摘 要 如何结合课程标准中的跨学科概念、学科核心概念、学习内容的进阶设计等进行具体落实，使学习内容在核心素养上体现进阶，是学习进阶教学设计的难点。依据“课程标准2022年版”中有关“水”的跨学科概念、学科核心素养的相关内容，以苏教版小学科学1-6年级中与“水”有关的单元、课题、活动进行梳理，结合“课程标准2022年版”对“水”的主题学习进行学习进阶的教学设计。
关键词 学习进阶 小学科学 整体教学 水
研读《义务教育课程培养方案》（2022年版）和《义务教育科学课程标准》（2022年版）的过程中，不仅发现跨学科概念、学科核心概念、核心素养、教学目标、教学内容、内容的学习进阶等。诸多的因素如何落实到课堂教学中，对课程标准的理解和落实给一线老师提出了挑战。本文依据学习进阶的小学科学“水”的主题学习过程设计，围绕整体性架构，以苏教版小学科学1-6年级中有关“水”的内容进行梳理，并结合课程标准对内容进行重构，阐述基于学习进阶的整体教学设计研究。
1 1-6年级“水”主题的学习内容的梳理和重构
基于对《义务教育科学课程标准》（2022年版）（以下简称“课标2022年版”）中对有关水的跨学科概念、学科核心概念进行梳理，结合苏教版小学科学1-6年级有关水的单元、课题以及相关教学活动进行梳理，依据课程标准2022年中的涉及到与“水”主题有关跨学科概念和学科核心概念相关内容进行重构。
1.1 “课标2022年版”中与“水”有关学科核心概念和相关内容的梳理
2022年颁布的中“课程标准（2022年版）”关于科学课程设置13个学科核心概念。每个学科概念分解成若干学习内容，对于学习内容要求由现象到本质，螺旋上升，进阶设计。[1]学习进阶是以学科核心概念为中心展开的，因此，在构建“水”的主题学习进阶框架前，要先对所选取的学科核心概念进行梳理和具体学习内容的整理。
通过梳理发现，“课标2022年版”中涉及到的跨学科概念：物质与能力、系统与模型、结构与功能、稳定与变化都有“水”的主题内容有关。其中“课标2022年版”中的18个学科核心概念，其中与水有关的学科核心概念有9个，主要有：物质的结构与性质、物质的变化与化学反应、能的转化与能量守恒、生命系统的构成层次、生物体的稳态与调节、生物与环境的相互关系、生命的延续与进化、地球系统。详细见表1：“课标2022年版”中与水有关的核心概念和学习内容。
表1 “课标2022年版”中与水有关的核心概念和学习内容
核心概念 | 水的相关学习内容 | 核心概念 | 水的相关学习内容 |
1.物质的结构与性质 | 水是重要的物质，研究水、冰、水蒸气，观察水沸腾、水结冰，观察常见材料在水中的沉浮现象 | 2.物质的变化与化学反应 | 物质的溶解和溶液，水的三态变化 |
3.能的转化与能量守恒 | 测量水的温度，研究热对流现象 | 4. 生命系统的构成层次 | 生物与非生物 生物生存需要水 |
5.生物体的稳态与调节 | 植物生存生长需要水，植物的光合作用和呼吸作用，动物维持生命需要水 | 6.生物与环境的相互关系 | 描述生物适应水源等环境变化时的行为 |
7.生命的延续与进化 | 种子萌芽、开花、结果、繁殖都需要水 | 8.地球系统 | 雨、雪、露、霜等天气，河流、湖泊等主要水体类型，地球上的水循环 |
9.人类活动与环境 | 保护节约水资源 |
1.2 苏教版小学科学1-6年级“水”主题的学习内容的梳理
通过对苏教版小学科学1-6年级12册教科书中与“水”有关单元、课题以及活动内容进行梳理，发现在苏教版小学科学1-6年级教材中均有内容涉及到“水”。详细见表2：苏教版小学科学教科书中有关“水”的内容梳理。
表2 苏教版小学科学教科书中有关“水”的内容梳理
年级 | 单元教材 | 课题 | 活动任务 |
一年级 | 水 | 水是什么样的、玩转小水轮、 | 描述水，利用水让小水轮转起来。 |
