单元设计概览

幼儿园物理科学单元设计《阳光温暖地球表面》，展现了以探究为核心、高度结构化的教学设计。其最显著的特征是现象驱动与问题导向。整个单元由一个幼儿在生活中能普遍观察到的现象（“为什么操场上有的地方更热？”）出发，引导学生通过一系列连贯的探究活动，最终解决一个真实情境下的工程问题（“如何在海滩上保持凉爽？”）。

其次，设计体现了学习的连贯性与递进性。课程从识别和描述地球基本材料（第1-2课）入手，逐步深入到探索阳光与不同材料（颜色、种类）相互作用的因果关系（第3-5课），最终将所学知识应用于创造一个原型（第6课及CEPA评估），逻辑清晰，层层递进。

第三，探究式学习与动手实践贯穿始终。设计稿强调学生通过亲手触摸、观察、比较和记录来感知温度的相对变化，而非被动接受知识。从探索校园表面，到在阳光下和阴凉处比较不同材料的温度，再到亲手搭建模型，充分体现了“做中学”的理念。

最后，评估与教学的深度融合是其另一大亮点。设计稿包含明确的评估环节，尤其是课程嵌入式表现评估（CEPA）“海滩避难所原型”，它不仅是学习的终点，更是对学生综合运用科学知识和工程设计能力的真实性评估，清晰地将教学目标与评估任务对应起来。

高质量教学材料关键特征分析

1 与课程标准的对齐程度（超越知识点的深度对标）

本单元设计与课程标准高度对齐。单元明确指向幼儿园的两个核心标准：K-PS3-1（观察阳光能温暖地球表面）和K-PS3-2（使用工具和材料设计模型以减少阳光的增温效果）。单元内的所有探究活动（第1-5课）都服务于支撑K-PS3-1，而工程设计与建造任务（第6课及CEPA）则直接对应K-PS3-2。

2 以研究为基础的教学设计（源于研究，归于实践）

本单元设计采用了基于研究的最佳实践，特别是现象驱动式教学法。它以一个核心现象（阳光加热地表）来组织整个单元，激发学生的好奇心和探究欲。同时，设计融入了三维学习的理念，将科学与工程实践（进行观察、设计解决方案）、学科核心思想（能量与物质）以及跨学科概念（因果关系）有机结合。

3 促进深度学习（实现从X到Y的深刻转变）

本单元设计通过建构主义的学习路径促进深度学习。学生不是被动地接收“阳光使物体变暖”这一事实，而是通过一系列有逻辑关联的探究活动，亲身经历知识的建构过程。从具体观察到形成解释，再到应用知识解决新问题，这一连贯的“意义建构”过程有效地促进了学生对核心概念的深刻理解。

4 内容准确且概念严谨（坚如磐石的专业严谨性）

内容在科学上是准确的，并且在概念上对幼儿园学段保持了高度的严谨性。例如，它准确地把握了标准中的“澄清说明”，将温度测量限定在“更热/更凉”的相对比较上，避免了超出学段认知能力的定量测量。同时，它对相关科学词汇（如表面、材料、阴影、阳光）的使用是恰当且连贯的。

课时简介

第1课：地球材料。学生将探讨沙子、土壤、水和岩石的属性。

第2课：校园/操场表面。学生将探索和绘制校园或操场的地图，以描述地球表面上的不同类型的材料。

第3课：校园/操场周围的较热和较凉区域。学生将识别操场上温度不同的区域，并探讨为什么有些区域比其他区域更暖和。

第4课：阳光对岩石和土壤的影响。学生将比较不同颜色（浅色/深色）材料在阳光下的相对温度。

第5课：阳光对沙子和水的影响。学生将比较阳光和阴影中的水和沙子，以观察这些材料在阳光下加热的速度不同。

第6课：使用工具构建模型。学生将使用工具和材料构建一个海滩模型。

CEPA：海滩避难所原型。小组学生设计并建造一个结构原型，以帮助人们在阳光明媚的日子里保持凉爽，并通过协作对话解释他们的解决方案为何可行。

单元设计评估

整体评估情况：

总分：8 / 9

等级：E (NGSS设计的典范)

各评估维度和评估项情况

维度I：NGSS三维设计

评估结果描述： 单元的设计出色地体现了NGSS三维学习的理念。它由一个引人入胜的核心现象驱动，并有效地将科学与工程实践、学科核心思想和跨学科概念融为一体，为幼儿园阶段的学习者提供了极佳的范例。

