中小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐：基于核心素養(yǎng)的路徑探索引言科學(xué)課程是中小學(xué)落實(shí)核心素養(yǎng)的重要載體，其目標(biāo)不僅是傳遞科學(xué)知識(shí)，更在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、探究能力與社會(huì)責(zé)任感。2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確將“科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任”作為核心素養(yǎng)的四維框架，為教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐提供了明確方向。然而，在實(shí)際教學(xué)中，如何將核心素養(yǎng)從“理念”轉(zhuǎn)化為“行動(dòng)”，如何設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的探究活動(dòng)，如何評(píng)價(jià)素養(yǎng)的真實(shí)發(fā)展，仍是一線(xiàn)教師面臨的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合新課標(biāo)要求與教學(xué)實(shí)踐，探討科學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素、實(shí)踐策略及案例，為教師提供可操作的路徑參考。一、科學(xué)課程的核心目標(biāo)與教學(xué)設(shè)計(jì)的邏輯起點(diǎn)科學(xué)課程的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，即通過(guò)科學(xué)學(xué)習(xí)，逐步形成正確的價(jià)值觀、必備品格與關(guān)鍵能力。其四維框架（圖1）是教學(xué)設(shè)計(jì)的邏輯起點(diǎn)：1.1核心素養(yǎng)的四維框架解析科學(xué)觀念：對(duì)自然現(xiàn)象、規(guī)律的概括性認(rèn)識(shí)（如“生物的生存依賴(lài)于環(huán)境”），是科學(xué)思維與探究實(shí)踐的基礎(chǔ)?？茖W(xué)思維：運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行邏輯推理、批判質(zhì)疑與創(chuàng)新的能力（如“通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推斷結(jié)論”），是科學(xué)學(xué)習(xí)的核心能力。探究實(shí)踐：通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方式解決問(wèn)題的過(guò)程（如“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究種子發(fā)芽的條件”），是科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式。態(tài)度責(zé)任：對(duì)科學(xué)的興趣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度及社會(huì)責(zé)任感（如“關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，提出解決方案”），是科學(xué)教育的價(jià)值導(dǎo)向。1.2教學(xué)設(shè)計(jì)的邏輯起點(diǎn)：以素養(yǎng)為導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)需突破“知識(shí)傳遞”的傳統(tǒng)模式，轉(zhuǎn)向“素養(yǎng)發(fā)展”的目標(biāo)導(dǎo)向。具體要求：目標(biāo)定位：從“知識(shí)記憶”轉(zhuǎn)向“素養(yǎng)形成”，如將“了解溶解的概念”調(diào)整為“能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究影響溶解速度的因素”。內(nèi)容選擇：從“教材內(nèi)容”轉(zhuǎn)向“真實(shí)問(wèn)題”，如以“如何凈化家鄉(xiāng)的河水”為主題，融合科學(xué)、技術(shù)、工程知識(shí)?；顒?dòng)設(shè)計(jì)：從“教師講解”轉(zhuǎn)向“學(xué)生探究”，如讓學(xué)生通過(guò)“做實(shí)驗(yàn)、查資料、論結(jié)論”自主建構(gòu)知識(shí)。二、教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素：基于核心素養(yǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建教學(xué)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需圍繞核心素養(yǎng)整合目標(biāo)、內(nèi)容、活動(dòng)、評(píng)價(jià)四大要素（圖2）。2.1目標(biāo)設(shè)計(jì)：可測(cè)量的素養(yǎng)導(dǎo)向目標(biāo)目標(biāo)是教學(xué)設(shè)計(jì)的“指南針”，需符合SMART原則（具體、可測(cè)量、可實(shí)現(xiàn)、相關(guān)性、時(shí)效性）。