小学科学课程大单元教学的开发课题研究报告

《小学科学课程大单元教学的开发》结题研究报告广州市越秀区旧部前小学李昕引言在小学科学新课程标准中提到，“小学科学课程是一门综合性课程。理解自然现象和解决实际问题需要综合运用不同领域的知识和方法”。目前小学科学课教材都是以单元形式进行编排，但以主题组织单元内容，构成单元的各课之间逻辑关系并不紧密，内容显得松散甚至随意；各课中的内容虽有自己的逻辑关联，但逻辑递进关系体现不够，深入探究的设计较缺乏。与此同时，无论使用何种版本的教材，在教材的使用过程中，会受到地域、天气、生源等因素的影响，所以在实际教学中教师可以根据教学大纲的要求，对教材进行灵活的处理，大胆精简，巧妙地改编，抽取其重点与密切相关的探究内容构建“大单元”的教学理念。“大单元”教学，从学科单元总体知识体系的系统性及整体性出发的科学探究，区别于单课教学和单个知识的施教的教授方式,是一种创新的教学方式。鉴于目前“大单元”教学资源的缺乏，的开发研究能充分挖掘科学教育的资源，探索在小学开展科学教育，提高学生科学素养和创新能力的有效方法途径。探索以“大单元”教学理念为载体的提高学生科学素养的特色教改之路。本课题研究基于校内资源、科普活动、校外资源、媒体与网络、学校特色等多个维度开发了科学综合性活动、网站资源、多媒体资料、课程等不同形式和类别的多个小学科学课程大单元教学的参考资源，并在课题承担单位学校及另外4所小学的科学课上进行了有效的实施，受到任课老师和学校的认可，学生的喜爱。主要研究目标与内容一、小学科学课程应用大单元教学的意义“大单元”教学从学科单元总体知识体系的系统性及整体性出发的科学探究，区别于单课教学和单个知识的施教的教授方式,是一种创新的教学方式。其基本要素包含：一是以学生为主体，结合地域、校情等多个条件为基础；二是以教师为主导；三是以提高学生科学素养为目的，培养学生的创新精神和实践能力。它从单元整体目标出发，围绕着一个主题，对每个课时及课型依据学生的实际学习能力，进行更合理的重整后设计的教学过程。它与以往的教学设计不同，单元教学更注重单元的整体性，以及单元内各部分之间的相互联系，课与课之间相互连接、互为支撑，使学生的学习更加整体化以及系统化。科学课堂是一个让学生对庞大的，复杂的科学知识体系，用科学探究的方法进行学习的一个过程。运用大单元教学更有实效地让学生按照科学探究的方法进行学习，除了培养学生的各种科学技能之外，更有利于学生对科学知识进行一个系统的学习及梳理，明白知识之间的联系，使学生掌握的科学知识更完整、更丰富。正如前人所研，“大单元”教学使课堂具有更有效的目标，“大单元”教学极具开放性，其综合性学习的特点突出，与当前提出的培育学生发展核心素养相吻合，更适合学生的认知及发展规律。它不仅具有理论意义，也具有现实意义。而且小学科学课程“大单元”教学，在更新教师的教学观念、改变学生学习的方式和教师的教学方式、拓宽科学课程资源、发展学生科学的学科思维能力和实践能力等方面也具有实践意义，同时提高了孩子学习科学，探究科学的兴趣。应用大单元教学的模式，在现有的学科框架下进行整合，在可能的情况下，沟通本来相对独立的学科，向学生呈现一个相对完整的认知视界，让学生得到围绕一个主题开展跨领域的学习和探究活动的机会，从而使学生加深对知识的理解水平，发展技能的运用水平，促进学生全面、整体地发展，保持并提高学校科学教育的质量，促进学生多方面科学素养的提高等问题。基于学校特色资源，运用大单元教学理念，开发科学实践资源。大单元教学可以使学生从宏观上把握知识的整体结构及其内在的规律，提高学生的思维品质和探究学习能力，同时又有利于“过程与方法、情感态度与价值观”教学目标达成的一种高效课堂。大单元是建立在现行教学基础上的一种教学形式，是一种创新，它既着眼于学生主体能动发展，又注意学科学习的规律性，在此过程中引导学生形成单元学习的探究理念，培养创新意识提高实践能力，使学生成长为具有终身学习能力和创造能力的人才。大单元教学对学生探究性学习有着十分重要的作用。