小学科学《时间的测量》单元教学备课及反思
萧山区金帆小学 楼客
【导言】
如何进行单元教学备课?单元教学备课要做些什么？《浙江省小学科学学科教学规范》为科学老师的单元备课做出了明确指示，具体分为五大点。分别是：1、了解单元内容在《课程标准》中的要求，分析本册教材中各单元的知识结构和逻辑结构，明确单元的核心概念。2、分析单元内各课之间内容与目标的联系与区别，明确课文定位。3、调查分析学生与单元主题相关的认识、情感、态度、能力水平，了解存在的问题，确定教学起点。4、准备与单元教学有关的教学器材。5、选择与单元内容相适应的教学方法和手段。如何在实践过程中具体落实单元备课的过程。笔者以人教版小学五年级下册《科学》第三单元《时间的测量》做了一次单元教学备课的尝试。
初读教材——梳理单元教学内容与结构
《时间的测量》是科教版五年级下册第三单元教学内容。初步研读教材有四大特点。其一，教材是依据人类计时仪器的发展史来编排的，其教学内容有三大板块：研究日晷光影计时、“水钟”滴漏计时、“摆钟”等时性计时。其中“摆”的研究是教材的重头戏，安排了4课时。其二，单元教学内容的科学人文素养磁场强大。无论从了解古人日晷计时、水钟计时，还是伽利略摆等时性地发现，惠更斯摆钟的发明,无不浸染着对学生科学人文精神素养的熏陶。教学中要凸显这样单元的科学人文气息。其三，学生动手实践制作活动多。教材明确安排的制作就有日影观测仪、水钟、一分钟计时器。如此密集的动手实践制作活动在同一个教学单元出现是比较少见的。其四，教材编写的内在逻辑成梯度上升，活动探究成纵深发展。以摆的研究为例，先探究了解摆的快慢与摆幅大小无关，与摆锤轻重无关，与摆绳长短有关这三个概念，再研究摆长与摆的快慢有关的概念，最后提升到有机械擒纵器摆的研究，教学内容前后相连、纵深发展。
一梳理分析，教师对单元教学内容的脉络清晰了然，教学进程胸中有竹（以人类计时仪器的发展为经线，课课相连，步步深入，有序探究）。单元教学方法也有所筛选，实现教学方法与教学内容相符。（讲授——了解计时工具发明的历史、感受科学人文熏陶。探究——小组合作中发现摆的秘密。示范演示——激发学生制作计时工具的欲望）。如此，单元教学目标的实现有了保障。因此初读教材，梳理、单元教学内容与结构，对教学是有极大裨益的，绝不是“高耗低效”的教学行为，在备课过程中值得推广运用。
精读教材——解析单元教学核心概念
小学科学教学内容看似浅显易懂，可是上过课的老师知道，课堂上一不小心，很多模糊的概念，令你左右为难，是还不是？你无解。在学生期待的眼神中，你的脸火辣辣的。出这样的教学洋相，是我们不想的，因此要教好这门课，上出专业的水准来，教师一方面要花真功夫研究在专业知识的科学概念上，理顺自己，胸有成竹，教学方能落落大方，不会遮遮掩掩。另一方面要研读教材的单元科学概念，自我解析课堂教学中如何帮助学生有效建构这些概念。如果只是浅尝辄止、黄泥萝卜剥截，吃截，必然会遭遇到教学困难、教学效率大打折扣。为避免这样的教学情况出现，需要教师精读教材，自我解析单元教学核心概念。比如《时间的测量》单元有“单摆”，单摆具有等时性专业知识的科学概念。我们不能想当然的认为所有的“摆”具有等时性。我们需要解析“单摆”的概念，所谓单摆是指在细线的下面栓一个小球重物，且细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线长相比也可以忽略的摆。理解摆的等时性是有一定条件限制。以至我们课堂上避免出现专业知识的缺陷。
价值思考——提炼单元教学探究活动
初读教材关注的是单元教学内容与内在结构。那么精读教材就要站在学生的角度去审视思考教材，发现单元教学的重点、难点。对于《时间的测量》单元教材，很多老师都有过这样的想法——与学生而言，如今各种精确的计时工具比比皆是，学生见多了，也用多了。对太阳种、水钟、摆钟，渐以远去的计时工具感兴趣吗？有研究的必要吗？从学生的角度讲，回答是肯定的。而且是单元教学的核心内容、教学重点。因为一方面计时工具是先进了，但学生并不了解计时工具的发展史及其工作原理。另一方面在学生了解、探究、制作古人的计时方法之时，可以欣赏到前人在测量时间和解释自然现象方面所作的贡献，除了经历人文科学精神的洗礼，还能让学生初步意识到可以捕捉生活中规律的事物来计时，体验到科学、技术与人们生活的密切联系。在这一系列的过程中学生科学素养逐渐得到了提升。