项目九 小学科学教学设计与实施

小学教育专业北京出版社小学教学设计与实施目录小学道德与法治教学设计与实施项目五小学教学设计的前期准备项目二小学教学设计的维度项目三小学课堂教学实施与管理项目四教学设计概述项目一小学数学教学设计与实施项目七小学英语教学设计与实施项目八小学科学教学设计与实施项目九小学语文教学设计与实施项目六小学信息科技教学设计与实施项目十小学体育与健康教学设计与实施项目十一小学音乐教学设计与实施项目十二小学美术教学设计与实施项目十三小学劳动教学设计与实施项目十四小学科学教学设计与实施项目九项目背景习近平指出：要在教育“双减”中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课标》）立足我国义务教育科学教育的现状，提炼了包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面的核心素养发展要求，调整了课程结构，精简了课程内容，课程设计注重综合性、实践性，突出育人导向，强化实施指导，为进一步深化义务教育科学课程改革提供方向引领，对科学教师在核心素养的理解、课程内容的组织、课堂教学的实施等方面提出了新要求。项目目标知识与能力目标过程与方法目标情感态度与价值观目标1.了解小学科学教学设计与实施的基本理念。2.了解小学科学教学设计与实施的基本原则。3.掌握小学科学教学设计与实施的有效策略。1.掌握小学科学教学设计的方法与技巧。2.学会依据教学理论科学地进行小学科学教学设计，明确课堂教学实施要求，提升教学能力。1．了解小学科学教学设计体现小学科学课程的思想性、指导性和时代性。2．理解小学科学教学设计各要素的含义和功能。3．掌握小学科学教学常用方法的相关理论及运用要求，形成一定的小学科学课堂教学能力。导入案例青年教师孙老师选择了教育科学出版社《科学》一年级下册《动物》单元第3课《观察一种动物》，她精心备课并制作了PPT呈现蜗牛的身体，从整体到局部，标注科学词汇，课上带领学生逐一认识蜗牛身体各部分名称及功能。滔滔不绝地讲解蜗牛的各种生活习性，20分钟后学生注意力松懈，有的学生在小组窃窃私语，有的开始做小动作。孙老师见状，开始播放动画片《极速蜗牛》，这激发了学生的兴趣，学生们兴致勃勃观看动画蜗牛，临近下课孙老师布置任务：1.寻找蜗牛2.观察蜗牛、给小蜗牛“家”。学生们跃跃欲试。展示课结束，听课老师和孙老师说课时问了几个问题：这节课的教学目标是什么？设计教学设计的指导思想和理论依据是什么？设计的教学环节是否体现科学课学习的探究性？面对听课老师的问题，孙老师不知如何解答。导入案例思考：课堂教学中，要把握素养导向，以探究实践活动培养学生的兴趣和能力，注重迁移应用，孙老师在教学设计中缺失了什么？如何有效设计一节科学课？小学科学教学设计与实施的理念任务一1.了解小学科学教学设计的基本理念。2.内化小学科学教学实施建议。1.明确小学科学教学设计的基本理念。2.了解小学科学核心素养内涵3.理论联系实际，思考如何设计与实施课堂教学才能体现新课标倡导的教学理念，帮助学生发展核心素养。学习任务学习目标问题导入小学科学教学设计中需要依据哪些课程理念？设计单元、课时教学要如何创设真实的教学情境，激发学生内在学习动机和认知冲突，促进学生积极思维？本任务知识结构过程与方法目标知识与能力目标一、小学科学课程教学设计的基本理念二、课标对小学科学教学实施的建议一、小学科学课程教学设计的基本理念在《课标》中科学素养分为科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度。在教学设计中应依据课程标准，立足素养发展。教师要正确把握四种素养要素的重要性及内在联系，以科学思维为核心，以探究实践为主要途径，发展学生科学观念，探究实践能力，在此过程中帮助学生感悟、内化建立正确情感态度与价值观。（一）面向全体学生，立足素养发展《课标》遵循“少而精”原则，凝练出科学学科13个核心概念，精选与每个核心概念相关的学习内容。教师应设计相应的系列学习活动，做到适合年龄特征、突出重点、明确要求，确保学生有充足的时间探究、实践与思考，在学习学科核心概念的基础上，理解跨学科概念，并应用于真实情境。（二）聚焦核心概念，开展单元学习活动设计一、小学科学课程教学设计的基本理念《课标》强调了学习进阶概念。学习进阶是对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述。也可以理解为学生对核心概念的理解的逐级深入和持续发展。进阶体现学生在某概念或主题时，学生发展的路径。“进”体现学生的认知发展方向，“阶”体现发展过程中的关键点。对于同一核心概念，教师应基于学生的认知水平和知识经验，科学安排学习进阶，在不同学段引导学生在不同水平认识核心概念的内涵。将学习内容和学习活动有机整合，规划适合不同学段的、螺旋上升的课程目标和课程内容，设计适合不同学段的探究和实践活动，形成有序递进的课程结构。一、小学科学课程教学设计的基本理念（三）科学安排进阶，形成有序结构倡导设计学生喜闻乐见的科学活动，创设愉快的教学氛围，保护学生的好奇心，激发学生学习科学的内在动机;突出学生的主体地位，利用各种资源，创设良好的学习情境，设计适宜的探究问题，引发学生认知冲突，激发积极思维。例如：“食物在口腔里的变化”一课设计中教师引导学生围绕“吃饼干”的生活场景，展开“观察饼干的变化事实”、“推测带来变化的可能原因”、“想办法验证原因”、“分析食物在口腔里变化带来的意义，如果食物在口腔里没有经历这些变化会有什么状况”等一系列的学习活动，以探究和实践为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，在师生互动和生生互动中，学生对所学知识和方法进行总结、反思、应用和迁移，从而促进学生自主学习和合作学习。一、小学科学课程教学设计的基本理念（四）激发学习动机，加强探究实践构建素养导向的综合评价体系。改进结果评价，重视正确价值观、必备品格和关键能力的考查;强化过程评价，重视“教一学一评”一体化，关注学生在探究和实践过程中的真实表现与思维活动;综合评价要充分利用信息技术，提高评价的科学性、专业性和客观性，强调主体多元、方法多样、内容全面，充分发挥学校、教师、学生等多主体参与评价的积极性。一、小学科学课程教学设计的基本理念（五）重视综合评价，促进学生发展二、课标对小学科学教学实施的建议系统设计学年教学目标、单元教学目标和课时教学目标，落实课程总目标和学段目标。确定教学目标是要围绕核心素养，依据学业要求和学业质量标准，建立具体学习内容与核心素养表现之间的关联，符合学生的认知水平和已有经验。不同层次教学目标要围绕核心概念，相互关联、整体考虑;同一核心概念在不同年级的教学目标要体现进阶要求。（一）基于核心素养确定教学目标基于课程标准，围绕学科核心概念和跨学科概念，理解教材设计，关注知识间的内在关联，促进知识的结构化，改变碎片化、割裂式的教学倾向。把握核心概念进阶，强化学段教学内容安排的序列化和递进性，体现学业要求和学业质量标准。突出核心概念在真实情境中的应用，加强知识学习与现实生活、社会实践之间的联系，实现学生对核心概念的深度理解、有效建构和灵活应用。二、课标对小学科学教学实施的建议（二）围绕核心概念组织教学内容情境创设与问题提出。从学生已有经验出发，选择合适的情境素材，运用观察、实验、调查、制作等活动创设教学情境，提出有价值的问题，引发认知冲突，激发探究动机。自主探究与合作交流。根据探究问题引导学生自主设计方案，明确探究任务，注重激活学生的认知、情感和行为，激发学生自主参与、动手动脑、经历探究的过程，既要考虑学生自主独立的学习，还要考虑学生之间的合作学习。总结反思与应用迁移。设计必要环节，指导学生对学习过程和结果进行总结与反思，发展学生自我监控能力;组织学生运用所学的知识和方法解决真实情境中的问题，实现应用与迁移，做到融会贯通。二、课标对小学科学教学实施的建议（三）以学生为主体进行教学设计二、课标对小学科学教学实施的建议

