基于大概念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)實踐研究

蔣娜

摘要：2017年修訂的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對大概念理念下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)進(jìn)行了強調(diào)。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中滲透科學(xué)大概念，應(yīng)在橫向拓展中建構(gòu)知識體系，在縱向深入中建構(gòu)科學(xué)方法，在螺旋遞進(jìn)中建構(gòu)層級概念，以幫助學(xué)生廣泛、系統(tǒng)地吸納知識，快速有效地運用知識，建立一個完整的世界理解與認(rèn)知，初步形成科學(xué)態(tài)度、掌握科學(xué)方法、理解科學(xué)精神，構(gòu)建出一個健康、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；大概念；教學(xué)策略

中圖分類號：G623.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-9094（2018）07B-0038-04

2017年伊始，新修訂的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》正式出臺，相較于舊版課標(biāo)，主要在6個方面進(jìn)行了重點修訂。除卻廣受關(guān)注的低年級的課程確定恢復(fù)以外，還涉及到學(xué)科素養(yǎng)、課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、理念變革等方面的修訂。在重點修訂內(nèi)容中，所涉及的科學(xué)教學(xué)要基于大概念基礎(chǔ)實施的理念也是頗受關(guān)注。

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中具體詳細(xì)地列出了18項科學(xué)大概念，其中物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域6項，生命科學(xué)領(lǐng)域9項，技術(shù)與工程領(lǐng)域3項，并這樣寫道：“教材的整體設(shè)計要呈現(xiàn)出不同科學(xué)知識之間的關(guān)聯(lián)，一些科學(xué)知識之間存在邏輯順序要利于學(xué)生感悟這種順序。某些知識之間存在著非本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系，這種聯(lián)系體現(xiàn)在相同的內(nèi)容領(lǐng)域，也體現(xiàn)在不同的內(nèi)容領(lǐng)域。幫助學(xué)生理解類似的實質(zhì)性聯(lián)系，并根據(jù)學(xué)生年齡特征與知識積累，在遵循科學(xué)性的前提下，采用逐級遞進(jìn)、螺旋上升的原則進(jìn)行進(jìn)階性的教學(xué)，展示科學(xué)知識的整體性和科學(xué)方法的一般性，這是科學(xué)教學(xué)的重要任務(wù)?！盵1]

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對大概念滲透科學(xué)教育的強調(diào)痕跡非常明顯，那究竟什么是大概念呢？為何要強調(diào)大概念？而大概念理念又將如何滲透到我們?nèi)粘？茖W(xué)教學(xué)中呢？就相關(guān)問題筆者嘗試進(jìn)行研究，希望能為一線小學(xué)科學(xué)教育工作提供一些教學(xué)參考。

一、科學(xué)大概念及其內(nèi)容

科學(xué)大概念和日常教學(xué)中提及的“概念”和“科學(xué)概念”均有所不同，它是可以適用于解釋和預(yù)測較大范圍內(nèi)的物體和現(xiàn)象的概念，它是能夠整合眾多科學(xué)知識的科學(xué)學(xué)習(xí)的核心。與其相對應(yīng)的概念稱之為小概念，小概念是只能運用于特定觀察和實驗的概念。在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中，礙于科學(xué)知識的綜合性特征，我們無法學(xué)習(xí)完所有的科學(xué)知識。因此，我們試圖通過趨向于核心概念的進(jìn)展過程來解決這一困難，把這些概念稱為科學(xué)上的大概念?？茖W(xué)大概念是在具體科學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成的，對科學(xué)事實和科學(xué)事業(yè)更為宏觀而具概括性的認(rèn)識和觀念[2]。