因此可以确定日晷、水钟、摆钟计时工具的研究是单元教学的核心内容，教学中要凸显。再反观教材相关内容的安排，我们发现第二课《太阳钟》、第三课《用水测量时间》的教学内容安排相对简单。如何使简单的内容上深刻了是我们所要思考的。笔者认为其一可以站在学生已知的角度去体察日晷、水钟、摆钟的发明出现，给人类的生产生活带来的巨大变化，加深了解计时工具发明的一小步对人类进步一大步的意义。比如增加主题讨论：倘若现在我们没有计时工具？人类的生产、生活会怎样。其二，站在学生未知想知的角度丰润教学内容，如根据学生对课外最前言的科学信息的兴趣，引入课外资料《时间基准》、《不同的日晷》使学生对“时间”研究发展有纵深的理解。对日晷、水钟、摆钟的研究，少不了经历古人一样的制作。我们很多老师会问制作的价值意义是什么？只需讲一讲，让学生了解工作原理不就行了吗？其实没有了制作的环节，那是学生缺失了真正体验的机会。我们常说：实践出真知。科学探究活动也是如此，光是讨论说理，没有实践过程，很多问题就会被屏蔽了、隐藏了。而恰恰这些被屏蔽隐藏的问题对学生科学思维，解决问题能力有极大的提升，极有帮助。
如让学生做日晷。你会发现有不少价值问题。比如，日晷要考量放置的角度、方向，要考虑日晷面与晷针的角度，是做成平面日晷还是赤道日晷。这些问题的思考与解决就是对学生的一种科学思考的训练。因此制作的意义不在复制重复，而在于经历古人的思考，提升解决问题的能力。水钟，两个可乐瓶一套，简单。还要做吗？是啊，做成的水钟计时准确吗？能真正体验领会古人为什么采用滴漏的方法计时，而非线状往下流。为什么古人的刻漏有几个铜水壶组成，受水型和泄水型同时并用？比如日晷的准确制作，绝不是一个日晷面，一个日晷针的简单组合。
践行教材——动手改进单元教学实验
科学探究活动，教材必然安排了不少实验探究。这类教材安排的实验，教师要事先动手操作，不能上阵磨枪，即使熟戏也要生演。唯有如此，我们才能发现实验过程要注意什么？可能会出现的哪些干扰因素，如此针对学生实验的“温馨提示”才有针对性；也唯有如此，我们才能发现实验是否合理及思考如何改进实验，优化实验教学。《时间的测量》教学单元第七课《做一个钟摆》安排了研究摆长影响摆快慢的探究实验活动。实验装置是在30厘米长的木条上固定一块金属圆片，通过移动上下圆片，测得金属圆片固定的位置离支点越近摆的速度就越快。从而得出摆长影响摆快慢的结论。笔者操作这个实验的过程中，发现除了实验数据变化不明显，同时还存在费时费工的问题（学具制作麻烦、上下距离移动不方便）。于是我对原实验进行了改进。如图。托人网购30厘米钢尺代替木条，用手头的环形磁铁代替金属片。如此的实验装置，不但钢尺有刻度，不用量长度，而且利用磁铁有磁性，上下移动方便。原以为这样的改进是不错的举措。可没想到实验数据依然不明显，缺少说服力。问题在哪？忽然想到教师教学用书上有关单摆的概念定义。所谓单摆是指在细线的下面栓一个小球重物，且细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线长相比也可以忽略的摆。顿时豁然，也许问题在我使用的摆锤与钢尺之重量比过大，我的摆已经不再是一个标准的单摆了。动手调整实验器材，换用分量较重的实心磁铁，实验现象非常明显。一波三折，实验的改进过程，让我体验了一把教学成功的滋味，提升了我对单摆的认识，收获不少。再如，第八课《制作一个一分钟的计时器》自我实验的结果是，完成一个带齿轮操纵器的一分钟摆钟，与学生而言是有相当的难度。首先是找到合适实验材料有难度，其二完成齿轮与擒纵器协调工作，更有有难度。课堂教学实验要完成。那么教师就要降低门槛，提供相应的实验材料，让学生组装。
【单元备课教学反思】
国外科学课流传着这样一句话，叫“一英寸宽，一英里深”。“一英寸宽”是指在科学课堂教学中知识内容要尽量少些、精一些。“一英里深”是指内容要展开，展开了才有了可能“深”，才有可能让学生真实、生动地接受科学素养的养成教育。这对科学教师的备课极具现实指导意义。《时间的测量》单元教学备课正是以此作为标杆去丈量课堂教学。在实际教学的践行中，有沉甸甸的收获体会。
1、单元教学整体意识凸显。主题单元教学备课有别单课时备课的显著特点是强调单元教学的整体性和课时教学的连贯性。2、科学人文素养教育加强了。把每课时涉及到的人文教学点串联起来，形成了单元教学独特的科学人文气息，使学生浸染科学人文精神熏陶。3、单元教学内容丰润有深度。4、动手实践欲望激发。
