大概念下“空氣”單元作業(yè)的設計

〔摘""要〕"《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出，以核心素養(yǎng)為導向，以大概念為統(tǒng)領，整合教材資源與情境，重組教學內(nèi)容，設計大單元教學。作業(yè)設計作為教學的重要組成部分，在大概念統(tǒng)領下的大單元教學中，以單元為單位設計作業(yè)也受到了廣泛關注。通過整合單元知識點，圍繞大概念設計多元作業(yè)任務，使學生理解知識點的內(nèi)在聯(lián)系，從多維度培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)?；诖耍疚囊浴翱諝狻眴卧獮槔?，闡述了小學科學如何在大概念下設計與實施單元作業(yè)?！碴P鍵詞〕"小學科學；單元作業(yè)；大概念《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）強調(diào)核心素養(yǎng)培育和大單元教學，大概念成為單元知識網(wǎng)絡的核心樞紐。基于大概念設計小學科學單元作業(yè)能夠?qū)⒘闵⒌目茖W知識有機整合，構建起層次分明、邏輯連貫的知識體系。有助于深化學生對科學知識的理解與掌握，促進學生科學思維的發(fā)展、探究能力的提升以及科學態(tài)度與責任意識的養(yǎng)成，從而為小學科學教育注入新的活力與內(nèi)涵，開啟科學素養(yǎng)培育的新征程。一、剖析教材，提煉出單元大概念教材是知識傳承與能力培養(yǎng)的重要載體。在單元作業(yè)設計中，基于教材提煉單元大概念至關重要。教師要深入剖析教材，深度挖掘各知識點間的隱性聯(lián)系，從而提煉出單元大概念，以此來整合碎片化的知識信息，構建起具有內(nèi)在邏輯的、連貫的知識框架，引導學生在完成作業(yè)的過程中從宏觀層面把握學科本質(zhì)，為學生高階思維的形成和核心素養(yǎng)的發(fā)展開辟路徑。以“空氣”單元為例，本單元分為8個小節(jié)。第1小節(jié)為《感受空氣》，讓學生通過觀察生活中風吹樹葉動、氣球鼓起等現(xiàn)象，直接感知空氣的存在，通過用手扇風感受空氣的流動，進而初步認識到空氣是無色、無味、無形卻真實存在于人們生活中的氣體。第2小節(jié)為《空氣能占據(jù)空間嗎》，通過用注射器抽取一定量的空氣后堵住出口，按壓活塞發(fā)現(xiàn)空氣占據(jù)注射器內(nèi)部空間導致活塞難以推進等實驗現(xiàn)象，讓學生認識到空氣能占據(jù)一定空間，直觀理解空氣這一物質(zhì)的空間占有屬性。第3小節(jié)為《壓縮空氣》，通過讓學生使用注射器壓縮空氣并感受壓力變化，對比壓縮水等液體的不同結果，觀察被壓縮的空氣在特定裝置中釋放時產(chǎn)生的作用，使學生知道空氣可以被壓縮。第4小節(jié)為《空氣有質(zhì)量嗎》，引導學生利用簡易天平探究發(fā)現(xiàn)空氣具有質(zhì)量，使學生認識到空氣雖然質(zhì)量相對微小，但確實具有質(zhì)量這一特性。第5小節(jié)為《一袋空氣的質(zhì)量是多少》，引導學生先思考如何測量一袋空氣的質(zhì)量，并選擇合適的測量工具進行測量，設計實驗步驟先測量容器質(zhì)量，再將一定量的空氣裝入容器后測量總質(zhì)量，通過差值計算一袋空氣的質(zhì)量。第6小節(jié)為《我們來做“熱氣球”》，通過提供塑料袋、蠟燭、支架等材料，讓學生親手制作簡易“熱氣球”模型，觀察點燃蠟燭后袋內(nèi)空氣受熱上升帶動“熱氣球”上升的現(xiàn)象，引導學生思考空氣受熱膨脹、密度變小從而上升的原理，第7小節(jié)為《風的成因》，通過風箱模型、拉動活塞實驗、點燃蠟燭觀察紙條煙霧流動，讓學生感受風箱內(nèi)部空氣流動變化，類比自然界中風的形成原理，使學生明白空氣流動形成風的原理。第8小節(jié)《空氣和我們的生活》，重點講述空氣在呼吸、燃燒、天氣變化等方面的重要作用，使學生全面認識空氣在維持生命、推動物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換以及塑造地球氣候等多方面的意義。