大概念主要包含兩個內(nèi)容——核心概念與共通概念。核心概念是在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域、生命科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)與工程領(lǐng)域具有統(tǒng)領(lǐng)作用的概念，它是側(cè)重于統(tǒng)一學(xué)科內(nèi)部的重要概念[3]。它是科學(xué)教學(xué)活動中的基軸與核心，是能把零散的科學(xué)知識串珠成鏈的金絲線，能幫助學(xué)生理解和研究更復(fù)雜、更難解決的問題的關(guān)鍵知識，能在多個年級中進(jìn)行主題式的持續(xù)教學(xué)，從而實現(xiàn)教學(xué)的螺旋式上升和層級性攀爬。因此，核心概念既是基礎(chǔ)也是內(nèi)核，能聚焦學(xué)科知識，更能衍生學(xué)科知識。共通概念則是側(cè)重于不同學(xué)科之間共同涉及的概念，它是多門學(xué)科內(nèi)部概念的同一體現(xiàn)，可以幫助學(xué)生將不同學(xué)科領(lǐng)域中相互關(guān)聯(lián)的知識組織成科學(xué)、連貫、條理清晰的對客觀世界的認(rèn)知[4]。

二、大概念滲透教學(xué)的意義

早在4年前美國頒布的《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中就已提出：“科學(xué)教育內(nèi)容要圍繞科學(xué)大概念來組織與實施。”將大概念理念滲透教學(xué)中究竟意欲何在呢？筆者認(rèn)為大概念理念指導(dǎo)教學(xué)至少有以下兩項優(yōu)勢：

1.廣泛、系統(tǒng)地吸納知識

科學(xué)是一門集物理、化學(xué)、生物、天文、地理等多學(xué)科于一身的綜合性學(xué)科，學(xué)科知識范圍廣，密度大。事實上科學(xué)知識本身就是成幾何級數(shù)增加的，所以無論是教師還是學(xué)生，在有限的學(xué)習(xí)時間內(nèi)所能教或?qū)W的知識是非常有限的。而大概念理念滲透下的教學(xué)方式可以引領(lǐng)學(xué)生實現(xiàn)一個趨于核心概念的進(jìn)展過程，有助于學(xué)生建構(gòu)一個蛛網(wǎng)式的，具有關(guān)聯(lián)性、發(fā)散性的知識領(lǐng)域。在這個系統(tǒng)中，學(xué)生能夠接觸與思考以核心概念為內(nèi)核的、更為寬泛的學(xué)科知識體系，從而幫助學(xué)生舉一反三、觸類旁通。讓學(xué)生身處完整與全面的體系中學(xué)習(xí)，能促進(jìn)學(xué)生整體思維能力的形成，這樣的教學(xué)方式可以促進(jìn)學(xué)生更廣泛、更高效地吸納知識。

2.快速有效地運用知識

在《人是如何學(xué)習(xí)的》一書中提到了專家與新手的差異，當(dāng)他們完成相同的任務(wù)時，專家與新手所反映出的水平差異很大。專家之所以能夠高效地完成任務(wù)，原因就在于相較于新手，專家在特定的領(lǐng)域中具有系統(tǒng)而完整的專業(yè)知識體系[5]。可見，寬泛的知識體系有助于增加學(xué)生對有意義的信息模式的敏感度，決定了其所關(guān)注的事物能否在特定的環(huán)境中進(jìn)行快速有效的理解、記憶、組織、推理、再現(xiàn)及運用。

三、基于大概念的教學(xué)策略

有研究表明，學(xué)生在接受正式的科學(xué)教育之前，其腦海已經(jīng)存在“相對原始卻又并不準(zhǔn)確”的初始概念，我們稱之為前概念。前概念在學(xué)生的腦海中以一定的“結(jié)構(gòu)”形式所存在，但這種結(jié)構(gòu)更多的是以表象的形式存在，而對內(nèi)在學(xué)科本質(zhì)的理解還是需要通過全面、多元、深層的學(xué)習(xí)去獲取。如今，由于學(xué)習(xí)環(huán)境的改變，學(xué)生的成長經(jīng)歷與以往相比發(fā)生了很大的變化，沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以滿足學(xué)生的成長需求。因此，需要我們在教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的特點及需求去建構(gòu)以大概念為基礎(chǔ)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，以此來促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。日常所進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動如何依托大概念理念進(jìn)行實施？其實是取決于我們的教學(xué)法——如何幫助學(xué)生進(jìn)行內(nèi)容擴(kuò)展與關(guān)聯(lián)，在此筆者提出三個策略：