例如，針對(duì)“水的蒸發(fā)”主題，傳統(tǒng)目標(biāo)可能是“知道蒸發(fā)的概念”，而素養(yǎng)導(dǎo)向的目標(biāo)應(yīng)調(diào)整為：科學(xué)觀念：能說(shuō)出蒸發(fā)的定義及影響因素（如溫度、表面積）；科學(xué)思維：能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推斷“溫度越高，蒸發(fā)越快”的結(jié)論；探究實(shí)踐：能設(shè)計(jì)“探究溫度對(duì)蒸發(fā)速度影響”的實(shí)驗(yàn)（控制變量）；態(tài)度責(zé)任：能聯(lián)系生活實(shí)際（如“為什么濕衣服在陽(yáng)光下干得快”），體會(huì)科學(xué)的實(shí)用性。2.2內(nèi)容組織：真實(shí)情境與跨學(xué)科融合內(nèi)容是素養(yǎng)發(fā)展的“載體”，需以真實(shí)情境為線(xiàn)索，融合科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）、數(shù)學(xué)（M）等跨學(xué)科知識(shí)（STEM）。例如，“制作簡(jiǎn)易凈水器”主題的內(nèi)容組織：科學(xué)：了解過(guò)濾、吸附等凈化水的原理（如活性炭的吸附作用）；技術(shù)：學(xué)習(xí)使用紗布、活性炭、石英砂等材料的方法；工程：設(shè)計(jì)凈水器的結(jié)構(gòu)（如“分層填充材料”），解決“如何去除水中的雜質(zhì)”問(wèn)題；數(shù)學(xué)：測(cè)量?jī)羲鞯倪^(guò)濾速度（如“1分鐘過(guò)濾多少毫升水”），分析數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.3活動(dòng)設(shè)計(jì)：探究式學(xué)習(xí)的實(shí)施路徑探究式學(xué)習(xí)是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的“關(guān)鍵路徑”，需遵循“提出問(wèn)題—作出假設(shè)—制定計(jì)劃—實(shí)施實(shí)驗(yàn)—分析數(shù)據(jù)—得出結(jié)論—表達(dá)交流”的科學(xué)探究流程。例如，“探究種子發(fā)芽需要的條件”活動(dòng)設(shè)計(jì)：提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生觀察“為什么有的種子發(fā)芽了，有的沒(méi)有”，提出“種子發(fā)芽需要水嗎？”“需要陽(yáng)光嗎？”等問(wèn)題；作出假設(shè)：讓學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，作出“種子發(fā)芽需要水”“需要陽(yáng)光”的假設(shè)；制定計(jì)劃：指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（如“一組加水，一組不加水”“一組放在陽(yáng)光下，一組放在黑暗處”），控制變量；實(shí)施實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄種子的發(fā)芽情況（如每天觀察、拍照）；分析數(shù)據(jù)：引導(dǎo)學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如“加水的組有8顆種子發(fā)芽，不加水的組沒(méi)有發(fā)芽”），分析變量與結(jié)果的關(guān)系；得出結(jié)論：讓學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)得出“種子發(fā)芽需要水”“不需要陽(yáng)光（或需要少量陽(yáng)光）”的結(jié)論；表達(dá)交流：組織學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)論，互相質(zhì)疑（如“為什么你的組沒(méi)有發(fā)芽？”），完善結(jié)論。2.4評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)：過(guò)程性與多元化的統(tǒng)一評(píng)價(jià)是素養(yǎng)發(fā)展的“反饋器”，需從“結(jié)果性評(píng)價(jià)”轉(zhuǎn)向“過(guò)程性評(píng)價(jià)”，從“單一評(píng)價(jià)主體”轉(zhuǎn)向“多元化評(píng)價(jià)主體”。例如，“探究影響溶解速度的因素”評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)：過(guò)程性評(píng)價(jià)：設(shè)計(jì)《探究活動(dòng)過(guò)程評(píng)價(jià)表》（表1），評(píng)價(jià)學(xué)生在“提出問(wèn)題、制定計(jì)劃、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)”等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)；總結(jié)性評(píng)價(jià)：設(shè)計(jì)《實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》（表2），評(píng)價(jià)學(xué)生的結(jié)論準(zhǔn)確性、邏輯清晰度；多元化評(píng)價(jià)：讓學(xué)生進(jìn)行自我反思（如“我在實(shí)驗(yàn)中遇到了什么問(wèn)題？如何解決的？”）、同伴互評(píng)（如“他的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理？”）、教師評(píng)價(jià)（如“他的數(shù)據(jù)分析是否正確？”）。三、實(shí)踐中的策略與案例：從設(shè)計(jì)到實(shí)施3.1策略一：情境化導(dǎo)入，激發(fā)探究興趣情境是探究的“導(dǎo)火索”，需聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)或社會(huì)問(wèn)題。