大单元教学不断促进学生建构新的认知理念。通过多角度整合提问和开放新问题启发学生的思维，提高探究能力。大单元教学引导学生站在更高位置上学习，开拓视野，培养创新意识与实践能力方面你有着重要的作用。从原有知识经验进行建构，到激发探究欲望，引领学生积极投身实践活动，进行自主探究，享受发现的快乐。通过探究，帮助学生开启科学思维，培养知识迁移能力和问题解决能力，增加了学习中的自我反思和自我评价。二、基于大单元教学理念下的小学科学实践活动资源的开发（一）、现状由于长期受应试教育的影响，知识本位、教材本位的教育意识在教师教学理念中起着支配作用，而敢于创新地跳出课本，甚至超越课堂之外的单元重组意识的推广也受到了一定的限制。因此，与发达国家相比，我国学生普遍存在着科学素养较差，技术能力、创造能力和实践动手能力较弱的弊端。全面推行素质教育是基础教育的重要任务，提高学生科学素养是基础教育改革的重大措施。通过大单元教学并以此理念引领下的科学实践活动资源的开发不仅有利于培养孩子的创新意识提高实践能力，使学生成长为具有终身学习能力和创造能力的人才，而且对于全面提高学生素质，推进学校素质教育有着积极的作用。但目前除教师根据教学大纲对课程进行有效的整合外，对于小学科学课程大单元教学的资源开发较为欠缺。在本课题研究过程中，课题组基于校情、学情及社会因素等开发小学科学实践活动学习资源，应用于科学课程大单元教学中，探索一条有效提高学生科学素养及综合能力的新途径，同时为众兄弟学校提供可借鉴的资源素材。（二）、基于大单元教学理念下的小学科学实践活动资源的开发1、基于校内资源基础上的开发，应用于大单元教学校园环境和学校的一些活动场所、设施等都是实施科学课程的有效资源。我们可充分利用校园环境中与科学有关的资源，让校园成为科学学习的大课堂。同时，可合理规划、利用各类资源，建立校园科学学习中心，如校园气象站、校园种植园、校园养殖场、校园科普宣传区、校园科学活动区、校园探索实验区等，让这些资源为学生理解科学概念、进行科学探究和运用知识解决实际问题服务。在本课题研究期间，笔者与课题组成员一起开发“走进生物园”系列小学科学大单元教学课程资源。它根据科学新课标内容，结合科学教学活动中的大单元教学1-6年级学生不同年龄及知识特点，进行设计，涵盖了小学不同年级学生的梯级科学探究系列活动。该资源的开发包含了生命科学领域动、植物单元内容的学习；地球与宇宙领域地球科学单元相关科学大单元教学资源。“走进生物园”科学大单元学习资源，根据学生的年龄特点和知识结构情况进行安排。活动按照低中高年级分成了三个部分进行设计，旨在引导孩子通过身边的生物园，进行动植物的实地观察，种植，实验。学习有关动植物的相关知识，学会看地图，了解生物多样性，关注身边的小动物，保护身边的环境。整个活动从低年级的“认识动植物”——中年级的“发现生物园”——高年级“完善，改造生物园”这一主线进行，包括了以下活动：低年级：植物“宝”中寻，小蝌蚪找妈妈，种植观察中年级：地图寻宝，动植物大“ＰＫ”高年级：鸟类大搜查，完善生物园地图活动安排关注学生的年龄特点，知识层面，兴趣爱好，使活动既有趣，又有亲身体验的机会。我们依托新课标所需学生掌握的知识点，以此所展开的科学探究活动，大单元教学活动在本综合活动能达成很好的效果（详见《走进生物园》课程）。本资源开发我们还作为一个课题申报了广州市教育局的科普研究项目，获得了专家的认同，并顺利结题（见结题证书）。2、基于大单元教学的年级科普活动资源开发小学科学课程内容包含物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域。从这四个领域中选择适合小学生学习的18个主要概念，其中，物质科学领域6个，生命科学领域6个，地球与宇宙科学领域3个，技术与工程领域3个。基于目前使用的《科学》课本的大单元教学活动开发的科学学习资源活动应用单元综合性单元教学活动开发学习目标与能力培养声音单元我的乐器，我做主1声音因物体振动而产生；2"尝试让各种物体发出声音，感知声音高低和强弱的变化观察物体发出声音时伴随着物体的振动，了解声音产生的原因；3设计实验，尝试用弦线、皮筋、直尺等物品产生不同高低和强弱的声音。