STS教育理念下的“显微镜下的生命世界”单元整体教学设计效果与反思

◇林丽娜（福建：厦门市翔鹭小学）

一、问题的提出

长期以来，我国传统科学教育以知识结构为核心，忽视知识的综合运用以及跨学科知识的学习，使得学生很难综合运用所学知识去解决日常生活问题，进行科学探究和技术创新。二十世纪六七十年代以来，教育领域兴起的以揭示科学、技术和社会的相互关系为宗旨的STS教育，以其教育目标的多元性、课程内容的综合性、教学方式的探究性等特征反映了科学教育的新构想。

格式塔心理学者认为：从培养创造性思维的立场出发，不仅学生应将学习情境视为一个整体来进行感知，教师更应努力把学习情境作为一个整体呈现给学生。STS教育理念下的单元整体教学设计，以问题中心模式来建构单元教学设计，将技术当作科学与社会的桥梁，选择与社会或生活有关的问题来创设情境，以促进科学概念的理解及应用。本文以苏教版2022年版五年下册第一单元“显微镜下的世界”为例，探讨如何基于STS教育理念进行单元整体教学设计，促进学生科学核心素养发展。

二、STS教育理念下的单元整体教学设计案例分析

（一）从单元内容中提炼社会问题

“显微镜下的世界”这一单元由《搭建生命体的“积木”》《微小的生命体》《发霉与防霉》《微生物的“功”与“过”》四课组成，采用先总后分的逻辑结构编排。整个单元主要围绕“微生物”这一主题，因此提炼的社会问题可以从学生身边熟悉的“微生物”入手。学生在生活中或多或少听说过或不经意说过微生物这个词，其中以“病毒”一词学生听得最多。病毒与学生生活息息相关，每年校园爆发的流感、腮腺炎、水痘等，对学生身体健康造成了严重影响和危害，甚至引起校园停课、人员死亡。基于上述生活情境，结合STS教育理念，本单元整体教学设计以学科核心概念为统领，将原有单元的逻辑结构打破，以学生熟悉的病毒为主题，以“病毒来了怎么办”这一问题为中心，重新建构单元教学框架。

（二）从整套教材与单元关系中分析学情

教育家维果茨基提出，学生的发展有两种水平:一种是学生的现有水平，另一种是学生可能的发展水平，两者之间的差异就是最近发展区。因此在进行单元教学设计前，分析学生的前概念、现有能力以及学生在学习本单元时的难点，可以使教学指向学生的最近发展区，找准学习进阶的起点。

1.学生前概念和能力分析

学生一二年级时认识了动物与植物的多样性和基本特征；三年级初步认识了植物的生命周期和不同环境下的植物；四年级学习了动物多样性及生命延续后代的行为。因此学生已掌握一些认识生命体的方法，具备观察、分析、归纳的能力。虽然学生听过微生物，但是对微生物的概念是模糊的，对微生物的种类是不清楚的。由于学生还未真正亲眼见过微生物，因此渴望揭开它们神秘的面纱，去观察它们、认识它们，进入自己从未领略过的微观世界。

2.学生学习难点分析

本单元的学习内容主要有两个：一是认识细胞及其作用；二是认识微生物。在学习本单元内容中，有以下几个难点。首先认识细胞。通过观察动植物细胞，学生容易理解细胞是动植物的基本组成单位，但是学生无法理解细菌、真菌、原生动物的基本组成也是细胞。其次，对于微生物的特点，学生较难与之前学过的动植物的特点区分开。由于学生对食品、药品行业不熟悉，使得学生很难理解微生物在食品及药品行业的贡献，从而很难辩证地看待微生物的功与过。另外，在探究发霉的条件这个实验中，学生往往缺乏控制单一变量的意识，以及利用实验结论解决生活中一些防霉问题的能力。

3.学生能力训练重点分析

通过本单元的学习，学生能从微观世界的角度了解微生物的分布、特点以及细胞作为生命体的基本组成，从而理解生命系统的构成层次。通过观察多种细胞、微生物，在此基础上分析归纳总结，建构“细胞”“微生物”等概念，形成研究生物的一般思路和方法。通过讨论微生物的功与过等活动，引导学生基于证据与逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳等思维方法。另外，通过探究发霉的条件，学习探究的基本方法，培养科学探究的能力。

（三）从核心概念出发设计单元教学目标

课标是教材编写、教学的直接依据，教育部最新颁布的2022年版《义务教育科学课程标准》明确指出，要聚焦核心概念，精选与每个核心概念相关的学习内容，基于学生的认知水平和知识经验，科学安排学习进阶。因此本单元教学目标的确定要立足核心素养的发展，依据核心素养的内涵及年级特征。目标制定如下。