二年级 | 关心天气 | 今天天气怎么样、天气的影响、四季的天气 | 认识雨、雪、雾，认识食盐返潮，认识春夏秋冬【水的三态】 |
三年级 | 固体和液体 地球上的水资源 植物与环境 观测天气 | 认识液体、把盐放到水里、河流与湖泊、地下水、海洋、珍惜水资源、水里的植物、云量和雨量、天气与气候 | 观察比较不同液体的性质，测量液体的体积，比较液体的质量，认识水平面，探究物质溶解快慢的因素，认识溶解量，认识蒸发、过滤，模拟河流与湖泊的形成，制作简易水井模型，制作简易海水淡化装置，体会淡水资源的有限、节约用水，观察水葫芦、金鱼藻、莲等水下植物的特点，做雨量器，比较不同地区的降水量。 |
四年级 | 冷和热 生物与环境 | 冷热与温度、热胀冷缩、水受热以后、水遇冷以后、生物与非生物、环境变化以后 | 探究热水变凉过程中的温度变化，研究液体受热受冷时的体积变化，研究冰融化过程的温度变化，研究水沸腾前后的温度变化和体积变化，研究水蒸气遇冷以后的变化，研究水结冰过程的温度和体积变化，水、阳光、空气都是非生物，认识旱灾、土壤沙漠化、海水倒灌、海洋污染，分析评估鱼道的设计。 |
五年级 | 热传递、水在自然界的循环 | 热对流、云和雾、露和霜 雨和雪、水滴的“旅行” | 研究热在水中的传递，人造雾，人造露和霜，模拟雨的形成，模拟大自然中的水循环。 |
六年级 | 生物与栖息地、自然资源 理想的家园 | 做个生态瓶、适应生存的本领、多种多样的自然资源 洁净的水域 | 做个生态瓶，分析野生动物保护区的气温和降水量，认识水资源，水域污染。 |
1.3 1-6年级“水”主题的学习内容的重构
在“课标2022年版”中的体现出对与“水”的主题的4个跨学科概念和9个学科核心概念以及在苏教版小学科学1-6年级教科书单元教学中均有涉及，将科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等核心素养融入学科核心概念的学习过程中，并结合水在学科核心概念中的物质的变化中主要体现物理变化，在物质的结构、性质与变化中主要体现的是水的固态、液态、气态之间的变化、在能得转化与能量守恒中主要体现得是热传递、在生命系统的构成层次、生物体的稳态与调节和生命的延续与进化中主要体现的是生物生存需要非生物提供水和动植物生存、繁殖需要水，在生物与环境的相互关系中主要体现的是环境变化对生物的影响，在地球系统中主要体现的是水资源存在的方式以及水的循环，在人类活动与环境中主要体现的保护节约水资源等。通过小学阶段关于“水”的主题的学习，学生形成生物的生存离不开非生物中水，珍惜水资源、保护水资源、人与自然和谐相处的科学观念。在参与不同内容学习活动中培养学生的科学思维、探究实践和态度责任。结合“课标2022年版”和苏教版1-6年级教科书中有关“水“的内容单元、课题等的梳理进行1-6年级“水”主题的学习内容的重构。详细见表3：1-6年级“水”主题的学习内容的重构。
表3 1-6年级“水”主题的学习内容的重构
年级 | 主题 | 核心概念 | 具体学习内容 |
一年级 | 玩转小水轮 | 物质的结构与性质 物质的变化与化学反应 | 描述水的特点。 利用水让小水轮转起来。 |
二年级 | 小水滴旅行记 | 地球系统 物质的变化与化学反应 | 认识雨、雪、雾。 小水滴在大自然中的循环。 |
三年级 | 净水装置 | 地球系统 物质的结构与性质 生物体的稳态与调节 人类活动与环境 | 观察比较不同液体的性质。 认识蒸发、过滤，模拟河流与湖泊的形成，制作简易净水模型。参观当地生活污水处理厂。 测试净水装置的效果。 |
四年级 | 保温杯
| 物质的结构与性质 能的转化与能量守恒 | 热水变凉过程中的温度变化。 热传递。 不同材料的传热效果。 设计并制作保温杯。 测试保温杯保温效果。 |
五年级 | 珍惜水资源 | 能的转化与能量守恒 地球系统 人类活动与环境 | 水在生活中的用处。 污水的处理。 生活用水小调查。 调查报告分享会。 |
