指向科学思维培养的小学科学单元教学设计

欧丽莎

摘要：科学思维是科学素养的重要组成部分，小学阶段正是科学思维培养的启蒙阶段。在教学中渗透归纳推理、演绎推理等思维方法进行单元教学设计，可以帮助学生建构更具系统性的知识结构，有利于学生的深度学习。本文通过“遗传与变异”的单元教学设计，对在小学科学教学中培养学生的科学思维进行探索。

关键词：科学思维;单元教学设计;小学科学

科学素养是如今科学教育的中心概念，对科学素养的概念界定也在不断发展变化。过去的科学素养强调知识和信息，在如今的信息时代背景下，愈发强调思考和创新。美国科学促进会出版的研究报告界定的科学素养就包括：运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题，强调科学思维的培养。

科学思维可以分为逻辑思维和非逻辑思维两大领域，在逻辑思维领域，归纳推理、演绎推理等思维方法在中小学课程教学中也有所体现，教师可以有针对性地进行教学设计，以此呈现科学思维过程并培养学生的科学思维能力。

单元教学设计是以专题为单位进行的教学设计，不受课时和教科书的限制和束缚，防止了学生习得知识的割裂，。单元教学设计中的知识内容能够承上启下、融会贯通，更适合培养学生的科学思维，如归纳、类比等思维。本文选择“遗传与变异”这一单元进行教学设计，探讨培养学生科学思维能力的单元教学设计。

一、学情分析

学情分析在教学设计前期至关重要，可以从学习者和教学内容两个方面进行分析。进行细致、准确的学情分析可以更好地确定单元学习目标、设计教学过程，实现因材施教、有的放矢的教学展望。

学习者的分析可以从学习者的已有知识经验和年龄特征进行。这一单元的授课对象是小学六年级的学生，他们已有一定的生命科学知识储备和科学素养，思维得到了一定的训练，具有较好的观察与表达能力，因此可以向他们提出稍有难度的问题，设置略微复杂的探究活动。在“遗传与变异”这一单元以前学习者一般已经学过动植物的结构和功能、动植物的生命周期、动植物的繁殖方式等内容，可以通过一些提问或习题对授课对象的起始能力进行考察。

教学内容的分析可以直接从课程标准和教材着手。“遗传与变异”是湖南科技版小学科学六年级下册第一单元的内容。包括“人的相似与差异”、“从种瓜得瓜说起”、“找遗传规律，育良种”三小节。这一单元基于《课标》知识内容标准的重要概念“生物有生有死，从生到死的过程中有不同的发展阶段”和“生物繁殖后代的方式有多种”，对应的是重要概念“生物体的后代和亲代非常相似，但也有一些细微的不同”，服务于大概念“植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传”[1]。

二、单元教学目标的确定

目标是教学过程的指南针，也是评价教学效果的参照。通过对课程标准和教材的研读，确定“遗传与变异”的单元教学目标为：

（一）通过观察比较，能够描述动植物子代和亲代的异同。（科学探究）

（二）通过对动物（包括人）、植物亲代与子代形状差异的类比分析，用归纳的思维方法，概括得出“生物体的后代和亲代非常相似，但也有一些细微的不同”。（科学思维）

（三）通过对相似性状和差异性状的学习，理解遗传和变异，建构起进化与适应的生命观念。（生命观念）

三、教学过程设计

（一）情境导入

教师通过学生是否有酒窝、学生的大拇指是否可以弯曲、舌头是否可以卷舌这样一些问题调动起学生的积极性，学生通过观察和尝试，了解自己和其他同学的性状。再让学生观察或回忆身边的双胞胎同学、自己与父母亲或兄弟姐妹有哪些相同或不相同的地方。

（二）建构新知

知识点1：植物的亲代和子代或子代之间基本相似，但也存在一些细微差别。

教师首先提问：在植物界，同一种植物的不同植株或是同一植株的同种器官是否都相同？如何验证自己的观点？学生谈谈各自探究的思路。学生分好小组后，在校园的特定区域观察和寻找答案，以拍照、绘图、填写观察记录表格等形式记录自己的成果，随后同学间进行表达和交流。

设计意图：这是一个教师给出方向，学生利用现有资源走出教室、自行探究的过程，培养了学生观察、记录、表达等探究能力。通过学生记录的多种植物的相同和不同性状，归纳得出植物的子代和亲代之间基本相似，也存在一些细微的不同。

知識点2：动物的亲代和子代或子代之间基本相似，但也存在一些细微差别。

学生已经知道植物的亲代和子代或子代之间基本相似，但也存在一些细微差别。教师提问：动物界也是这样吗？如何证实？学生回答后可展示相关图片和视频，如花色不同、尾巴长短不同的大小狗等多种动物，学生观察和发现其相似和不同，并适当进行记录，在课堂上与老师同学进行交流。

设计意图：从问题出发，通过分析多种动物亲代和子代或子代间的相似和不同，归纳得出动物的亲代和子代或子代之间基本相似，但也存在一些细微差别。

知识点3：生物体亲代和子代或子代之间基本相似，但也存在细微差别。这些相似和差别即遗传和变异。

教师带领回顾“生物体分为动物和植物两大类”的知识，整理本单元分析的动植物例子，帮助学生将生物体亲代和子代或子代之间的相似和差异与遗传和变异联系起来。教师展示达尔文《物种起源》中的“生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地进化着、发展着”这句话。

设计意图：通过类比动植物亲代和子代或子代间性状的相似和不同，归纳得出生物体的亲代和子代或子代之间基本相似，但也存在一些细微差别，进一步概括出生物体之间存在遗传和变异，并借助科学史帮助学生构建进化与适应的生命观念。

（三）知识巩固

学生阅读孟德尔遗传学的资料，梳理孟德尔通过豌豆杂交实验发现遗传学规律的过程;学生了解袁隆平通过寻找遗传规律培育优质杂交水稻;教师呈现嫁接、扦插等繁殖方式的视频或现场演示。给学生布置课后作业：记录自己与父母或兄弟姐妹之间的性状，与同学交流相似和差异。

设计意图：通过加入科学史将所学知识与生活相联系，进行“问题—情境—活动”的设计，帮助学生更好理解遗传与变异，并培养学生运用所学知识，思考问题解决方式的意识。

四、单元教学评价

教学评价即对教师教学和学生学习情况的评价，形成性评价随课堂教学的展开而进行，终结性评价主要针对目标的实现程度进行。本单元教学设计的形成性评价与终结性评价并非完全割裂，而是一种你中有我，我中有你的统一关系，利用好教学评价可以帮助师生实现更全面和专业的发展。

五、教学反思

本教学设计通过类比动植物个例，归纳概括出课标中的几个重要概念和大概念，教学以科学思维为主线，将重要概念、大概念串通起来。通过遗传与变异的学习，借助科学史，帮助学生在小学阶段建构起生物学学科素养中适应与进化的生命观念。随着教学活动的展开，学生自主进行不同形式的科学探究，其观察、记录、表达等能力也得到培养，真正做到从教师教向学生学过渡。不过，在这一设计中还只是对科学思维进行初步的渗透，比较简略，在一定程度上缺乏严谨，需要随着科学思维的进一步培养逐渐完善。

参考文献

[1]中国人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社.2018.