由此，教師可以提煉出本單元的單元大概念為“空氣是廣泛存在于自然環(huán)境中的物質(zhì)，具有空間、質(zhì)量、可壓縮、受熱膨脹等物理特性，與生命活動、物質(zhì)變化、風的形成、天氣變化等緊密相連”。學生通過對空氣的探究學習，能夠理解物質(zhì)的性質(zhì)及其在生態(tài)系統(tǒng)和自然環(huán)境中的重要作用，掌握科學探究的方法與思維，提升對自然世界的認知與理解水平。二、解讀課標，確定素養(yǎng)培育目標新課標強調(diào)，科學課程旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任等幾個維度。教師需要精準把握新課標關于核心素養(yǎng)的培育要求，據(jù)此確立明確且具有高度指向性的素養(yǎng)培育目標。在設計作業(yè)時，應緊密圍繞學生核心素養(yǎng)形成的軸心，將抽象的課標理念轉(zhuǎn)化為具體的、可操作的作業(yè)內(nèi)容，切實推動學生從知識的被動接收者向素養(yǎng)的主動建構者轉(zhuǎn)變。在“空氣”的單元作業(yè)設計中，教師可以從核心素養(yǎng)的四個維度出發(fā)，確立如下素養(yǎng)培育目標。在科學觀念方面，引導學生在作業(yè)中構建全面且深入的空氣概念體系，深入理解空氣有質(zhì)量、可壓縮、占據(jù)空間的物理性質(zhì)，及其在生命活動、自然現(xiàn)象和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的關鍵作用。在科學思維方面，在作業(yè)中培養(yǎng)學生運用邏輯推理、對比分析、模型構建等思維方法，提升學生的抽象思維與系統(tǒng)思維能力，使其能夠?qū)W會從多個角度思考問題。在探究實踐方面，提升學生的動手操作能力、問題解決能力以及創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)學生在科學探究過程中的合作精神與科學態(tài)度。在態(tài)度責任方面，激發(fā)學生對空氣的好奇心與求知欲，培養(yǎng)學生在面對復雜的作業(yè)難題時保持堅忍不拔的毅力與勇于探索的精神以及尊重科學事實的態(tài)度，使學生認識到空氣的質(zhì)量與人類健康、生態(tài)平衡息息相關，增強其對保護空氣資源、保護環(huán)境的責任感。三、整合教材，設計多元作業(yè)任務教材整合能夠打破章節(jié)的限制，以大概念為統(tǒng)領梳理知識脈絡，挖掘知識間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，將碎片化的知識點凝聚為有機整體。在單元作業(yè)設計中，教師需要整合教材，設計多元作業(yè)任務。在“空氣”的單元作業(yè)設計中，教師可以設計如下作業(yè)任務。作業(yè)一：生活中的“空氣”觀察報告。教師整合第1節(jié)《感受空氣》和第8節(jié)《空氣和我們的生活》，設計一份觀察類作業(yè)。要求學生觀察并記錄日常生活中至少五種與空氣相關的現(xiàn)象，如放風箏時風箏依靠風力升空、汽車輪胎充氣后變硬、空調(diào)運行時調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度改變空氣熱狀態(tài)等。針對每一種現(xiàn)象，鼓勵學生運用所學知識進行分析，進一步深入了解空氣在其中所起的作用。最后總結這些現(xiàn)象并以圖文并茂的形式完成觀察報告。通過觀察現(xiàn)象，分析空氣在不同現(xiàn)象中的作用機制，用簡潔明了的文字總結空氣作為一種無處不在且至關重要的物質(zhì)，如何深刻地影響著人們生活的方方面面，以此來提升學生的科學觀察能力、知識整合能力、邏輯思維能力以及書面表達與可視化呈現(xiàn)能力，促進學生對“空氣”這一單元知識點的深度理解與綜合運用。作業(yè)二：空氣占據(jù)空間與壓縮實驗。教師整合第2節(jié)《空氣能占據(jù)空間嗎》和第3節(jié)《壓縮空氣》，要求學生自主設計并完成一系列實驗，深入探究空氣占據(jù)空間以及可壓縮的特性。