例如，“微生物的作用”導(dǎo)入設(shè)計(jì)：情境：展示“夏天的食物容易壞”的圖片，提問(wèn)“為什么夏天的食物容易壞？”；問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生提出“是不是有微生物在作怪？”的問(wèn)題；興趣激發(fā)：讓學(xué)生觀察“面包上的霉菌”（提前培養(yǎng)），激發(fā)探究微生物的興趣。3.2策略二：探究式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體探究式學(xué)習(xí)需突出“學(xué)生的主體性”，教師的角色是“引導(dǎo)者”而非“灌輸者”。例如，“探究影響電磁鐵磁力大小的因素”教學(xué)過(guò)程：引導(dǎo)問(wèn)題：“電磁鐵的磁力大小與什么有關(guān)？”（如電池?cái)?shù)量、線(xiàn)圈匝數(shù)）；自主探究：讓學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（如“改變電池?cái)?shù)量，觀察吸起鐵釘?shù)臄?shù)量”）；指導(dǎo)幫助：當(dāng)學(xué)生遇到“線(xiàn)圈匝數(shù)繞錯(cuò)”的問(wèn)題時(shí)，教師不直接告訴答案，而是引導(dǎo)學(xué)生“再數(shù)一遍匝數(shù)”“看看電池的正負(fù)極有沒(méi)有接反”；總結(jié)提升：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)“電池?cái)?shù)量越多，磁力越大”“線(xiàn)圈匝數(shù)越多，磁力越大”的結(jié)論。3.3策略三：跨學(xué)科融合，解決真實(shí)問(wèn)題跨學(xué)科融合需以真實(shí)問(wèn)題為導(dǎo)向，讓學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。例如，“制作簡(jiǎn)易風(fēng)向標(biāo)”跨學(xué)科融合設(shè)計(jì)：科學(xué)：了解風(fēng)向的概念（如“風(fēng)從哪個(gè)方向吹來(lái)”）、風(fēng)向標(biāo)的工作原理（如“箭頭指向風(fēng)來(lái)的方向”）；技術(shù)：學(xué)習(xí)使用剪刀、膠水、吸管等工具的方法；工程：設(shè)計(jì)風(fēng)向標(biāo)的結(jié)構(gòu)（如“箭頭要輕，尾翼要重”），解決“如何讓風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)確指示風(fēng)向”的問(wèn)題；數(shù)學(xué)：測(cè)量風(fēng)向標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度（如“風(fēng)從東方吹來(lái)，箭頭指向東方”），記錄風(fēng)向數(shù)據(jù)。3.4策略四：數(shù)字化工具，提升探究的科學(xué)性數(shù)字化工具是探究的“助力器”，可幫助學(xué)生更準(zhǔn)確地收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。例如，“探究溫度對(duì)溶解速度的影響”中，使用傳感器測(cè)量水的溫度（如“從20℃升高到50℃”），使用電子天平測(cè)量溶解的鹽的質(zhì)量（如“10克鹽在20℃時(shí)需要5分鐘溶解，在50℃時(shí)需要2分鐘溶解”），使用Excel繪制“溫度與溶解時(shí)間”的折線(xiàn)圖，分析數(shù)據(jù)更直觀。3.5案例展示：“探究影響溶解速度的因素”課例（1）教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：能說(shuō)出影響溶解速度的因素（溫度、攪拌、表面積）；科學(xué)思維：能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推斷“溫度越高，溶解速度越快”的結(jié)論；探究實(shí)踐：能設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，控制變量（如“相同質(zhì)量的鹽、相同體積的水”）；態(tài)度責(zé)任：能聯(lián)系生活實(shí)際（如“為什么媽媽用熱水泡奶粉”），體會(huì)科學(xué)的實(shí)用性。（2）教學(xué)過(guò)程情境導(dǎo)入：展示“媽媽泡奶粉”的視頻，提問(wèn)“為什么用熱水泡奶粉更快？”；提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生提出“影響溶解速度的因素有哪些？”（溫度、攪拌、表面積）；作出假設(shè)：讓學(xué)生作出“溫度越高，溶解速度越快”“攪拌能加快溶解速度”“表面積越大，溶解速度越快”的假設(shè)；制定計(jì)劃：指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（如“一組用熱水，一組用冷水，其他條件相同”）；實(shí)施實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄溶解時(shí)間（如“熱水組用了2分鐘，冷水組用了5分鐘”）；分析數(shù)據(jù)：引導(dǎo)學(xué)生整理數(shù)據(jù)，繪制“溫度與溶解時(shí)間”的折線(xiàn)圖，分析變量與結(jié)果的關(guān)系；得出結(jié)論：讓學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)得出“溫度越高，溶解速度越快”“攪拌能加快溶解速度”“表面積越大，溶解速度越快”的結(jié)論；表達(dá)交流：組織學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)論，互相質(zhì)疑（如“為什么你的組攪拌后溶解速度沒(méi)有加快？”），完善結(jié)論。