1.在橫向拓展中建構(gòu)知識體系

教學(xué)中如何避免科學(xué)知識的碎片化與零散化？教師有意識地依托大概念，為學(xué)生建構(gòu)完整的學(xué)科知識體系是一項有效的措施。只有這樣，才能確保學(xué)生獲得關(guān)于科學(xué)及生活的圖像，并由互為關(guān)聯(lián)的物體組合而成。正如一棟高樓并非是簡單的用磚頭堆起，科學(xué)也是如此，它并非由一些相互孤立的事實堆砌[6]。所以教師在教學(xué)過程中，要有意識地幫助學(xué)生去進(jìn)行橫向的知識關(guān)聯(lián)，而非就內(nèi)容論內(nèi)容，就現(xiàn)象論現(xiàn)象，更不能就知識論知識，而是要統(tǒng)籌教材、關(guān)聯(lián)內(nèi)容、勾連內(nèi)涵，追尋本質(zhì)。以《尋找土壤中的小動物》對比教學(xué)的片段為例：

小概念教學(xué)：

師：同學(xué)們，翻開土壤，大家都發(fā)現(xiàn)土壤中生活著哪些小動物？

生：蚯蚓、螞蟻、屎殼郎、蝸牛……

師：同學(xué)們很仔細(xì)，下面讓我們來觀察觀察這些小動物都有什么特點？

大概念教學(xué)：

師：同學(xué)們，翻開土壤，大家都發(fā)現(xiàn)土壤中生活著哪些小動物？

生：蚯蚓、螞蟻、屎殼郎、蝸?！?/p>

師：同學(xué)們很仔細(xì)，那我們先來看看蚯蚓，大家覺得它能夠長時間離開土壤生活嗎？為什么？

生：不能，它需要濕潤的環(huán)境，還要充足的氧氣、舒適的溫度和足夠的食物……

師：那你們找到的其他動物是不是也和蚯蚓一樣需要這樣的環(huán)境才能生活？

生：蝸牛也是這樣。

師：那蚯蚓、蝸牛等為什么需要這樣的生存環(huán)境呢？（引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生物體需要長時間進(jìn)化以形成特定的功能）

案例中的小概念教學(xué)方式僅僅是圍繞現(xiàn)象談現(xiàn)象，而大概念教學(xué)方式是引導(dǎo)學(xué)生通過某一現(xiàn)象去關(guān)聯(lián)其他相關(guān)內(nèi)容，尋找事物的共通點，理解一些涉及物體、現(xiàn)象以及它們在自然界中的相互關(guān)系，從生物的現(xiàn)象到特點，再到生物的進(jìn)化，實現(xiàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)挖掘。

2.在縱向深入中建構(gòu)科學(xué)方法

除卻橫向的知識整合與勾連，科學(xué)教育還應(yīng)該在促進(jìn)學(xué)生理解有關(guān)科學(xué)方法、科學(xué)探究及推理上面滲透大概念理念?？茖W(xué)方法、科學(xué)探究的縱向建構(gòu)意味著教師要給學(xué)生提供方法建構(gòu)的深度空間，引領(lǐng)學(xué)生通過自身挖掘探究方法來深化自己的理解。在這個過程中，他們收集和運用數(shù)據(jù)來驗證想法。學(xué)生是以發(fā)展理解、尋求突破點的方法參與活動，教師有意識地、縱向深入地培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)方法上的認(rèn)知與發(fā)展，將幫助學(xué)生形成對科學(xué)本身的大概念。以《觀察植物細(xì)胞》教學(xué)片段為例：

師：剛才我們發(fā)現(xiàn)往蘿卜杯里倒入30ml鹽水，過了一會水量變多了，這是什么原因呢？

生：應(yīng)該是鹽水起的作用。

師：如何證明呢？

生：往蘿卜杯里倒入同樣多的清水試試。

（實驗嘗試）

師：我們發(fā)現(xiàn)倒入清水的蘿卜杯液體量沒有發(fā)生變化。那鹽水杯液體量為什么會增加呢？有什么辦法能證明為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象？

生：可能是蘿卜里面的水分被鹽水吸出來了，可以用顯微鏡看看鹽水杯蘿卜細(xì)胞結(jié)構(gòu)，再看看清水杯蘿卜細(xì)胞結(jié)構(gòu)，進(jìn)行對比觀察。