鼓勵學生利用日常生活中的塑料瓶、吸管、氣球、注射器等材料，設計至少兩個不同的實驗來證明空氣能占據(jù)空間，詳細記錄實驗步驟、實驗現(xiàn)象以及對結果的分析。如設計“會吸水的瓶子”實驗，將燃燒的紙條放入瓶口倒置在水中，觀察水進入瓶子的情況，分析空氣受熱排出后被水占據(jù)空間的原理；又如設計“氣球在瓶內(nèi)的變化”實驗，將氣球置于瓶口并拉伸一部分進入瓶內(nèi)，嘗試向氣球吹氣，觀察氣球在瓶內(nèi)難以吹大的現(xiàn)象并解釋原因。針對空氣的壓縮性，鼓勵學生設計對比實驗，探究在不同壓力條件下空氣壓縮的程度。如，使用不同規(guī)格的注射器分別抽取相同體積的空氣，然后用不同大小的力推動活塞，記錄空氣體積的變化數(shù)據(jù)，并思考壓縮空氣在生活中的應用實例，如打氣筒、空氣彈簧等，分析這些應用是如何利用壓縮空氣的特性來實現(xiàn)其功能的。最后要求學生總結實驗過程中所學到的關于空氣占據(jù)空間和壓縮特性的知識，以實驗報告的形式呈現(xiàn)，包括實驗目的、實驗材料、實驗步驟、實驗結果、結論以及對實驗的反思等，以此來培養(yǎng)學生的動手實踐能力、科學探究思維以及對知識的深度理解與應用能力。作業(yè)三：空氣的質(zhì)量探究。教師整合第4節(jié)《空氣有質(zhì)量嗎》和第5節(jié)《一袋空氣的質(zhì)量是多少》，要求學生回顧課上探究空氣質(zhì)量的實驗方法與原理，并自行設計一個更為精確的測量方案。在實驗過程中，詳細記錄所使用的測量工具，如高精度電子天平、密封良好的容器等，以及測量步驟，包括如何獲取一袋純凈的空氣、如何避免其他因素對測量結果的干擾等。最后要求學生以報告的形式呈現(xiàn)作業(yè)成果，內(nèi)容涵蓋實驗目的、實驗設計、數(shù)據(jù)處理、結果討論以及對空氣質(zhì)量概念更深層次的理解與感悟。通過這一作業(yè)，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、數(shù)據(jù)處理能力以及對科學探究的深入理解與實踐能力。作業(yè)四：熱空氣與風的形成。教師整合第6節(jié)《我們來做“熱氣球”》和第7節(jié)《風的成因》，鼓勵學生利用家中的簡易材料，如塑料袋、蠟燭、輕紙條等，制作一個簡易“熱氣球”模型，并進行放飛實驗。在實驗過程中，仔細觀察“熱氣球”從點燃蠟燭加熱空氣到上升的全過程，記錄不同階段“熱氣球”的運動情況。同時鼓勵學生制作一個簡易的風箱模型。準備一個長方形紙盒，在紙盒的一側開一個大洞作為進風口，在頂部開一個小口作為出風口，在紙盒內(nèi)部靠近進風口處放置一支蠟燭。點燃蠟燭后，觀察進風口和出風口處輕紙條或煙霧的飄動方向和速度，以此來分析空氣的流動路徑和風的形成過程。改變蠟燭的位置或數(shù)量，再次觀察風的變化情況，記錄相關數(shù)據(jù)。四、多維評價，踐行“教—學—評”一體化新課標重視培養(yǎng)教師的“教—學—評”一體化意識，要求教師將教學評價融入教學的全過程，實現(xiàn)以評促教，以評促學。作業(yè)評價本身作為一種評價方式，具有其特殊性，不僅能夠診斷學生的學習效果，還能夠鞏固學生的知識掌握程度。在“空氣”的單元作業(yè)設計中，教師要踐行“教—學—評”一體化，分別對四項作業(yè)任務中學生的完成情況展開評價，評價學生的作業(yè)完成度以及素養(yǎng)水平，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，及時給予學生指導。如在作業(yè)一中，教師可以通過分析學生的觀察報告，了解學生的作業(yè)表現(xiàn)，評價學生書寫的報告要素是否齊全、語言是否科學準確等等，并對報告進行全面分析，了解學生的素質(zhì)表現(xiàn)，對其展開評價。如，在科學觀念維度，評價學生對空氣的性質(zhì)及其在生活中的作用的闡述是否準確全面，判斷學生對相關科學概念的理解深度與應用能力。在科學思維方面，考查學生分析現(xiàn)象時邏輯的嚴密性，評估其邏輯思維與推理能力的運用水平。在探究實踐方面，關注學生觀察過程的細致性與記錄的