1.精心组织，加强监控，让学生经历有效探究和实践过程。科学探究包括提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价等要素，技术与工程实践包括明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等要素。2.适时追问，及时点拨，激发学生在探究和实践中的思维活动。教师要随时关注学生的思维状况，渗透思维方法，通过精心设问、恰当引导等方式，启发学生既重视动手操作，又注重动脑思考，实现学习结果的自我建构，发展学生的思维能力。（四）以探究实践为主要方式开展教学活动二、课标对小学科学教学实施的建议3.学生主体，教师主导，加强教师与学生的有效互动。教师要根据学习要求和学生学习能力，明确探究和实践任务，放手让学生进行探究和实践，鼓励学生通过自主与合作方式开展活动，并给予必要的指导与支持。此外，教师通过明确的任务驱动和评价量表，使学生在探索的过程中明确目标，明确衡量标准，从而参照评价标准进行自我监控和自我评价;在“成果”评价维度，作品成功不是目标，着重凸显引导学生在学习过程中学习品质的发展。（四）以探究实践为主要方式开展教学活动二、课标对小学科学教学实施的建议（四）以探究实践为主要方式开展教学活动创意产品评分表项目5分8分10分小组得分设计意义提出设想但是无法设计与实施提出设想，产品比较有意义，可以实施提出设想，产品具有现实意义