维度II：NGSS教学支持

评估结果描述： 单元为教师提供了清晰的教学流程和资源支持，但在为满足学生多样化需求（如差异化教学）方面，支持力度略显不足。

维度III：监控NGSS学生进程

评估结果描述： 单元出色地将评估融入教学过程，特别是其最终的真实性表现任务（CEPA），为评估学生的综合能力提供了高质量的工具和清晰的指导。

整体评估的优点、缺点和改进建议

• 主要优点:

  1. 高度对标课程标准与三维学习理念：单元设计是围绕NGSS核心标准构建的典范，完美地将科学实践、核心知识与跨学科概念在幼儿园阶段进行了融合。
  2. 现象驱动与真实性任务：整个学习过程由一个简单、真实的现象驱动，并以一个极富吸引力的工程设计任务收尾，能最大限度地激发和维持学生的学习动机。
  3. 评估与教学的深度融合：课程嵌入式表现评估（CEPA）及其清晰的评分标准，为教学和评估的一致性提供了强有力的保障，是本设计稿最出色的亮点之一。

• 主要缺点:

  1. 缺乏明确的差异化教学策略：设计稿未能为不同学习需求（如学习困难、语言障碍或资优）的学生提供明确的教学支持和调整建议，这可能导致部分学生无法获得最适宜的学习体验。
  2. 形成性评估过程不够系统化：虽然存在形成性评估机会，但缺少结构化的工具和流程来帮助教师系统地收集、分析和利用评估数据来动态调整教学。

• 改进建议:

  1. 增加差异化教学支持模块：在每个课程计划中，增设一个“差异化教学建议”部分。例如，为语言学习者提供关键术语的图片卡；为需要额外支持的学生提供更具体的步骤分解图或示范；为学有余力的学生提供扩展性问题，如“如果海滩上有黑沙和白沙，你会建议哈里和卡尔分别待在哪里？为什么？”。
  2. 设计简易的形成性评估工具：为关键的探究活动（如第4课和第5课）设计简单的“学习观察记录表”或“出口票”（Exit Ticket）。例如，在第5课结束后，让学生通过画画来回答“哪一个摸起来会更暖和？”，并在一旁画一个太阳或雪花来表示理由。这能帮助教师更快速、更系统地捕捉每个学生的理解水平，并为下一阶段的教学提供依据。

注：本单元设计评估基于EQuIP（Educators Evaluating the Quality of Instructional Products，教育工作者教学材料质量评估框架），它主要由 Achieve牵头开发，并联合了教育官员、教师、以及学术团体共同研制，逐渐发展为全美普遍使用的教学设计与材料质量评估框架，旨在识别符合共同核心州立标准（CCSS）或下一代科学标准（NGSS）的高质量教学材料，包括EQuIP Rubric for ELA（英语），EQuIP Rubric for Mathematics（数学），EQuIP Rubric for Science（科学）。

跨学科学习判断与分析

总体结论：精心设计的、符合全部五个要素的跨学科学习。

该幼儿园单元课程《阳光温暖地球表面》通过一个真实且贴近幼儿生活的问题情境（“如何在海滩上保持凉爽”），系统性地将物理科学、工程设计和英语（沟通）三个学科的知识、技能与思维方式进行了深度整合。课程设计并非简单的学科内容叠加，而是以解决一个综合性问题为最终目标，驱动学生调用并融合不同学科的“工具”，最终形成一个“大于各部分之和”的综合性成果（一个基于科学原理设计、并通过协作沟通完成的原型）。其结构完整，逻辑清晰，完全满足跨学科学习的五个核心要素。

包含的学科及其相关内容

本单元明确包含了以下三个有清晰边界的学科领域：

物理科学

• 相关内容：聚焦于能量与物质的相互作用。学生通过直接观察和相对测量，探究阳光作为热源对地球表面不同材料（沙子、土壤、岩石、水）的加热效应。核心知识点包括：阳光使地表变暖；不同颜色（深色/浅色）和不同材质的物体吸热程度和速度不同；结构可以产生阴影以阻挡阳光。（依据：标准K-PS3-1，第4页知识K1-K4，第7-23页的第1-5课教学内容）

工程设计

• 相关内容：聚焦于定义问题和设计解决方案。学生需要“使用工具和材料设计并建造一个模型”，以解决一个具体挑战——“减少阳光对某一区域的温暖效果”。这涉及理解需求（保持凉爽）、构思方案、选择材料、动手搭建原型，并对其有效性进行评估。整个过程体现了工程设计的基本循环。（依据：标准K--PS3-2，第4页技能S3，第24-29页的第6课及CEPA表现任务）