六年级 | “我”的生态瓶 | 生物与环境的相互关系 生命系统的构成层次 生物体的稳态与调节 人类活动与环境 | 设计我的生态瓶。 制作我的生态瓶。 记录生态瓶内动物和植物的变化。 生态瓶成果经验交流分享。 |
2 基于学习进阶“水”主题的整体教学设计
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”。[2]结合表3：1-6年级“水”主题的学习内容的重构，以每个年级进行为1个单元进行整体教学设计，6个小的主题单元围绕“水”的主题单元进行目标的分解和在具体的单元整体教学中进行落实。接下来分别从明确学习单元目标、设计学习路径、设计学习进阶教学设计三个方面进行阐述。
2.1 明确学习单元目标
学习目标的制定参考布卢姆教育目标分类学[3]中对知识分别从认知过程维度分为：回忆/记忆、理解、应用、分析、评价、创造；纵向知识维度分为：事实性知识、概念性知识、程序性知识、元认知知识层面进行描述。
一年级《玩转小水轮》，整体学习目标具体如下：
【目标1-1】运用多种感觉器官观察并描述水的特征。
【目标1-2】制作小水轮，探究让小水轮转得更快的方法。
【目标1-3】与同学共同完成观察、实验等活动，体验动手做的乐趣。
二年级《小水滴旅行记》，整体学习目标具体如下：
【目标2-1】能够描述云、雾、露、霜、雨、雪等天气现象。
【目标2-2】能够借助示意图来描述地球上的水在陆地、海洋及大气之间的循环过程。
三年级《净水装置》，整体学习目标如下：
【目标3-1】能描述与识别河流、湖泊、海洋、地下水等水体类型。
【目标3-2】用实证的方法发现海水比淡水含有更多杂质。
【目标3-3】制作净水装置，测试净水效果。
【目标3-4】乐于了解节约用水的原因和做法，提出节约用水建议。
四年级《保温杯》，整体学习目标如下：
【目标4-1】知道热传递的三种方式及其特点。
【目标4-2】能运用热传递知识对生产生活中的传热现象进行说明和解释。
【目标4-3】通过选择合适的材料进行设计和制作保温杯。
五年级《珍惜水资源》，整体学习目标如下：
【目标5-1】调查生活中用水情况，分析合理情况。
【目标5-2】结合调查研究情况，提出可行性建议调查报告。
六年级《“我”的生态瓶》，整体学习目标如下：
【目标6-1】知道生物的生存需要非生物水提供，理解生物与非生物之间的关系。
【目标6-2】能结合生物和非生物的特点，设计并制作生态瓶。
【目标6-3】形成爱护自然中的生物，节约各种自然资源。
2.2 设计学习路径
北京师范大学郭玉英[4]物理教育研究团队在深入研究国内外关于学习进阶理论并对其进行实践研究的基础上，结合层级复杂度等相关认知理论，提出了较短时间内针对某个具体概念的学习进阶理论，建构了科学概念理解的发展层级模型，如表２所示。
表4 科学概念理解的发展层级模型
发展层级 | 层级描述 |
经验 | 学生具有尚未相互关联的日常经验和零散事实 |
映射 | 学生能建构事物的具体特征与抽象术语之间的映射关系 |
关联 | 学生能建构抽象术语和事物数个可观测的具体特征间的关系 |
系统 | 学生能从系统层面上协调多要素结构中各变量的自变与共变关系 |
整合 | 学生能由核心概念统整对某一科学观念（例如物质观念、能量观念等）的理解，并建构科学观念间和跨学科概念（例如系统、尺度等）之间的联系 |
下面以小学科学“水”的主题为例，讨论依据学习进阶框架设计学习路径[5]，从学生经验出发到整合逐级发展的过程，层层递进的科学观念、科学思维等关键能力。在教学内容和学情分析的基础上，根据基于核心素养的小学科学进阶教学设计模型，对1-6年级“水”的主题进行可能的发展层级模型进行整体设计，以一年级“玩转小水轮”为例进行可能的发展层级模型进行设计。具体如下：
表5 一年级“玩转小水轮”发展层级模型
发展层级 | 具体表现 |
经验 | 知道水是无色、透明的液体。 |
