大概念下“空气”单元作业的设计

〔摘""要〕"《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出，以核心素养为导向，以大概念为统领，整合教材资源与情境，重组教学内容，设计大单元教学。作业设计作为教学的重要组成部分，在大概念统领下的大单元教学中，以单元为单位设计作业也受到了广泛关注。通过整合单元知识点，围绕大概念设计多元作业任务，使学生理解知识点的内在联系，从多维度培养学生的核心素养。基于此，本文以“空气”单元为例，阐述了小学科学如何在大概念下设计与实施单元作业。〔关键词〕"小学科学；单元作业；大概念《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）强调核心素养培育和大单元教学，大概念成为单元知识网络的核心枢纽。基于大概念设计小学科学单元作业能够将零散的科学知识有机整合，构建起层次分明、逻辑连贯的知识体系。有助于深化学生对科学知识的理解与掌握，促进学生科学思维的发展、探究能力的提升以及科学态度与责任意识的养成，从而为小学科学教育注入新的活力与内涵，开启科学素养培育的新征程。一、剖析教材，提炼出单元大概念教材是知识传承与能力培养的重要载体。在单元作业设计中，基于教材提炼单元大概念至关重要。教师要深入剖析教材，深度挖掘各知识点间的隐性联系，从而提炼出单元大概念，以此来整合碎片化的知识信息，构建起具有内在逻辑的、连贯的知识框架，引导学生在完成作业的过程中从宏观层面把握学科本质，为学生高阶思维的形成和核心素养的发展开辟路径。以“空气”单元为例，本单元分为8个小节。第1小节为《感受空气》，让学生通过观察生活中风吹树叶动、气球鼓起等现象，直接感知空气的存在，通过用手扇风感受空气的流动，进而初步认识到空气是无色、无味、无形却真实存在于人们生活中的气体。第2小节为《空气能占据空间吗》，通过用注射器抽取一定量的空气后堵住出口，按压活塞发现空气占据注射器内部空间导致活塞难以推进等实验现象，让学生认识到空气能占据一定空间，直观理解空气这一物质的空间占有属性。第3小节为《压缩空气》，通过让学生使用注射器压缩空气并感受压力变化，对比压缩水等液体的不同结果，观察被压缩的空气在特定装置中释放时产生的作用，使学生知道空气可以被压缩。第4小节为《空气有质量吗》，引导学生利用简易天平探究发现空气具有质量，使学生认识到空气虽然质量相对微小，但确实具有质量这一特性。第5小节为《一袋空气的质量是多少》，引导学生先思考如何测量一袋空气的质量，并选择合适的测量工具进行测量，设计实验步骤先测量容器质量，再将一定量的空气装入容器后测量总质量，通过差值计算一袋空气的质量。第6小节为《我们来做“热气球”》，通过提供塑料袋、蜡烛、支架等材料，让学生亲手制作简易“热气球”模型，观察点燃蜡烛后袋内空气受热上升带动“热气球”上升的现象，引导学生思考空气受热膨胀、密度变小从而上升的原理，第7小节为《风的成因》，通过风箱模型、拉动活塞实验、点燃蜡烛观察纸条烟雾流动，让学生感受风箱内部空气流动变化，类比自然界中风的形成原理，使学生明白空气流动形成风的原理。第8小节《空气和我们的生活》，重点讲述空气在呼吸、燃烧、天气变化等方面的重要作用，使学生全面认识空气在维持生命、推动物质能量转换以及塑造地球气候等多方面的意义。由此，教师可以提炼出本单元的单元大概念为“空气是广泛存在于自然环境中的物质，具有空间、质量、可压缩、受热膨胀等物理特性，与生命活动、物质变化、风的形成、天气变化等紧密相连”。学生通过对空气的探究学习，能够理解物质的性质及其在生态系统和自然环境中的重要作用，掌握科学探究的方法与思维，提升对自然世界的认知与理解水平。二、解读课标，确定素养培育目标新课标强调，科学课程旨在培养学生的核心素养，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等几个维度。教师需要精准把握新课标关于核心素养的培育要求，据此确立明确且具有高度指向性的素养培育目标。在设计作业时，应紧密围绕学生核心素养形成的轴心，将抽象的课标理念转化为具体的、可操作的作业内容，切实推动学生从知识的被动接收者向素养的主动建构者转变。在“空气”的单元作业设计中，教师可以从核心素养的四个维度出发，确立如下素养培育目标。在科学观念方面，引导学生在作业中构建全面且深入的空气概念体系，深入理解空气有质量、可压缩、占据空间的物理性质，及其在生命活动、自然现象和物质转化过程中的关键作用。在科学思维方面，在作业中培养学生运用逻辑推理、对比分析、模型构建等思维方法，提升学生的抽象思维与系统思维能力，使其能够学会从多个角度思考问题。在探究实践方面，提升学生的动手操作能力、问题解决能力以及创新实践能力，培养学生在科学探究过程中的合作精神与科学态度。