英语 - 沟通与协作

• 相关内容：聚焦于口语沟通与协作。学生需要在小组和全班活动中“进行合作对话”，遵循讨论规则（如倾听、轮流发言），解释自己的观察与发现，并共同商议、解释和论证其设计方案。这强调了将语言作为科学探究和工程设计过程中思维碰撞与意义建构的工具。（依据：标准SL.K.1，第4页技能S4，多处教学过程中对“协作对话”和“讨论”的要求）

跨学科学习要素分析

要素1：学科知识的整合与理解的综合。

• 分析结论：该课程单元成功地实现了学科知识的深度整合与综合，而非简单的并置。
• 分析依据：最终的表现性评估任务（CEPA）“海滩避难所原型”（第27-29页）是证明这一点的核心证据。在此任务中，学生不能仅仅背诵“深色吸热快”的科学知识，他们必须运用这一原理去指导其工程设计决策（如为需要保持凉爽的小人“卡尔·凉”选择浅色材料或搭建遮阳结构）。同时，他们必须通过合作对话（英语语言艺术技能）来商议方案、解释设计理由。最终产出的“原型”及其设计阐述，是一个融合了科学理解、工程实践和沟通能力的综合性成果。这个成果无法被还原到任何单一学科——它既是一个科学原理的应用实例，也是一个工程设计的解决方案，还是一个团队协作沟通的结晶，形成了一个“大于各部分之和”的全新理解。

要素2：这种综合的主体必须来自多个有界限、可识别的不同知识领域。

• 分析结论：该课程单元的知识基础明确来源于物理科学、工程设计和英语语言艺术三个公认的、有清晰边界的学科领域，并且尊重了各学科的专业性。
• 分析依据：文件在“单元规划”的“既定目标”部分（第4页）就明确列出了源自不同领域的课程标准：物理科学标准（K-PS3-1）、工程设计标准（K-PS3-2）以及英语沟通标准（SL.K.1）。这表明课程设计者是有意识地从这些可识别的学科中提取“积木”的。此外，课程的前五个课时（第7-23页）专注于建立扎实的物理科学基础知识，让学生充分观察和理解核心概念，这体现了对单一学科专业性的尊重，为后续的跨学科整合提供了坚实的知识基础。

要素3：几乎所有关于跨学科性的概念定义都包含某种效用的观念——需要明确追求这种综合的理由。

• 分析结论：该课程单元具有非常明确的“效用观念”，其跨学科整合服务于一个单一学科无法独立完成的、有价值的目标。
• 分析依据：课程的核心驱动力是解决一个真实、复杂的现实问题，这一点在“基本问题”（第4页）中体现得淋漓尽致：“EQ2. 在阳光灿烂的日子里，我们怎样才能在海滩上保持凉爽？”。这个问题本身就超越了任何单一学科的范畴。仅仅掌握物理知识无法让人保持凉爽，必须通过工程设计将其转化为实际的解决方案。因此，进行跨学科综合的理由非常清晰：为了设计并创造一个有效的、能解决实际问题的产品（避难所原型）。整个单元的学习都是为了实现这一最终效用。

要素4：从学生的角度来看，跨学科学习必须有一个明确的目的，以构建学生的 "学习空间"。

• 分析结论：该课程为学生构建了一个目标明确、路径清晰的“学习空间”，让学生从一开始就知道学习的最终目的。
• 分析依据：
  • 明确的目的：单元的“基本问题”（EQ2，第4页）和最终的“表现任务”（CEPA，第5、27页）共同为学生设定了一个清晰且富有吸引力的大目标——为海滩上的小人设计一个能保持凉爽的避难所。学生从一开始就知道，他们学习关于阳光和热量的所有知识，都是为了完成这个挑战。
  • 构建的“学习空间”：
    • 起点（学科贡献）：学生清楚地知道需要从“物理科学”中学习不同材料的吸热特性（第1-5课）。
    • 过程（实现综合）：学生知道他们将在第6课和CEPA任务中，以小组合作（英语语言艺术）的方式，运用学到的科学知识，使用工具和材料进行设计和建造（工程设计）。
    • 终点（形成理解）：学生明确最终需要产出一个实体模型（“产品”，第5页），并能解释其设计方案为何有效（“解释和辩护他们的解决方案”，第5页），以此证明他们达成了“保持凉爽”的大目标。这个学习路径是可见且层层递进的。