设计方案方案不合理，没有设计图方案较合理，有简单的设计图，没有创意方案合理，新颖、巧妙具有创意，有严谨、详细的设计图

制作工艺磁铁玩具制作工艺差，对于出现的问题不能解决磁铁玩具制作工艺一般，对于出现的问题不能解决磁铁玩具制作精美、有趣，制作时能及时发现问题并解决问题

展示讲解展示不清晰，磁铁玩具不完整，讲解不流利对磁铁玩具设计和制作过程展示较完整，讲解磁铁性质较清晰对磁铁玩具设计和制作过程磁铁性质讲解清晰、思路开阔。

评估改进能罗列出设计过程中遇到的部分困难能罗列出设计过程中遇到的部分困难，并提出可能的解决方案能有效而恰当地解释设计过程中遇到的困难，并提出可能的解决方案

团队分工合作没有分工合作有简单分工，合作较少分工合理，团队协作顺畅

小学科学教学设计的基本原则任务二1.了解小学科学教学设计的基本原则。2.理解小学科学教学设计与实施所遵循的思维型科学探究的基本过程。1.结合一份小学科学教学设计案例，体会教学设计与实施原则。2.对照所学内容，选择一节科学课程内容说说自己的设计思路。学习任务学习目标问题导入科学有什么学科特点？如何依据科学学科特点有效设计与实施科学教学？本任务知识结构过程与方法目标知识与能力目标一、育人为先原则二、基于教材原则三、客观真实原则四、学生主体原则五、问题导向原则一、育人为先原则小学科学课程要落实立德树人根本任务，充分发挥科学学科育人功能。教学设计要基于《课标》，依据内容标准及实施建议展开逆向设计，符合课程的性质、目标，体现课程的基本理念。探索本学科实施德育的有效途径和方法，将德育有机地融于科学教学中。如教师在教学设计时可以有目的渗透科学精神的培育，发展学生态度责任素养。如在教学设计时，教师在情境选择时选择一些看似简单实际却蕴含奥妙的情境，使学生体会科学蕴含于生活之中；在讨论时巧设问题，使学生发现看似“正确”的事却是谬误，促进批判性思维发展。在项目式设计中，将项目主题紧密联系社会时事与实际生活，以此激发兴趣氛围，引发质疑情境，引导学生体会的普遍真理是如此美妙地渗透在生活和生产的方方面面。二、基于教材原则小学科学教学设计要基于教材，将教材与学生实际、地区特色相结合，形成育人方案。教师要研读教材，整体把握整册教材内容，充分分析学情，设计核心素养的培养路径，切忌照本宣科也要避免随意删改教材。例如：教科版科学四年级下册《凤仙花开了》一课，教师在实际教学时发现单元内容比较紧凑，实际授课时凤仙花可能还没有开花，于是就适度调整单元结构，将《电路》单元内容穿插于《植物的生长变化》单元，产生了良好的效果。三、客观真实原则科学教学应以客观真实的科学知识为基础，尊重科学事实和科学规律，同时科学教学还应该以学生真实体验为基础，在亲自实践中感受科学乐趣。教师引导学生通过实验、观察和实践等方式，亲自感受和体验科学现象，培养学生的科学精神和科学思维能力。基于客观真实性原则，教师应该关注：真问题，真探究，真分析，真分享。真探究则要求教师在教学设计时充分考虑学生学习的目标，合理设计问题链，让学生围绕真问题像科学家一样展开探究，而不是仅仅浅层参与。例如：教科版六年级上册《放大镜》一课，如果教师仅仅设计一个放大镜使用方法的探究活动，那么学生仅仅是作为操作员，而非探究者。而真分析与真分析则指向学生深度学习的发生。引导学生用好数据，借助对话与讨论进行推理与验证、批判与质疑，发现与创造。四、学生主体原则学生主体性原则是指：在教学实施过程中，要以学生的主动学习为主，处理好演示实验和分组实验之间的关系，把握好教与学的关系。科学教学应以学生为主体，学生获取科学知识的主要途径应为学生自主探究。教师要注重培养学生的探究和创新意识。教师应尊重学生的个性差异，充分发挥学生的主动性和积极性，引导学生主动参与科学实践活动，培养学生的观察、实验、分析和解决问题的能力。学生为主体的基本要点是基于学情展开教学设计，要充分探测学生前概念，依据学情设计不同的学习路径。五、问题导向原则问题导向原则是指：科学探究从问题开始，要设置问题情境，帮助学生发现问题，提出问题，运用科学方法研究问题。科学教学应以问题为导向，注重培养学生的问题意识和解决问题的能力。