在态度责任方面，激发学生对空气的好奇心与求知欲，培养学生在面对复杂的作业难题时保持坚忍不拔的毅力与勇于探索的精神以及尊重科学事实的态度，使学生认识到空气的质量与人类健康、生态平衡息息相关，增强其对保护空气资源、保护环境的责任感。三、整合教材，设计多元作业任务教材整合能够打破章节的限制，以大概念为统领梳理知识脉络，挖掘知识间的内在逻辑联系，将碎片化的知识点凝聚为有机整体。在单元作业设计中，教师需要整合教材，设计多元作业任务。在“空气”的单元作业设计中，教师可以设计如下作业任务。作业一：生活中的“空气”观察报告。教师整合第1节《感受空气》和第8节《空气和我们的生活》，设计一份观察类作业。要求学生观察并记录日常生活中至少五种与空气相关的现象，如放风筝时风筝依靠风力升空、汽车轮胎充气后变硬、空调运行时调节室内空气温度改变空气热状态等。针对每一种现象，鼓励学生运用所学知识进行分析，进一步深入了解空气在其中所起的作用。最后总结这些现象并以图文并茂的形式完成观察报告。通过观察现象，分析空气在不同现象中的作用机制，用简洁明了的文字总结空气作为一种无处不在且至关重要的物质，如何深刻地影响着人们生活的方方面面，以此来提升学生的科学观察能力、知识整合能力、逻辑思维能力以及书面表达与可视化呈现能力，促进学生对“空气”这一单元知识点的深度理解与综合运用。作业二：空气占据空间与压缩实验。教师整合第2节《空气能占据空间吗》和第3节《压缩空气》，要求学生自主设计并完成一系列实验，深入探究空气占据空间以及可压缩的特性。鼓励学生利用日常生活中的塑料瓶、吸管、气球、注射器等材料，设计至少两个不同的实验来证明空气能占据空间，详细记录实验步骤、实验现象以及对结果的分析。如设计“会吸水的瓶子”实验，将燃烧的纸条放入瓶口倒置在水中，观察水进入瓶子的情况，分析空气受热排出后被水占据空间的原理；又如设计“气球在瓶内的变化”实验，将气球置于瓶口并拉伸一部分进入瓶内，尝试向气球吹气，观察气球在瓶内难以吹大的现象并解释原因。针对空气的压缩性，鼓励学生设计对比实验，探究在不同压力条件下空气压缩的程度。如，使用不同规格的注射器分别抽取相同体积的空气，然后用不同大小的力推动活塞，记录空气体积的变化数据，并思考压缩空气在生活中的应用实例，如打气筒、空气弹簧等，分析这些应用是如何利用压缩空气的特性来实现其功能的。最后要求学生总结实验过程中所学到的关于空气占据空间和压缩特性的知识，以实验报告的形式呈现，包括实验目的、实验材料、实验步骤、实验结果、结论以及对实验的反思等，以此来培养学生的动手实践能力、科学探究思维以及对知识的深度理解与应用能力。作业三：空气的质量探究。教师整合第4节《空气有质量吗》和第5节《一袋空气的质量是多少》，要求学生回顾课上探究空气质量的实验方法与原理，并自行设计一个更为精确的测量方案。在实验过程中，详细记录所使用的测量工具，如高精度电子天平、密封良好的容器等，以及测量步骤，包括如何获取一袋纯净的空气、如何避免其他因素对测量结果的干扰等。最后要求学生以报告的形式呈现作业成果，内容涵盖实验目的、实验设计、数据处理、结果讨论以及对空气质量概念更深层次的理解与感悟。通过这一作业，培养学生严谨的科学态度、数据处理能力以及对科学探究的深入理解与实践能力。作业四：热空气与风的形成。教师整合第6节《我们来做“热气球”》和第7节《风的成因》，鼓励学生利用家中的简易材料，如塑料袋、蜡烛、轻纸条等，制作一个简易“热气球”模型，并进行放飞实验。在实验过程中，仔细观察“热气球”从点燃蜡烛加热空气到上升的全过程，记录不同阶段“热气球”的运动情况。同时鼓励学生制作一个简易的风箱模型。准备一个长方形纸盒，在纸盒的一侧开一个大洞作为进风口，在顶部开一个小口作为出风口，在纸盒内部靠近进风口处放置一支蜡烛。点燃蜡烛后，观察进风口和出风口处轻纸条或烟雾的飘动方向和速度，以此来分析空气的流动路径和风的形成过程。改变蜡烛的位置或数量，再次观察风的变化情况，记录相关数据。四、多维评价，践行“教—学—评”一体化新课标重视培养教师的“教—学—评”一体化意识，要求教师将教学评价融入教学的全过程，实现以评促教，以评促学。作业评价本身作为一种评价方式，具有其特殊性，不仅能够诊断学生的学习效果，还能够巩固学生的知识掌握程度。在“空气”的单元作业设计中，教师要践行“教—学—评”一体化，分别对四项作业任务中学生的完成情况展开评价，评价学生的作业完成度以及素养水平，以便及时发现问题，及时给予学生指导。如在作业一中，教师可以通过分析学生的观察报告，了解学生的作业表现，评价学生书写的报告要素是否齐全、语言是否科学准确等等，并对报告进行全面分析，了解学生的素质表现，对其展开评价。如，在科学观念维度，评价学生对空气的性质及其在生活中的作用的阐述是否准确全面，判断学生对相关科学概念的理解深度与应用能力。在科学思维方面，考查学生分析现象时逻辑的严密性，评估其逻辑思维与推理能力的运用水平。在探究实践方面，关注学生观察过程的细致性与记录的