要素5：跨学科教学和学习以单个学科组和学科为基础，但以综合和有目的的方式扩展对学科的理解。

• 分析结论：该课程的教学设计完美体现了“根植于学科，但又超越学科”的原则，教师的角色是引导学生在不同学科间搭建桥梁的“总工程师”。
• 分析依据：
  • 以学科为基础：课程活动充分利用了各学科成熟的探究方法。例如，采用科学的观察、比较和记录方法来探究热现象（第1-5课）；采用工程的设计-建造-测试循环来创造原型（第6课及CEPA）；采用语言艺术的协作讨论模式来推进团队工作（贯穿始终）。
  • 扩展与超越：课程的精髓在于“结合”。例如，学生将“科学探究”的结论（如深色吸热）作为“工程设计”的指导原则；用“协作对话”（语言艺术的交流模式）来呈现和论证他们的“工程设计”成果。这种结合催生了新的视角：学生不再仅仅是科学知识的接收者，而是运用科学知识解决实际问题的创造者。教师通过精心设计的CEPA任务情境（第27页），“迫使”学生必须进行这种跨学科的思维与实践整合，从而实现了对单一学科理解的扩展与超越。

教学评一致性评估

本单元设计在“预期结果（目标）”、“证据（评估）”和“学习计划（教学活动）”三者之间展现了高度的一致性，是“逆向设计”理念的优秀实践。

一致性分析

1. “预期结果”（目标）的清晰界定：单元规划的起点（阶段1：预期成果）非常明确。它清晰地列出了学生需要达成的两个核心内容标准（K-PS3-1 和 K-PS3-2）和一个语言标准（SL.K.1）。更重要的是，它将这些标准转化为学生能理解的“根本问题”（EQs）和需要获得的“核心理解”（U），如“阳光加热地球表面”、“不同材料受热程度不同”等。这为整个单元的设计提供了清晰、稳固的靶心。

2. “证据”（评估）与目标的精准对齐：单元的评估设计（阶段2：证据）与目标高度匹配。核心评估任务——“海滩避難所原型”（CEPA），是一个综合性的表现任务，其评分标准（CEPA评分标准）直接指向了预设的每一个目标：

   • “创建可行的解决方案”直接评估 K-PS3-2（设计模型减少阳光加热效果）。
   • “进行观察以比较温度”评估 K-PS3-1（观察阳光温暖地表）。
   • “基于科学知识解释解决方案”评估了学生对核心理解（U）的掌握。
   • “参与合作讨论”则评估了语言标准 SL.K.1。
     这确保了评估所衡量的，正是单元所期望学生学会的。

3. “学习计划”（教学活动）为评估的成功提供有力支撑：单元的学习计划（阶段3：学习计划）是一条精心设计的路径，旨在确保学生能够成功完成评估任务。

   • 第1-2课帮助学生建立对“材料”和“表面”的基本认知，这是后续探究的基础。
   • 第3-5课通过一系列对比实验（阳光/阴凉、深色/浅色、沙子/水），让学生逐步建立起达成K-PS3-1标准所需的核心知识和技能。
   • 第6课专门让学生练习使用工具构建模型，为完成CEPA中的工程挑战（K-PS3-2）做好技能准备。
     整个教学过程的每一步都在为学生最终能在评估中展现他们的学习成果搭建脚手架。

改进建议与学习科学依据

尽管一致性很高，但仍有优化的空间，尤其是在增强形成性评估与适应性教学的循环方面。

建议： 在“学习计划”中嵌入更多结构化的“微评估循环”，使“教学评”的连接更加动态和即时。具体而言，在第4课和第5课的探究活动之后，增加一个简短的**“解释与反思”环节**。

• 如何操作：在学生完成对不同材料的温度排序后，不仅是分享结果，而是要求每个小组用“宣称-证据-推理”（Claim-Evidence-Reasoning, CER）的简单框架（可通过图画和简单词语表达）来阐述他们的发现。

  • 宣称（Claim）：我们认为黑色的石头比白色的石头更热。
  • 证据（Evidence）：因为我们用手摸了，放在太阳下的黑石头（画一个黑石头和太阳）感觉烫，白石头（画一个白石头和太阳）只是温的。
  • 推理（Reasoning）：这说明阳光好像更喜欢“抱住”黑色的东西。

