类与微生物的关系、传染病相关概念等。学生面对这么多的学习内容，直接完成思维导图类单元作业难度很大。下面以北京市密云区第二小学高金鹏老师的复习课为例，进行简单说明。

课堂初始，高老师带领学生回顾了本单元学习的内容。通过学生的汇报，发现学生脑中记忆的部分的、碎片化的内容。接着，高老师以显微镜这一关键词为例，组织学生将记忆中的和参考教材中的学习内容进行关联，形成一个小的整体。之后，为学生提供一些词汇，如列文虎克、对光、上片、目镜、物镜等，让小组经历分类等活动，尝试自主完成并进行全班讨论。最后，将以显微镜、细胞、微生物三个核心词为代表的独立思维导图，建立成为一个整体。一节课的时间，学生从根本不会画思维导图，到形成自己思维导图的基本轮廓。课后，学生继续完善，形成了较好的思维导图类单元作业。

（二）“扶”的阶段

在学生经过一段时间“教”后，便可以进入“扶”的阶段了。“扶”的阶段属于作业操作的初级阶段，其思维主要也是围绕逻辑思维进行，但扩充了创新思维。学生的作业作品在一定程度上能体现自主性和差异性。大城子学校的卢艳老师采用的“扶”的方式，是将单元的核心词汇展示给学生，学生分小组进行完善并在全班进行交流改进。

（三）“放”和“展”的阶段

“放”和“展”属于作业的中后期阶段，由于仅仅实践半年，目前还不未到此阶段。这两个阶段的操作流程与侧重点与前两个阶段全然不同。

“放”的阶段，教师可以直接布置作业，学生先在课下自主创作，然后在课堂中进行完善，进一步修改。此阶段的作业，学生在逻辑思维能力的基础上，重点侧重交流、辩论和内省，也就是说，要运用论证思维、反省性思维。

“展”的阶段，学生主要是自主完成，教师为学生提供展示的平台和评价的平台即可。“放”“展”两个阶段的操作，和“教”“扶”阶段的操作相反。目前，我们还只停留在前面两个阶段，在后续的研究实践中，相信学生对思维导图类的单元作业一定会完成得越来越好。

二、制作类单元作业

制作类单元作业，是指学生在单元学习后，通过手脑并用制作出实物或模型的作业类型。该类型的作业不仅能深化学生概念的习得，还可以锻炼学生精细动作能力，而且学生在制作过程中，专注力、想象力、创作力均能得到很好发展。该类型的作业适用于所有领域，但并不是所有单元都适合。在实际操作过程中，容易出现以点带面的情况。教师设计的作业，有时只能涵盖某节课的内容，并没有从单元整体或单元核心出发。该类型的作业可以在教师的指导下进行，也可以学生自主开发。从目前教师的研究情况来看，制作类的作业主要分为模型制作和科技制作两类。

（一）模型制作

模型是指对于某个实际问题或客观事物、规律进行抽象后的一种形式化表达方式。模型制作类作业能将单元中获得的抽象概念、规律等具体化，不仅能够有效发展学生建构模型思维过程的能力，更能够使学生深刻理解概念或规律。该类型的作业通常适用于生命领域、地球与宇宙领域单元，个别的物质领域单元也可以。对于中低年级的学生来说，这种作业形式是特别受欢迎的。

（二）科技制作

科技制作类作业，是学生依据单元学习和已有经验，通过动手制作实物的作业形式。此类作业能够达到巩固、完善、熟练掌握教学内容的目的。另外，此类作业能够让思维意识和肌肉运动协调统一，有效促进大脑发育。该作业类型主要适用于物质科学领域、技术与工程领域单元。

北京市朝阳实验小学密云学校王丹老师就在三年级的“家庭用电”单元，尝试了一节比较好的科技制作课。在“家庭用电”单元所有内容的学习完成后，王老师带领学生在复习巩固的同时，设计并初步尝试了自制手电筒的活动。在课上，学生通过选择材料、设计完善、初步组装和展示交流等活动，形成了自己手电筒的雏形。在课下，通过自主完善，每位学生都成功制作出了属于自己的手电筒。下图就是学生做的手电筒，尽管从外形上看有些粗糙，却蕴含着众多的科学原理，包括闭合回路、导体、绝缘体等概念。学生在整个制作过程中，不仅表现出了非常大的兴趣，其模型建构思维、逻辑思维、创新思维等也得到了发展。

图1 学生的制作类作业——自制手电筒（三上“家庭用电”单元）

三、实验类单元作业

科学是以实验为基础的学科，观察法、实验法、模型法是常用的科学研究方法。实验类单元作业，就是在单元学习后，能够统领单元内容或从单元核心内容出发，自主开发、设计实验的动手操作型作业。该类型的作业有助于学生概念的迁移，有助于学生探究能力的提升，有助于学生逻辑思维、模型思维和创新思维的发展。该作业类型主要适用于物质科学领域和地球与宇宙领域。在上学期的29 个单元中，适合该类型作业的单元有三上“溶解与分离”、四上“加热与冷却”“声音”、五上“烧水中的热传递现象”“光”、六上“田野里的生物”“物质的变化”。从操作层面来看，这类作业更适用于在课前三分钟进行展示。例如，在学习四上“加热与冷却”单元后，学生利用口服液的小瓶自制液体热胀冷缩的实验，学生基于空气热胀冷缩的性质利用玻璃瓶做喷泉实验。

图2 学生利用课前三分钟展示的实验类作业（四上“加热与冷却”单元）

其实，单元类作业的种类还有很多。例如，观察日记类单元作业，如，在植物的种植、动物的养殖、长周期的现象观察（月相变化的观察、气温的监控等），都可以设计观察日记类单元作业；资料搜集类作业，如，搜集有关月相的古诗、搜集远古动物与当今生物的资料比较、中国航天工程历史等；想象类作业，如，科学畅想画（食物在人体内的旅行）、创意科学想象作文（一滴水的旅行）等。

不管哪种类型的作业，均是建立在单元整体基础上的，也就是说，学生要将单元中内容系统化、整体化、关联化，在这些基本共识的基础上，进一步发展论证能力、创新能力，提升核心素养。

（本文照片由北京市密云区大城子学校卢艳，北京市密云区第二小学高金鹏、张蓉，北京市朝阳实验小学密云学校王丹提供）