重力单元飞天鸡蛋1力作用于物体，可以改变物体的形状和运动状态；2设计与实验动手能力。浮力单元造小船1观察常见材料的漂浮能力；2设计与实验动手能力。光学单元比比谁的蛋先煮熟1观察光的行进，以及光的直线传播与反射。2设计与实验动手能力。框架单元搭建报纸屋（塔、桥）1认识到材料具有一定的性能；2设计与制作，培养创新精神。天文单元构建我的宇宙基地1知道太阳系及宇宙中一些星座的基本概况；2知道地球是人类应当珍惜的家园。3设计与制作，培养创新精神。这些基于大单元教学开发年级科普活动，是教学的辅助与补充，它注重学习内容与已有经验的结合、动手与动脑的结合、书本知识学习与社会实践的结合、理解自然与解决问题的结合、着力提高学生的综合能力，促进学生的全面发展。从学生熟悉的日常生活出发，通过学生亲身经历动手动脑等实践活动，了解科学探究的具体方法和技能，理解基本的科学知识，发现和提出生活实际中的简单科学问题，并尝试用科学方法和科学知识予以解决，在实践中体验和积累认知世界的经验，提高科学能力，培养科学态度，学习与同伴的交流、交往与合作。同时孩子往往对课外的活动更感兴趣，为他们科学素养的初步培养和持续发展奠定良好的基础，激发学生对科学的兴趣和向往。3、基于校外资源的大单元教学的开发新版《义务教育小学科学课程标准》指出“因地制宜设立定点、定时、定人的科学教育基地，便于学生在课程实施过程中进行参观和学习，还要利用学校周围的自然资源和社会资源，如公园、田野、山林、自然水域、矿山等，以补充校内资源的不足。”校外资源包括人脉资源与地域资源在本课题研究的前期阶段，我校利用周边社区环境，地域特色，人脉资源等开展基于校外资源的大单元教学的开发。如笔者所在学校周边为食品批发集散地，开展相关的食品安全科学探究活动；毗邻珠江，开展相关的珠江水质的科学探究活动，垃圾分类探究活动。利用周边基于校外资源的科研院校单位：这是一种综合性的学习，对学生而言能发展其综合能力。而这种创新课题式的单元学习的开发是科学课堂的延伸。在近10年间我们基于校外资源带领学生开展了多个创新科技活动（见《旧部前小学历届科技创新作品》）。我们把这些科技活动整理成适用于大单元科学课堂常规的主题资源活动。孩子们在老师的指导下分小组开展或模仿开展这些综合性的科学研究活动，成效显著。适用单元探究活动实施策略资源来源光学单元让虫虫落入“色”“味”陷阱——利用色光和气味引诱贮藏害虫的研究小组合作研究、实验社区周边环境特点生物与环境关系重觅都市“萤”光——对广州地区萤火虫生存情况的研究小组合作研究、实验学校生物园、家长资源声音单元蘑菇吸引的猜想——对菌类内部结构吸音情况的研究小组合作研究、实验校外资源技术与工程利用植绥螨科种类螨虫“打造”放心草莓小组合作研究、实验校外科普基地资源社会科学单元小眼睛看网络语言——对网络流行语言的调查研究调查问卷数据分析校外资源植物单元利用本土植物打造花城名片——对广州自然花卉景观旅游资源的调查研究实地考察资料收集地域特色资源生物与环境光学单元解密“风水”鱼池——利用led有色光源促进水生生物生长影响的研究实验数据分析家长资源食品安全单元食品安全社区科学普及活动科普宣传实践动手社区周边环境特点4、基于媒体与网络的科学课程大单元教学的开发科学知识日新月异，报纸杂志、电视广播和网络等媒体，常常可以提供很多贴近时代、贴近生活、有意义的科学议题。课题组成员收集并对这些专题节目进行归类或剪接用于科学课堂大单元教学。bbc公司科学专辑影片应用于科学课程大单元教学可应用领域影片名称物质科学BBC视野系列之超大质量黑洞(1集).超自然力量(6集)光之舞（4集）生命科学昆虫帝国(6集)古代启示录(4集)Camera.动物摄影机,又名窥探生物(3集)动物奥运会(1集).人类起源,又名从猿到人(3集)亚马逊深渊(5集)WalkingwithDinosaursSpecial-SeaMonsters.