映射 | 知道水没有固定形状。知道水具有流动性。 |
关联 | 能够用不同的方法让小水轮转动起来。 |
系统 | 怎样让小水轮转动的更快。发现水位高低、水流大小会影响小水轮转动的快慢。 |
整合 | 观察并描述水的颜色、状态、气味等特征。 知道科技产品给人们生活带来的便利、快捷和舒适。 |
2.3 设计教学过程
以学习路径为基础进行进阶教学过程的设计，包括“了解学生的科学前概念——图片、情境的创设——初步构建科学概念——探究实践——形成科学观念——应用生活等五个环节。在进行学习进阶设计中，以学生的真实生活经验为出发点，以学生真实生活中遇到的问题为突破口进行开展探究实践。将每个主题分为5个水平进行学习进阶的设计以及体现的相关核心素养。本研究参考北京教育科学研究院张玉峰[6]学者基于学习进阶的物理单元学习过程设计进行以小学科学水的主题中一年级“玩转小水轮”为例进行具体的教学过程设计如表4所示。
进阶维度 | 进阶水平 | 进阶活动设计 | 素养发展 |
一年级：玩转小水轮 | 水平1 知道水是无色、透明的液体。 | 【情境创设】例举生活中哪里需要用到水。 【具体知识内容安排】水的基本特征：没有颜色、没有气味、没有味道、透明等。 【主要学习方式选择】说说生活中哪里需要用到水，感知水的重要性；通过运用多种感官观察与比较，找一找哪一个是水，归纳整理水的基本特征。 | 【1】【2】【3】【4】 |
水平2 知道水没有固定形状。知道水具有流动性。 | 【情境创设】将同样多的水倒入不同的透明瓶子中，观察水的形状的变化。 【具体知识内容安排】水没有固定形状、水具有流动性。 【主要学习方式选择】通过自己玩水，形象感知水倒入不同形状的瓶子，就呈现瓶子的形状，说明水没有固定的形状。通过用手接水和在手背上滴水活动，感知水具有流动性，从高处往低处流。 | 【4】【2】【3】【1】 | |
水平3 能够用不同的方法让小水轮转动起来。 | 【情境创设】利用生活中的材料组装一个小水轮。 【具体知识内容安排】组装一个可以转动的小水轮；通过吹、拨等方法让小水轮转起来。 【主要学习方式选择】通过用胡萝卜和叶片组装小水轮；通过用嘴吹、用手拨动小水轮可以转动；通过调整轴的灵活性让小水轮转得更灵活。 | 【4】【2】【3】【1】 | |
水平4 怎样让小水轮转动的更快。 | 【情境创设】用水的力量让小水轮转起来。 【具体知识内容安排】水具有力量；发现水位高低、水流大小会影响小水轮转动的快慢。 【主要学习方式选择】通过比较漏斗离小水轮高度不一样的情况比较小水轮转动快慢；还可以通过用粗细不同的橡皮管，在同一高度倒水，研究小水轮的转动。 | 【4】【2】【3】【1】 | |
水平5 科技产品给人们生活带来便利。 | 【情境创设】人们可以借助流水的力量做哪些事情。 【具体知识内容安排】饮水灌溉、水利发电；知道科技产品给人们生活带来便利。 【主要学习方式选择】通过补充视频或文本资料介绍用流水的力量做的事情；通过学生讨论交流知道科技改变人们的生活。 | 【2】【3】【4】【1】 |
备注：【1】科学观念【2】科学思维【3】探究实践【4】探究实践；按照不同水平侧重核心概念由主要到次要进行排序。
3 以“水”的主题学习进阶设计的创新点和价值
基于学习进阶的小学科学水的主题整体教学设计是以“整体性”视角进行各要素的设计。以单元学习为起点，将学科核心素养落实到每个单元目标设计、单元学习活动、单元评价设计、教材教学方法的选用等。
3.1整体设计创新的追求
3.1.1紧扣核心素养，整体设计单元教学
单元教学目标设计紧扣单元学习价值分析结果、三维融合。[7]结合布卢姆的教育目标分类学进行对单元整体目标进行确定。采用动词+名词进行描述单元学习目标，把学科核心素养中涉及的学科核心概念、跨学科核心概念落实到单元教学中。例如，六年级《“我”的生态瓶》，单元整体学习【目标6-1】知道生物的生存需要非生物水提供，理解生物与非生物之间的关系。涉及到的跨学科概念有：结构与功能、系统与模型、稳定与变化等，涉及到的学科核心概念有：能的转化与能量守恒、生命系统的构成层次、生物体的稳态与调节、生物与环境的相互关系、生命的延续与进化等。