科学观念：认识常见微生物；知道细胞是组成生命体的基本单位；了解人类利用微生物及微生物的例子。

科学思维：通过观察、比较等方法，归纳细胞的基本特点。

探究实践：通过探究物品发霉的条件，体会探究的过程，增进科学探究能力。

态度责任：通过做酸奶活动，培养学生对微生物的兴趣。通过启发学生思考微生物的益处与害处，让学生辩证地看待微生物。

（四）从社会问题出发设计单元活动框架

以大问题为中心统率单元，需要对教材进行重新整合。教师需要在理解单元结构、学生的基础上，围绕大问题和大概念，对内容进行整体设计，将大问题分解成核心问题，把核心问题分解为统摄性较低的概念和事实，设计单元活动框架。本单元将“病毒来了怎么办”这一大问题分解为三个核心问题：病毒是什么、病毒的危害、病毒预防与治疗。通过引导学生思考这些问题，使学生由熟悉的病毒过渡到大自然中的微生物，引领学生走进微生物的世界。将单元内容与三个核心问题有机整合，围绕核心问题展开教学活动。例如，课时1《微小的生命体》，围绕核心问题“病毒是什么”，通过提供资料，让学生回到流感暴发的真实情境中，尝试分析流感病毒大规模传播是什么原因，从而引起学生的概念冲突，初步猜测流感病毒可能是一种微小的生物。接着通过观察池塘水里的微生物归纳微生物的共同点，逐步构建“微生物”这一具体概念。最后通过分析微生物与动植物的异同，发现微生物的特点，从而深化大概念。

（五）按照活动序列厘清概念层级

布鲁纳认为，不论我们教什么学科，都务必使学生理解学科的基本结构，即基本概念、基本原理及其内在规律。而大概念就是一种基本科学知识模块，因此教师必须明确本学科的主要核心概念及概念的层级框架。科学学习过程是由一系列指向教学目标的活动组成，因此，厘清各概念发展的层级，有利于教师合理有序安排教学活动，从而使活动指向教学目标、指向大概念，落实学生的核心素养的发展。以《微小的生命体》一课为例，本课的概念发展层级分别是前概念、具体概念、大概念。对应如下：病毒是一种微生物；自然界存在各种微生物；地球上存在动物、植物、微生物等不同类型的生物。根据以上概念的层级，教师可以通过回顾校园流感暴发事件、观察微生物、归纳微生物共同点、分析微生物与动植物异同等活动，达到深化核心概念的目的。

三、STS教育理念下的单元整体教学设计效果与反思

（一）单元整体设计教学效果

1.整合单元内容，集零为整

“显微镜下的世界”单元先介绍细胞，再认识微生物的逻辑结构编排，对于小学生来说是较难的，易造成知识的割裂与遗忘。从用显微镜发现细胞、微生物开始，人类对微小生命体的认识、研究和利用都离不开相应的技术手段。因此基于STS教育理念，将学生了解的关于病毒预防与治疗技术当作科学知识与社会的桥梁，以“病毒来了怎么办”为导向，建构单元主题，有利于提升学生的兴趣与动机，提高学生的参与度与社会责任感。通过将大问题分解成核心问题，使单元主要概念的学习融入问题解决中，使学生在真实情境中学习。这样的设计比起教材原来的编排更能帮助学生将细胞、微生物等碎片化的知识、概念整合起来，实现学习内容的结构化和知识的内在联系，帮助学生形成“生命系统的构成层次”这一学科核心概念。

2.设计教学活动，实现思维发展

本单元在核心概念和中心问题统领下，根据单元教学目标设计教学活动；根据学生前概念和已有经验，给学生提供习得知识的真实情境，设计层层递进的教学活动，让学生在活动中观察、对比、分析、归纳，从而产生思维冲突，建立具体的概念，最终上升到核心概念。例如，《搭建生命体的“积木”》一课，学生将前面学到的思路和方法迁移，构建“细胞”概念。在教学活动设计中，指导学生方法迁移，有利于培养学生基于观察结果，运用分析、比较、归纳等思维方法，同时也构建了研究生物的一般思路和方法，为学生终身学习奠定基础。

（二）单元整体设计教学反思

STS课程是以社会问题为导向，让学生在真实问题情境中理解科学概念、原理、技术的运用，引发其对科学技术的社会价值问题的深入思考与讨论。STS教育理念下的单元整体教学设计，首先要构建以学科核心概念为统领、以社会问题为导向的单元活动框架，包含核心问题、科学知识、科学技术的应用等。把握学科核心概念能帮助我们更好地设计单元教学目标、制定概念发展层级，从而更好地开展指向目标、指向核心概念的教学活动。

单元活动框架图的构建可以采用如下思路：首先，通过分析单元教材内容，找到中心问题，通过将核心概念分解成具体概念，根据具体概念设计核心问题。其次，将课时内容与核心问题融合，采用上下位学习的方式设计教学。设计时，要以科学概念的建构为目标，关注学习思路的结构化及知识的递进性和内在联系。知识碎片化理论认为，学生的知识来源于一些零散的知识碎片，碎片化的知识转化为科学概念往往需要很长时间。因此课时活动设计要包含前概念—具体概念—大概念的科学概念体系，使概念贯穿整个单元的学习。

STS教育内容非常丰富，来自科学领域、技术领域和社会领域的内容都可以整合进STS课程。教师在教学过程中，应该根据教材及学生实际情况有所选择，通过设计主题的方式来确定具体的学习领域。