• 学习科学理论与研究基础：

  1. 形成性评估与自适应学习：这个建议基于 Black 和 Wiliam 的开创性研究，他们指出，有效的形成性评估能够显著提升学生学习成就。当学生有机会表达他们的推理过程，教师就能获得关于学生思维质量的宝贵“证据”，从而提供更具针对性的反馈，并调整后续教学。这种“教学-评估-反馈-调整”的快速循环是深度学习的关键。
  2. 建构主义与科学论证：引入简化的CER框架，符合建构主义学习理论，即知识是学习者主动建构而非被动接收的。让幼儿从小接触科学论证的核心逻辑，能够帮助他们建立“用证据说话”的科学思维习惯。研究表明，即使是低龄儿童，也能在适当的脚手架支持下参与到科学论证实践中。

• 相关参考文献：

  1. Black, P., & Wiliam, D. (1998). Assessment and classroom learning. Assessment in Education: Principles, Policy & Practice, 5(1), 7-74. (这篇文献系统阐述了形成性评估对学习的巨大影响，是该领域的奠基之作。)
  2. Wiggins, G., & McTighe, J. (2005). Understanding by Design. Association for Supervision and Curriculum Development (ASCD). (这本书是“逆向设计”理论的权威著作，详细解释了“目标-评估-教学”一致性的重要性。)
  3. McNeill, K. L., & Krajcik, J. (2011). Supporting grade 5-8 students in constructing explanations in science: The claim, evidence, and reasoning framework for talk and writing. Pearson. (该书详细介绍了CER框架，虽然主要面向中学生，但其核心理念可以被简化并应用于早期教育，以培养初步的科学论证能力。)

科学

K-PS3-1. 进行观察以确定阳光能够温暖地球表面的材料。澄清说明：地球表面的材料示例可以包括沙子、土壤、岩石和水。温度测量应限于相对测量，如更热/更凉。

K-PS3-2. 使用工具和材料设计并建造一个模型，以减少阳光对某一区域的加热效果.

英语

SL.K.1. 与不同的伙伴就幼儿园的话题和文本进行合作对话，与同伴和成年人在小组和大组中交流。 （a）遵循商定的讨论规则（例如，听取他人意见并轮流谈论讨论的话题和文本）。 （b） 通过多次交流继续对话。

教学实施过程中的困难与建议

一线教师在按照《阳光温暖地球表面》这一设计稿进行教学时，尽管设计稿本身非常优秀，但由于幼儿园学段的特殊性，其实施过程仍可能遇到以下几方面的困难。

困难1：管理户外探究活动的秩序与焦点

• 具体问题：第2、3、4、5课都需要带领全班幼儿到户外进行观察和触摸。幼儿园的孩子天性活泼，容易被环境中其他事物吸引而分散注意力，导致探究活动偏离主题。同时，确保每个孩子都安全、且能有效地参与观察和比较，对教师的课堂管理能力是巨大的挑战。
• 实施建议：采用“结构化探究”与“聚焦工具”
  • 建议描述：在户外活动前，将任务“游戏化”，例如，将学生分组命名为“阳光侦探队”和“阴凉侦探队”。为每个小组提供一个带有明确指引的“任务板”（可以是画有需要寻找的材料图标的夹板），这能将开放的探索聚焦在特定的目标上。同时，教师可以扮演“总指挥”的角色，使用摇铃等信号来统一指令，如“现在请所有侦探触摸草地”或“请侦探们回到大本营集合”，通过建立清晰的流程和信号来结构化整个探究过程。
  • 学习科学基础：此建议基于认知负荷理论 和支架式教学。对于幼儿来说，一个完全开放的户外环境会带来过高的无关认知负荷，使他们难以专注于学习任务。提供“任务板”这样的外部认知工具，可以减少他们记忆任务的负担，将认知资源集中于观察和比较。同时，教师通过明确的指令和流程，为幼儿的探究行为提供了必要的“支架”，帮助他们在尚不具备完全自主探究能力时，也能成功地完成学习任务。
  • 参考文献：
    • Sweller, J. (2010). Cognitive load theory: Recent theoretical advances. In J. L. Plass, R. Moreno, & R. Brünken (Eds.), Cognitive load theory (pp. 29-47). Cambridge University Press.
    • Wood, D., Bruner, J. S., & Ross, G. (1976). The role of tutoring in problem solving. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 17(2), 89-100.