3.1.2基于学习进阶，精选学习内容
深度学习具有程度性、累积性和发展性等特点,它内在要求“学习进阶”。[8]布鲁纳明确提出了“进阶”思想。他写道:“为掌控这些基本观念,有效使用它们,需要人们持续深化对它们的理解,而这源自学会以进阶式的、更加复杂的形式使用它们。”[9]在“课程标准2022年版”课程理念中遵循“少而精”原则，聚焦核心素养。同时在“课程标准2022年版”中对内容要求提出学业要求由浅入深，由现象到本质，螺旋上升，进阶设计。这样设计的目的就是充分体现学科核心素养的发展与儿童的心理特征相符合。这样设计的目的是充分体现核心素养发展要求和儿童年龄心理阶段特征,让课程更好适应学生发展需要。对苏教版小学1-6年级有关“水”的主题内容进行梳理，并结合课程标准中的跨学科概念和学科核心概念精选主题突出、设计相应的系列学习活动，这些学习活动来源于学生的生活经验，基于学生的经验进行真实情境的探究实践。例如，保温杯单元整体教学中，先基于冬季学生取暖的不同方式，联系到喝水考虑到热水降温的情况，结合学习热的传递情况，选择不同的材料进行设计和制作保温杯，并测试效果最后改进自己的保温杯。
3.1.3强化过程评价：重视教——学——评一体化
我国《义务教育课程方案(2022年版)》也根据儿童认识直接性原理确立了“变革育人方式,突出实践”的根本原则,强调“做中学、用中学、创中学”。[10]义务教育科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。“课程标准2022年版”评价建议中提出过程性评价和学业水平评价两种，并提出重视过程性评价。强化学生在实践探究中的主体参与、思维活动、学习方法、作品展示等多维度进行评价。例如，结合“水”主体中学生所呈现的制作小水轮、制作净水装置、生活中节约用水的小调查、制作生态瓶等都是学生过程学习的重要途径。学生在进行设计和制作、调查的过程中，教师要在过程中对学生遇到的问题进行及时的加以指导。
3.2价值阐释
3.2.1.对于课程标准的价值
课程标准是基于国家的要求、专家、社会等诸多因素进行编制的，虽然在课程理念、教学目标、教学内容、教学评价等方面都进行描述，而描述过于简略，缺乏操作性的建议。学习进阶的整体教学设计结合学科核心概念进行精选教学内容，重构教学活动。不仅具有操作性，而且为学生的学习明确方向。基于学习进阶的整体教学设计是把学生的生活经验与学科理论实践相结合，不断的进行检验课程的合理性，为教育理论和实践起到很好的联通作用。
3.2.2.对于教师教学的价值
美国学者Hess就学习进阶对教师教学的价值在于：关注学生对知识理解的发展变化。促进教师之间的合作。认识到学习进阶是循序渐进的过程。[11]基于学习进阶的教学设计，教师在教学中会学习课程标准，并对课程标准的内容进行细化、层层递进的进行教学设计。“课程标准2022年版”中突出跨学科概念，就突出教师要加强合作，教师之间合作能促进教师对教学的深刻理解。学习进阶是一个动态的过程，是基于学生的身心发展特征进行达到学习的不同水平。基于学习进阶的整体教学设计将整体性的发展纳入教学设计中，并细分到不同的发展水平中。教师基于教材善于使用教材和对教材进行本土化的处理。
3.2.3.对于学生学习的价值
研究发现，基于问题的学习的学生更具有更丰富的程序性知识，并能够更好地把陈述性知识和程序性知识连接起来应用到不同的情境中。[12]问题的产生来自于学生的生活经验，基于学生的生活经验进行学习活动的设计与开发，能激发学生学习的积极性，学生在学习的过程中乐于参与探究、乐于主动学习。学生在进行探究实践中，能结合自己的实践思考学习中的不足，帮助学生进行联系新知识与先前知识之间的联系。学生在学习过程中，在解决问题过程中，不断的进行自我反思，通过反思促进学生深入的学习，自主的进行主动的参与学习。例如，学生在制作《生态瓶》的过程中，在观察的过程中，难免会出现各种各样的问题，植物数量多、动物数量少等。这就需要结合实际情况不断的进行探究其中的原因，理解自然界生态系统的复杂性。