教师应通过设计问题情境、提出问题、引导讨论等方式，激发学生的好奇心和求知欲，培养学生的提问和解决问题的能力。小学科学教学设计与实施的策略任务三1.理解核心素养导向的科学教学实施策略。2.内化并应用小学科学围绕核心概念，以学生为主体，以探究实践为主的教学设计实施策略。1．结合一节课，说一说如何创设情境，有效激发学生探究学习的热情与动力。2．设计结合一份小学科学教学设计案例，分析其如何引导学生开展自主探究实践学习，发展深度思维。学习任务学习目标问题导入小学科学教学设计有哪些需要关注的要点？科学教学中该如何创设情境，发现问题，激发学生科学探究兴趣，培养科学思维？本任务知识结构过程与方法目标知识与能力目标一、小学科学教学设计的策略二、小学科学教学实施的策略一、小学科学教学设计的策略（一）以育人为导向，制定核心素养教学目标在教学设计中确定单元目标往往需要经过以下几步：1.基于课标分析单元所涉及的核心概念。往往一个单元会涉及多个核心概念，教师要把握单元结构的主脉络。同时单元内容往往还涉及多个跨学科概念，也需要认真分析。2.结合课标中学习内容与学业质量标准，分析教材，掌握学生学习进阶。3.根据学习进阶设计单元学习目标。4.依据单元学习目标设计课时目标。5.根据课时目标设计学习活动。一、小学科学教学设计的策略（二）把握学科本质，理解学科内部逻辑在教学设计伊始教师要深刻理解本学科领域的学习特点、内部逻辑，把握好学科分支之间共通性与差异性。虽然《课标》已经不再把课程内容划分为明确的领域，因此分目标也去掉了领域划分，改为按学段和核心素养的维度划分。但教师仍要把握内容的认知基本规律，既要关注学科综合性又要有所侧重。一、小学科学教学设计的策略（三）依据单元学习目标设计单元评价根据单元学习目标教师应该设计单元学习评价，以评价促进学生核心素养发展。要从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面全面评价学生，促进学生核心素养的发展。评价的形式应该多样，低年级以课堂表现为主，开展过程性评价。而针对高年级可以设计单元表现性任务，开展表现性评价，也可以开展自评互评等评价活动。一、小学科学教学设计的策略（四）依据学情设计学习活动原有认识和经验是教育教学逻辑的关键起点，也是教育要适应学生身心发展规律的体现。建构主义认为，学生在学习科学课程之前,头脑中并非一片空白。他们通过日常生活的各种途径,已经形成了对客观世界中各种事物的看法,并在无形中形成了自己特有的思维方式，人们一般称这些看法和思维方式为前概念。教师应适时适度开展学情调研，掌握学生学习的起点，把脉学生学习的难点，关注学生学习的兴趣点。教学设计也应重点关注学情调查呈现的问题，采用适合的策略。二、小学科学教学实施的策略学习情境是学习者认识自己与学习过程得以实现的环境，是影响学习者和学习过程的重要因素或条件。真实情境在设计时既要考虑真实性，要基于现实，又考虑指向学习的情景性，要高于现实。教师要适当根据教育需要对情境的各种要素进行加工，使其能充分体现真实世界与研究问题的关联。高阶思维是核心素养的重要组成部分，是个体适应环境、寻找认知平衡的关键能力。真实情境驱动是高阶思维产生的基础，在真实情境中，学生需要面对一个开放性的新问题。这种复杂的、没有固定答案的问题所产生的模糊性导致学生需要根据已有的图式去挖掘与新息息相关的先验知识，展开分析。情境的创设是十分关键的一环。情境指向解决真实问题的品格与能力，引导学生去认识科学观念并且指向核心概念和跨学科概念，情境的设计应着力体现一定立德树人的态度责任引导，情境具有一定复杂性，指向批判思维与创造性思维的培养，激活已有知识，引导学生自主探究和合作交流，促进学生深度思维,这些都要以情境问题为前提。（一）基于真实情境，指向高阶思维培养二、小学科学教学实施的策略探究实践是学生科学素养发展的主要途径，也是重要的素养目标。常见的探究实践有观察法、实验法、调查法、文献法和分类法等。而探究实践中蕴含着丰富的科学思维方法，如抽象与概括、分析与综合、归纳与演绎、对比、原因与结果、因果思维、逆向思维、递推法等等。（二）深化探究实践，展开深度学习