困难2：引导幼儿进行有意义的科学对话

• 具体问题：设计稿在多个环节要求学生进行“协作对话”，分享发现和解释原因。然而，幼儿园的孩子常常是“平行交谈”，各说各的，难以做到倾听他人、并对他人的观点进行回应或补充。教师可能会发现讨论流于形式，无法深入。
• 实施建议：引入“对话工具”并进行明确建模
  • 建议描述：教师可以引入一些简单的对话“脚手架”。例如，制作一个“发言棒”，只有拿着发言棒的孩子可以说话，这能建立轮流发言的规则。同时，教师应在墙上张贴一些“对话句式卡片”（以图画为主，配简单文字），如“我同意...”、“我有一个不同的想法...”、“我想补充一点...”。最关键的是，教师需要亲自、反复地示范如何使用这些句式进行有意义的对话，例如：“刚刚小明说黑色的石头更热，我同意他的看法，因为我的手也感觉到了。我想补充一点，我觉得太阳公公可能更喜欢黑色的东西。”
  • 学习科学基础：此建议基于社会建构主义 和观察学习。社会建构主义认为，学习在很大程度上是通过社会互动和语言交流发生的。提供对话工具和句式，可以降低幼儿参与高质量对话的门槛。班杜拉的观察学习理论指出，儿童通过观察和模仿榜样（教师）的行为来学习复杂的社会技能。教师的亲自示范，是幼儿学习如何进行科学对话最有效的方式。
  • 参考文献：
    • Vygotsky, L. S. (1978). Mind in society: The development of higher psychological processes. Harvard University Press.
    • Bandura, A. (1977). Social learning theory. Prentice Hall.

困难3：处理幼儿的“前科学”概念或误解

• 具体问题：设计稿中提到，学生可能认为“颜色不会影响温度”或“所有东西加热速度一样”。当学生在探究后仍坚持这些与科学事实相悖的观点时，教师直接纠正可能会打击其探究积极性，但不纠正又无法达成学习目标。
• 实施建议：采用“认知冲突”与“证据优先”策略
  • 建议描述：当学生提出与观察证据不符的观点时，教师不应立即评判对错，而应引导其回到证据本身。教师可以提问：“哦？你认为颜色和热不热没关系，这是一个很有趣的想法！那我们刚才在院子里摸到的黑色石头和白色石头，感觉上有什么不一样呢？” 通过引导学生直面自己亲手收集的、与原有观念相冲突的证据，来激发他们的认知冲突。教师要始终强调“我们的发现告诉我们什么？”而非“谁的答案是正确的？”，从而建立一个以证据为权威的课堂文化。
  • 学习科学基础：该建议基于概念变化理论。该理论认为，学习科学不仅仅是累积新知识，更重要的是要转变、重构已有的不科学的日常概念。引发认知冲突是促成概念转变的关键第一步。只有当学习者意识到自己原有的观念无法解释新的现象或证据时，他们才有动力去寻求新的、更科学的解释。
  • 参考文献：
    • Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., & Gertzog, W. A. (1982). Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 66(2), 211-227.

教师需要思考的5个关键问题

在教学实施过程中，教师除了关注流程，更需要不断反思以下5个关键问题，以提升教学质量。

关键问题一：我如何真正“看见”每个学生的思维过程，而不仅仅是他们的操作结果？

• 建议：采纳“让思维可视化”的策略。在幼儿进行观察和搭建时，鼓励他们用“边做边说”的方式，小声地把自己的想法说出来。同时，在每个探究活动后，留出几分钟时间让学生通过画图来表达他们的发现或设计思路。例如，在第4课后，让学生画出“哪块石头最烫”，并让他们尝试在旁边画一个大大的太阳来表示原因。图画是幼儿表达复杂思维的天然语言，能为教师提供一扇观察其内心世界的窗口。
• 学习科学基础：该建议基于哈佛大学零点项目（Project Zero）的**“让思维可见”（Visible Thinking）**研究。该研究强调，学习是思维的结果，因此教学的核心应是让学生的思维过程变得可见、可讨论。对于语言表达尚在发展中的幼儿，绘画等非文字形式是让其思维外化和可视化的关键工具。
• 参考文献：
  • Ritchhart, R., Church, M., & Morrison, K. (2011). Making thinking visible: How to promote engagement, understanding, and independence for all learners. Jossey-Bass.