与恐龙同行特辑-海底霸王(3集)脑海漫游(6集)五官奥妙(4集)哺乳类全传(11集)植物私生活(6集)生命之源(12集)withDinosaurs.与恐龙同行(7集)BBCAWalkingwithDinosaursSpecial-LandofGiants-TheGiantClaw.巨龙国度(1集)与猛兽同行(6集)withCavemen.与远古人同行(4集)灵趣自然(6集)Specials野生动物特辑(13集)LifeOfBirds.飞禽传(10集)BBCTheHumanAnimal.人与动物(6集)人体漫游(8集)聪明的海豚(1集)现代恐龙(3集)BBCElephantDiaries.孤儿象日记簿(3集)野生生物绝妙瞬间(1集)BBCHorizon:KillerAlgae.地平线:杀手海藻(1集)BBCHorizon:TheSecretLifeOfCaves.地平线:洞穴隐秘生物(1集)生命之旅(5集)虎的王国(6集)消逝的生物(6集)intheUndergrowth2022.灌丛下的生命(5集)BBCLifeonearth.生命的进化(15集)BBCHorizon:TheMysteryOfTheJurassic.侏罗纪之谜(1集)BBCHorizon:ExtremeDinosaurs.地平线:巨龙的奥秘(1集)BBCHorizon:,WarriorOrWimp.地平线:霸王龙,勇士或懦夫(1集)BBCHorizon:TheMissingLink.进化缺环(1集)人类感官(3集)地球与宇宙科学Story.地球形成的故事(8集)地球水之旅(1集)BBC-Horizon:Saturn-LordOfTheRings.视野：土星(1集)Earth.地球(5集)星际漫游(2集).宇宙无限(6集)太空竞赛(4集)大地的声音(3集)Hawking'sUniverse.霍金的宇宙(6集)日月星宿(8集)活力星球(13集)天有风云(4集)变化的每一天庞贝古城-最后的一天(1集)BBCHorizon:TheDayTheEarthNearlyDied地平线:地球劫难日(1集)海底之旅(6集).丛林探险(3集)技术与工程.金字塔(1集)复制新人类(4集)BBCHorizon:CloningTheFirstHuman.地平线:克隆人的诞生(1集)在网站方面“网易公开课堂”，“果壳网”，“科学松鼠会”等优秀的科普网站，我校也搭建了相关的校园科学学习网站。同时中央10台科教频道的《》、《》、《》和《我爱发明》等节目也可在此开发小学科学大单元教学的资源。在当今这一互联网及媒体飞速发展的时代，它们已经深入到日常生活的各个方面，网络资源以其信息的丰富性、生动性、直观性和便捷性很好地弥补了现实教学的一些不足。但需要指出的是，由于课堂时间有限，在使用该资源进行教学时需要对其做好剪接，使其指向性更为清晰。其他的片段可以作为学生课外学习资料补充。与此同时，由于现在网络充斥着太多的伪科学信息，对于小学生来说，其对信息正确性的辨析能力较弱，因此对于基于媒体与网络的科学课程大单元教学资源，更需要老师做好相应的处理和引导。5、基于学校特色传统科技项目的科学课程大单元教学开发本课题承担单位广州市越秀区旧部前小学是首批全国科技体育传统校，全省首批科学教育特色学校。科技创新，航模制作，电脑机器人制作等项目是学校的传统品牌科技项目。2022年起，随着创客教育，stem教育在校园科普活动的深入推广。我校基于这些素材相应开发了一些课程资源应用于科学课程的大单元教学中。应用单元课程资源力学单元旧部前小学创意搭建课程电学单元“秀创空间”旧部前小学Stem课程技术与工程旧部前小学科技校本课程航空航海模型制造课程科技创新课程电脑机器人课程三、实施成效及推广（一）、实施成效小学科学课程是一门综合性课程。理解自然现象和解决实际问题需要综合运用不同领域的知识和方法。