探究实践阶段问题证据解释结论提出问题猜想假设制订计划搜集证据处理信息得出结论表达交流反思评价科学思维参与观察发散比较分析类比推理演绎推理分析与综合

观察比较

观察比较分析与综合分类推理分析与综合比较推理抽象概括发展高阶思维问题解决创造性思维

创造性思维决策思维批判性思维（模型建构能力）批判性思维

（模型建构能力）批判性思维元认知二、小学科学教学实施的策略深度学习达成的重要途径就学习者在探究实践中展开分享、对话与协同。这些活动都离不开组内协作、师生互动、组间交流等通过语言展开的思维活动。随着课程改革的推进，教师也深刻意识到协作、分享、对话的重要性。认知冲突是内省发生的基础。学生之间相互倾听、评价也是深度学习开展的要素。教师要保障全体学生能够倾听他人见解，保障全体学生在独立思考的基础上有表达自己观点的机会，保障全体学生有相互交流的机会。（三）引导学生展开有效研讨，发展学生批判思维二、小学科学教学实施的策略

《课标》指出：总结反思与应用迁移。设计必要环节，指导学生对学习过程和结果进行总结与反思，发展学生自我监控能力；组织学生运用所学的知识和方法解决真实情境中的问题，实现应用与迁移，做到融会贯通。迁移是指一种学习对另一种学习的影响，指在一种情境中获得的技能