关键问题二：如何确保学生将有趣的活动（例如，玩沙子、搭模型）与核心的科学概念（例如，因果关系）联系起来？

• 建议：实施“总结性联结”的教学环节。在每次动手活动结束后，教师必须引导一次简短而聚焦的全班讨论，共同制作一张“我们的发现”海报（Anchor Chart）。教师可以使用追问引导学生建立联系，例如：“今天我们把手放在阳光下的沙子和水里，发现了什么？（沙子更热）——这告诉我们，虽然太阳是一样的，但是照在不一样的东西上，热不热也不一样。” 这种明确的总结帮助学生从具体的、有趣的活动经验中提炼出抽象的、可迁移的科学概念。
• 学习科学基础：此建议基于知识迁移 和元认知 的研究。研究表明，如果学习情境与应用情境过于脱节，知识很难发生迁移。教师明确的“总结性联结”就是在活动情境和概念理解之间搭建一座桥梁。同时，引导学生反思“我们发现了什么”，是在培养他们初步的元认知能力——即对自己学习过程和结果的认知。
• 参考文献：
  • Bransford, J. D., Brown, A. L., & Cocking, R. R. (Eds.). (2000). How people learn: Brain, mind, experience, and school. National Academy Press.

关键问题三：在小组合作中，我如何确保每个孩子都深度参与，而非仅仅是旁观者或被他人代劳？

• 建议：应用“结构化合作”与“明确角色分工”。在第6课和CEPA的搭建活动中，为每个小组（建议3人）分配明确的角色，并制作角色卡片，如：“设计师”（负责画草图、说想法）、“材料师”（负责管理和分发材料）、“建造师”（负责动手搭建）。角色可以定期轮换。这种方式确保了每个成员都有不可替代的任务，促进了积极的相互依赖和个体责任。
• 学习科学基础：该建议基于合作学习理论。Johnson兄弟的研究明确了成功合作学习的五个要素，其中积极的相互依赖 和个体责任 是核心。通过角色分工，每个学生的目标都与其他成员紧密相连（一荣俱荣），同时每个人也必须完成自己的特定任务，从而避免了“搭便车”现象。
• 参考文献：
  • Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (1999). Making cooperative learning work. Theory into Practice, 38(2), 67-73.

关键问题四：我如何将单元中由教师主导的问题，转化为真正由学生的好奇心驱动的探究？

• 建议：建立并活用“奇思妙想墙”（Wonder Wall）。在单元开始时，就在教室里开辟一个区域，鼓励学生将在生活中遇到的关于太阳、热、影子等相关的问题（可以用画或口述由老师代笔的方式）贴在墙上。在课程进行中，当课堂发现可以解答墙上的某个问题时，就举行一个小小的“解密仪式”。更重要的是，教师应抓住机会，将墙上某个可探究的、安全的问题（如“积木在太阳下也会变热吗？”）转化为一个迷你的、即兴的探究活动，让学生感受到自己的问题是有价值的，并且是可以被研究的。
• 学习科学基础：该建议基于探究式学习 理论。该理论强调学生在学习过程中的中心地位，认为由学生自身问题驱动的探究能最大程度地激发其内在动机和深度参与。一个持续存在且被师生共同使用的“奇思妙想墙”是维持探究氛围、尊重和利用学生好奇心的有效实践。
• 参考文献：
  • National Research Council. (2000). Inquiry and the national science education standards: A guide for teaching and learning. National Academy Press.

关键问题五：除了完成课程，我如何帮助学生将单元所学应用到他们的日常生活中？

• 建议：设计“家庭联结任务”。在单元的关键节点，布置一些非常简单、有趣的家庭观察任务。例如，在学习了颜色与吸热关系后，可以布置任务：“周末和爸爸妈妈去公园时，找一找深色的长椅和浅色的长椅，在有太阳的时候摸一摸，告诉爸爸妈妈你的发现。” 并鼓励家长用照片或简短视频记录孩子的发现和解释。这不仅巩固了学习内容，更重要的是，它帮助学生建立了学校科学与真实世界的联系。
• 学习科学基础：该建议基于情境学习理论。该理论认为，知识和技能在它们被应用的真实情境中能被最好地学习。家庭和社区是幼儿最熟悉的情境。“家庭联结任务”将学习从教室这个“人造情境”延伸到了幼儿的真实生活情境中，极大地促进了知识的理解、应用和迁移。
• 参考文献：
  • Lave, J., & Wenger, E. (1991). Situated learning: Legitimate peripheral participation. Cambridge University Press.