（3）評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)過(guò)程性評(píng)價(jià)：使用《探究活動(dòng)過(guò)程評(píng)價(jià)表》（表1），評(píng)價(jià)學(xué)生在“提出問(wèn)題、制定計(jì)劃、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)”等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)；總結(jié)性評(píng)價(jià)：使用《實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》（表2），評(píng)價(jià)學(xué)生的結(jié)論準(zhǔn)確性、邏輯清晰度；多元化評(píng)價(jià)：讓學(xué)生進(jìn)行自我反思（如“我在實(shí)驗(yàn)中遇到了什么問(wèn)題？如何解決的？”）、同伴互評(píng)（如“他的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理？”）、教師評(píng)價(jià)（如“他的數(shù)據(jù)分析是否正確？”）。四、實(shí)踐中的挑戰(zhàn)與反思4.1實(shí)踐中的挑戰(zhàn)教師專(zhuān)業(yè)能力：部分教師對(duì)探究式教學(xué)的把握不夠，缺乏跨學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備（如STEM融合）；教學(xué)資源限制：部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材不足（如傳感器、顯微鏡），數(shù)字化工具缺乏（如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）；學(xué)生差異：學(xué)生的探究能力差異較大（如有的學(xué)生能獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生需要更多指導(dǎo)）。4.2反思與改進(jìn)提升教師專(zhuān)業(yè)能力：通過(guò)“培訓(xùn)（如探究式教學(xué)培訓(xùn)）、教研（如集體備課）、反思（如教學(xué)日志）”提升教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力；開(kāi)發(fā)教學(xué)資源：利用“身邊材料”（如礦泉水瓶、紗布）制作實(shí)驗(yàn)器材，利用“網(wǎng)絡(luò)資源”（如國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)）獲取數(shù)字化工具；兼顧學(xué)生差異：采用“分層教學(xué)”（如給能力強(qiáng)的學(xué)生布置“設(shè)計(jì)更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)”任務(wù)，給能力弱的學(xué)生提供“實(shí)驗(yàn)步驟提示”），促進(jìn)每個(gè)學(xué)生的發(fā)展。結(jié)論中小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的核心是落實(shí)核心素養(yǎng)，需以“素養(yǎng)導(dǎo)向”為邏輯起點(diǎn)，整合“目標(biāo)、內(nèi)容、活動(dòng)、評(píng)價(jià)”四大要素，采用“探究式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科融合、數(shù)字化工具”等策略，解決“真實(shí)問(wèn)題”。在實(shí)踐中，教師需不斷反思與改進(jìn)，提升專(zhuān)業(yè)能力，開(kāi)發(fā)教學(xué)資源，兼顧學(xué)生差異，讓科學(xué)課程真正成為“培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體”。參考文獻(xiàn)[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.[2]王晶瑩.科學(xué)探究式教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[M].北京：教育科學(xué)出版社，2019.[3]李吉林.情境教學(xué)法[M].北京：人民教育出版社，2014.附錄表1《探究活動(dòng)過(guò)程評(píng)價(jià)表》（示例）評(píng)價(jià)維度評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分（1-5分）備注提出問(wèn)題能提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題（如“影響溶解速度的因素有哪些？”）作出假設(shè)能根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)作出合理的假設(shè)（如“溫度越高，溶解速度越快”）制定計(jì)劃能設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，控制變量（如“一組用熱水，一組用冷水，其他條件相同”）實(shí)施實(shí)驗(yàn)?zāi)苷_操作實(shí)驗(yàn)器材，記錄數(shù)據(jù)（如“熱水組用了2分鐘，冷水組用了5分鐘”）分析數(shù)據(jù)能整理數(shù)據(jù)，繪制圖表（如“溫度與溶解時(shí)間”折線(xiàn)圖），分析變量與結(jié)果的關(guān)系得出結(jié)論能根據(jù)數(shù)據(jù)得出合理的結(jié)論（如“溫度越高，溶解速度越快”）表達(dá)交流能清晰展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)論，互相質(zhì)