小学科学课程针对学生身边的现象，从物质科学、生命科学、地球和宇宙科学、技术与工程四个领域，综合呈现科学知识和科学方法，强调这四个领域知识之间的相互渗透和相互联系，注重自然世界的整体性，发挥不同知识领域的教育功能和思维培养功能；注重学习内容与已有经验的结合、动手与动脑的结合、书本知识学习与社会实践的结合、理解自然与解决问题的结合、着力提高学生的综合能力；强调科学课程与并行开设的语文、数学等课程相互渗透，促进学生的全面发展。小学科学课程实施的主要形式是探究活动。新颁布的《小学科学新课程标准》对小学阶段的科学课，主要划分为物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域，同时描述了在这四个领域中，不同学段学生所需掌握的科学知识目标。小学科学的大单元教学是一个从单元整体目标出发，围绕着一个主题，对每个课时及课型依据学生的实际学习能力，进行更合理的重整后设计的教学过程。它与以往的教学设计不同，单元教学更注重单元的整体性，以及单元内各部分之间的相互联系，课与课之间相互连接、互为支撑，使学生的学习更加整体化以及系统化。同时它也是科学的综合性学习，应用大单元的教学中更有实效地让学生按照科学探究的方法进行学习，除了培养学生的各种科学技能之外，更有利于学生对科学知识进行一个系统的学习及梳理，明白知识之间的联系，使学生掌握的科学知识更完整、更丰富。应用大单元教学，在更新教师的教学观念、改变学生学习的方式和教师的教学方式、拓宽科学课程资源、发展学生科学的学科思维能力和实践能力等方面也具有实践意义。根据大单元的教学理念，通过在网络上搜索到相关的“单元教学研究”资料来看，在小学科学学科里对单元知识进行规划教学研究的还是比较少，正处在一个初级的起步阶段。相对应的教学资源开发就更为缺乏了，而本课题研究小组，在为期两年的课题研究中，基于校内资源、科普活动、校外资源、媒体与网络、学校特色等多个维度开发了多个大单元教学资源并在科学课堂上进行了有效的实施。大单元领域学段科学知识目标已开发的教学资源物质科学1～2年级描述常见物体的基本特征；辨别生活中常见的材料；知道常见的力。《造小船》3～4年级测量、描述物体的特征和材料的性能；描述物体的运动，认识力的作用；了解不同形式的能量。《我的乐器，我做主》5～6年级初步了解常见的物质的变化(知道不同能量之间的转换'《飞天鸡蛋》、《谁的蛋先煮熟》、“基于校外资源开发的科学探究资源包”生命科学1～2年级认识周边常见的动物和植物，能简单描述其外部主要特征。《走进生物园》3～4年级初步了解植物体和动物体的主要组成部分，知道动植物的生命周期；初步了解动物和植物都能产生后代，使其世代相传；能根据有关特征对生物进行简单分类；初步认识人体的主要生命活动。《走进生物园》5～6年级初步认识人体的主要生命活动和人体健康；初步了解动物与植物之间的相互关系；了解生物的生存条件和生物的多样性。《走进生物园》“基于校外资源开发的科学探究资源包”地球与宇宙科学1～2年级知道与太阳、月球相关的一些自然现象；知道天气、土壤等对植物和人类生活的影响。《走进生物园》3～4年级知道太阳、地球、月球的运动特征，知道与它们有关的一些自然现象是有规律的；初步了解地球上大气、水、土壤、岩石的基本状况；初步认识大自然为人类生存提供了各种自然资源和能源，以及大自然中的一些自然灾害。《走进生物园》5～6年级知道太阳系及宇宙中一些星座的基本概况，知道昼夜交替、四季变化分别与地球自转和公转有关；初步了解地球上一些与大气运动、水循环、地壳运动有关的自然现象的成因；认识人类与自然资源和能源的关系，知道地球是人类应当珍惜的家园。《走进生物园》“构建我的宇宙基地”技术与工程1～2年级认识身边的人工世界；了解常见的工具，知道简单工具的功能和使用方法；利用身边可制作加工的材料和简单工具动手完成简单的任务。《造小船》、《航空航海模型制造》3～4年级知道人工世界是设计和制造出来的，意识到使用工具可以更加精确、便利、快捷；知道设计包括一系列步骤，完成一项工程设计需要分工与合作，需要考虑很多因素，任何设计都受到一定的条件制约。《我的乐器，我做主》、《创意搭建课程》、《Stem课程》、《航空航海模型制造》、《科