学生学习建议

对于幼儿园阶段的学生来说，在学习本单元时，以下几个内容可能是他们理解和掌握的关键或难点。

关键/困难内容1：从“感觉”到“关系”的跨越

• 具体内容：幼儿很容易通过触摸感知到“阳光下的沙子是热的”，但要理解“因为有阳光照射，所以沙子变热了”这一因果关系，是一个认知上的飞跃。他们可能只是将“阳光”和“热沙子”看作是同时出现的两件事，而不是一个导致另一个。
• 给学生的学习建议：“成为一名‘变化观察家’”
  • 建议描述：小朋友们，我们的任务不只是找到热的东西，而是要观察变化！你可以试试这样做：找一块石头，先在教室里（没有太阳的地方）摸一摸它的感觉，然后在操场上把它放在阳光下，过一会儿再去摸一摸。你发现了什么不一样？这个“不一样”就是太阳公公施的“魔法”。科学家的工作就是要找出是什么让事情发生了变化。当你能说出“原来是太阳让它变热了”，你就和一个真正的科学家一样棒了！
  • 学习科学基础：此建议基于皮亚杰的认知发展理论。处于前运算阶段的幼儿思维具有“直觉性”和“中心化”的特点，难以理解抽象的因果逻辑。通过引导他们直接观察和比较“之前”和“之后”的状态变化（控制变量的雏形），可以将抽象的因果关系转化为他们能够感知的、具体的变化过程，从而帮助他们构建初步的因果联系。
  • 参考文献：
    • Piaget, J. (1952). The origins of intelligence in children. W W Norton & Co.

关键/困难内容2：理解不同材料对阳光的“反应”不同

• 具体内容：当阳光同时照射在水、沙子、深色石头和浅色石头上时，它们变热的快慢和程度是不同的。幼儿可能很难理解，同样的阳光，为什么会产生不同的结果。
• 给学生的学习建议：“和材料交朋友，发现它们的‘小秘密’”
  • 建议描述：想象一下，沙子、水和石头都是你的朋友，太阳公公给它们同样的“温暖拥抱”，但每个朋友的反应不一样。沙子朋友好像特别喜欢这个拥抱，一下子就变得很暖和；水朋友就有点害羞，过了很久才只是变温了一点。你的任务就是去发现每个材料朋友的“性格”或“小秘密”。你可以问自己：“沙子这个朋友的秘密是什么？是不是它穿的衣服（颜色和样子）和水不一样？” 通过把材料当成有不同个性的朋友，你会更容易记住和理解它们的区别。
  • 学习科学基础：此建议运用了“拟人化” 和 “类比推理” 的认知策略。对于幼儿来说，将无生命的物体赋予人的特征（如性格、秘密），可以极大地降低理解的难度，并增加学习的趣味性。类比推理是人类学习和理解新事物的基础，通过将抽象的科学属性（如比热容、反射率）类比为幼儿熟悉且具体的“性格”，可以帮助他们建立对这些复杂概念的初步、直观的理解。
  • 参考文献：
    • Goswami, U. (2013). Analogical reasoning and cognitive development. In The Oxford handbook of developmental psychology, Vol 1: Body and mind (pp. 511-534). Oxford University Press.

关键/困难内容3：从“搭建”到“为解决问题而设计”

• 具体内容：在最终的CEPA任务中，学生不仅是要用材料“搭个东西”，而是要有目的地“设计一个能让人保持凉爽的结构”。从随意的、好玩的搭建，到有目的、有理由的设计，对幼儿的目标导向思维和解释说明能力提出了更高的要求。
• 给学生的学习建议：“先当‘小诸葛’，再当‘小鲁班’”
  • 建议描述：在动手之前，我们先来开一个“诸葛亮会议”！拿到任务（要让卡尔凉快）后，先别急着拿材料。在你的小组里，先一起讨论和画一画你们的“妙计”。你可以画一个大大的遮阳伞，或者一个小山洞。最重要的是，要能告诉你的同伴，你为什么要这么设计。比如，你可以说：“我设计一个山洞，因为我们在第3课发现，阴凉里的东西比太阳下的凉快。” 当你们能说出自己的理由后，再变成“小鲁班”动手把它建造出来。一个好的设计师，总是先想清楚“为什么”，再说“怎么做”。
  • 学习科学基础：此建议基于自我调节学习 和元认知的研究。成功的学习者（和问题解决者）通常会经历“计划-执行-反思”的循环。该建议通过将“计划”（当小诸葛）和“执行”（当小鲁班）两个阶段明确分开，有意识地培养幼儿的计划能力和元认知监控能力。要求他们说出设计背后的“理由”，是在促进他们将先前所学知识与当前问题解决进行联结，这是问题解决的核心。
  • 参考文献：
    • Zimmerman, B. J. (2002). Becoming a self-regulated learner: An overview. Theory into practice, 41(2), 64-70.