基于学习进阶的小学科学“水”的主体整体教学设计是一种新的尝试和探索。该教学设计对教师提出了更高的要求和新的挑战。基于“课程标准2022年版”中核心素养、跨学科概念、学科核心概念进行对“水”的主题进行学习进阶的设计研究突出了从学生的经验出发、进行探究实践，突破课堂的限制，结合家校社等多方面的资源开展教学活动。同时对教师提出了更高的要求，比如教师对课程标准的解读和理解能力、教师对学习进阶进阶水平的划分、准确判断学生是否达到相应的学习进阶水平的评价等都具有一定的难度。这些不同的影响因素在今后的学习进阶教学设计与实践中还有很大的研究价值和探索空间。
参考文献
[1]教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022. 16-17.
[2]National research council. Taking Science to school[M].Washington,D.C.:National Academies press.2007.
[3]安德森.学习、教学和评估的分类学[M].皮连生，译.上海：华东师范大学出版社，2008.1.
[4]郭玉英,姚建欣.基于核心素养学习进阶的科学教学设计[J].课程·教材·教法，2016（11）：64-70.
[5]黄小琴.基于核心素养的小学科学进阶教学设计研究[D].石河子大学:2021.
[6]张玉峰.基于学习进阶的物理单元学习过程设计[J].课程·教材·教法,2020(3):50-57.
[7]王金辉.小学科学单元教学各要素目标达成一致性的实施路径[J].上海课程教学研究, 2023(2):22-27.
[8]GARDNER H. Five Minds for the Future[M].Boston: Harvard Business Press,2008: 3.
[9]BRUNER J.The Process of Education[M].Cambridge:Harvard University Press,1977: 13.
[10]教育部.义务教育课程方案（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.14.
[11] Karin Hess, Valerie Kurizaki, Linda Holt.Reflections on Tools and Strategies Used in the Hawai’i Progress Maps Project: Lessons from Learning Progressions [EB/ OL].http://tristateeag.nceo.info/attachments/022-HI1.pdf,2010-08-09/2013-07-08.
[12][美]R.基思·索耶（R.keith sawyer）主编,剑桥学习科学手册第2版上册[M].徐晓东,杨刚等译.北京：教育科学出版社，2014：311.
作者简介：
王振强，南京师范大学学校课程与教学博士生、南京晓庄学院附属小学科学教师，全国高级科技辅导员；研究方向为科学教育、课程与教学；E-mail：63112981@163.com。
贾明娜，南京市江宁区谷里中心小学科学教师，主要研究方向为科学教育及科学普及，E-mail：546172345@qq.com。
徐文彬，南京师范大学课程与教学研究所教授、博士生导师，研究方向为小学教育、课程与教学论；E-mail：mikealxu@126.com。