（學(xué)生實驗）

師：有什么發(fā)現(xiàn)？

生：鹽水中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)比較緊密，細(xì)胞膜與細(xì)胞壁分離。

師：把鹽水倒掉，再倒入30ml清水，再觀察水量？

生：水量變少。

師：繼續(xù)想辦法證明現(xiàn)象，尋找原因。

（學(xué)生再次觀察切片）

這個案例中學(xué)生通過多次對比、深入挖掘科學(xué)探究方法來進(jìn)行相關(guān)概念的自主建構(gòu)。方法的縱向深入，讓學(xué)生了解到細(xì)胞結(jié)構(gòu)的特性，物質(zhì)的存在方式和相互作用。這樣的教學(xué)方式為學(xué)生帶來的是科學(xué)大概念的自主建構(gòu)。

3.在螺旋遞進(jìn)中建構(gòu)層級概念

將大概念的理念滲透科學(xué)課堂絕非是一兩節(jié)課可以完成的，而應(yīng)是一個具有連續(xù)性、周期性的過程。在小學(xué)六年的每個年段，甚至是每個年級中，任何關(guān)于學(xué)科內(nèi)容的理解都應(yīng)該是建立在已有的概念、技能和意愿基礎(chǔ)之上的攀爬，然后在回望中收集有關(guān)的想法、信息，作為下一步教學(xué)的基礎(chǔ)，隨后繼續(xù)向上攀爬……所以大概念的滲透應(yīng)該是在一種螺旋遞進(jìn)的過程中的滲透，由此幫助學(xué)生建構(gòu)具有層級的概念體系。以大概念在《物體具有一定特性，材料具有一定性能》教學(xué)中的層級建構(gòu)為例：

二年級結(jié)束時：物質(zhì)以不同的類型存在，有分為固體、液體、氣體。

四年級結(jié)束時：物質(zhì)可以以不同的形態(tài)存在，某種物質(zhì)既可以是固體也可以是液體或氣體，這取決于溫度?？梢园凑詹牧系目捎^察性質(zhì)、用途、天然還是人造的，對材料進(jìn)行描述和分類。各種物質(zhì)都是由一系列小碎片組成。

六年級結(jié)束時：任何物質(zhì)都可以被切分成小到用肉眼看不見的微粒，但它仍然存在，且可以借助其他方法探測出來。當(dāng)物質(zhì)的形態(tài)發(fā)生變化，甚至是在一些看似物質(zhì)消失的變化中（如溶解、蒸發(fā)），物質(zhì)的量是守恒的。

由此可見，每一個層級的攀爬都是在前一個層級的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。相較于前一個層級，相互之間既有重疊也有獨立，所以大概念是在一種螺旋遞進(jìn)的過程中逐步實現(xiàn)層級的建構(gòu)的。

總而言之，基于大概念理念下的科學(xué)教學(xué)，學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)探究過程，可以更全面地了解概念背后的學(xué)科本質(zhì)，獲得更多的體驗感悟。這將有助于學(xué)生建立一個完整的對世界的理解與認(rèn)知，初步形成科學(xué)態(tài)度、掌握科學(xué)方法、理解科學(xué)精神，構(gòu)建出一個健康、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[5]（美）約翰.D.布蘭思福特.人是如何學(xué)習(xí)的：大腦、心理、經(jīng)驗及學(xué)校[M].程可拉，等，譯，上海：華東師范大學(xué)出版社， 2013： 27.

[6]（英）溫·哈倫.科學(xué)教育的原則和大概念[M].韋鈺，譯.北京：科學(xué)普及出版社， 2011：7.

責(zé)任編輯：李韋

Abstract： The newly-revised Outlines in 2017 emphasize primary school science teaching in the idea of big concepts. To realize the penetration of big concepts into science teaching， teachers should construct the knowledge system in cross-sectional expansion， construct scientific methods in longitudinal depth， and construct stratum concepts in spiral progress， so that teachers can help students absorb knowledge extensively and systematically， apply knowledge swiftly and effectively， and create a complete understanding and cognition. Besides， students can preliminarily form their scientific attitudes， grasp scientific methods， understand scientific spirits， and eventually build a healthy and harmonious foundation of development.

Key words： primary school science； big concept； teaching strategy