簡(jiǎn)析科學(xué)教學(xué)中的“大概念”

姜紅方

【摘? ?要】圍繞大概念開展科學(xué)教學(xué)，已經(jīng)成為科學(xué)教育界的共識(shí)。因此，厘清大概念與其他科學(xué)概念的關(guān)系，認(rèn)識(shí)大概念在認(rèn)知體系中的地位，了解基于大概念開展科學(xué)教學(xué)的方法，有助于學(xué)生深入理解和遷移運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，形成科學(xué)思維，理解科學(xué)本質(zhì)，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)和生活奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】大概念;科學(xué)教學(xué);生命世界

大概念是指在科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，能夠用于解釋和預(yù)測(cè)較大范圍自然界現(xiàn)象的概念，是科學(xué)領(lǐng)域中的核心思想，是人們認(rèn)識(shí)世界、改造世界的核心觀念。例如，“適者生存，優(yōu)勝劣汰”就是一個(gè)大概念，用它可以解釋為什么一些物種滅亡了，而其他物種卻可以生生不息地繁衍下去，以及解釋生物的進(jìn)化、退化、遺傳、變異現(xiàn)象，甚至可以預(yù)測(cè)目前生存的一些物種將來的命運(yùn)可能會(huì)如何。

由溫·哈倫編著的《科學(xué)教育的原則和大概念》一書指出：要基于大概念來組織小學(xué)科學(xué)教學(xué)。韋鈺院士在《以大概念的理念進(jìn)行科學(xué)教育》一文中也指出：科學(xué)教學(xué)要圍繞涉及重要領(lǐng)域的有結(jié)構(gòu)、有組織的科學(xué)核心概念和模型——大概念來進(jìn)行。用大概念構(gòu)建課程內(nèi)容框架也是《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的設(shè)計(jì)思想和研制基礎(chǔ)之一。由此可見，圍繞大概念來進(jìn)行課堂教學(xué)已成為國(guó)內(nèi)外科學(xué)教育界關(guān)注的熱點(diǎn)。厘清大概念與其他科學(xué)概念的關(guān)系，認(rèn)識(shí)大概念在認(rèn)知體系中的地位，了解基于大概念開展科學(xué)教學(xué)的方法，有助于學(xué)生深入理解和遷移運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，形成科學(xué)思維，理解科學(xué)本質(zhì)，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)和生活奠定基礎(chǔ)。

一、厘清大概念與其他科學(xué)概念的關(guān)系

科學(xué)概念可以分解為統(tǒng)一概念、大概念、主要概念、具體概念四個(gè)統(tǒng)攝性程度不同的概念。科學(xué)概念中統(tǒng)攝性程度最高的是統(tǒng)一概念，它是從不同領(lǐng)域中抽象出來的自然規(guī)律、觀念或思想。例如“物質(zhì)是變化的”就屬于統(tǒng)一概念的范疇。統(tǒng)一概念的下位概念是大概念。雖然大概念抽象和覆蓋的程度不如統(tǒng)一概念，但它是一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中最主要、最核心的思想和觀點(diǎn)。例如“生物的多樣性、存活和滅絕都是進(jìn)化的結(jié)果”“生物需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為此它們經(jīng)常需要依賴其他生物或與其他生物競(jìng)爭(zhēng)”等是大概念。大概念的下位概念是主要概念，它是學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中需要理解和運(yùn)用的概念。主要概念比大概念更細(xì)化、更具體，也更適合學(xué)生理解。如“動(dòng)物能適應(yīng)環(huán)境，通過獲取植物和其他動(dòng)物的養(yǎng)分來維持生存”“植物能夠適應(yīng)環(huán)境，可制造和獲取養(yǎng)分來維持自身的生存”等。更下位的概念就是具體概念，它比主要概念具體得多，可以細(xì)化為好幾項(xiàng)，是小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的重要內(nèi)容。例如“動(dòng)物的行為能夠適應(yīng)環(huán)境的變化”“植物具有制造和獲取養(yǎng)分的結(jié)構(gòu)”等就是具體概念。而“蛇會(huì)冬眠”“植物葉子能進(jìn)行光合作用”等都屬于具體事實(shí)，它是建立具體概念的基礎(chǔ)。

二、認(rèn)識(shí)大概念在認(rèn)知體系中的地位

人的知識(shí)結(jié)構(gòu)呈金字塔形。最底層的全是事實(shí)性知識(shí)，在事實(shí)性知識(shí)上面是統(tǒng)攝性程度較低的具體概念，具體概念往上分別是主要概念、大概念、統(tǒng)一概念，哲學(xué)觀點(diǎn)是統(tǒng)攝所有知識(shí)的，位于頂層（見圖1）。

由此可見，大概念在人的認(rèn)知體系中占有非常重要的地位。學(xué)生頭腦中孤立的、瑣碎的、毫無聯(lián)系的各種事實(shí)性知識(shí)、公式和具體概念等，必須抽象形成緊密聯(lián)系的主要概念，構(gòu)建成指向大概念的概念框架，并隨著大概念的進(jìn)一步發(fā)展，逐漸形成統(tǒng)一概念，進(jìn)而指向哲學(xué)觀點(diǎn)。這樣的認(rèn)知體系能促使學(xué)生成長(zhǎng)為有一雙慧眼的智者，為將來成為社會(huì)適應(yīng)能力良好的決策人打下基礎(chǔ)。因此，建構(gòu)以大概念為先導(dǎo)的教學(xué)認(rèn)知體系，才是教師應(yīng)該追求的教學(xué)目標(biāo)和教育理想——教育為人的一輩子幸福奠基。

三、了解基于大概念開展科學(xué)教學(xué)的方法

學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)不能只停留在事實(shí)知識(shí)層面，而應(yīng)從事實(shí)中抽象出具體概念，由此上升到主要概念，再趨向于大概念。指向大概念的科學(xué)學(xué)習(xí)，旨在培養(yǎng)學(xué)生遷移和運(yùn)用知識(shí)的能力，從而能夠舉一反三地解釋更多的具體事實(shí)和現(xiàn)象（見圖2）。

指向大概念的科學(xué)探究，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層理解，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)家彭加萊曾經(jīng)說過：科學(xué)是基于事實(shí)之上的，就好像房子是用磚石砌成的一樣。但事實(shí)堆積并不是科學(xué)，就好像堆在一起的磚石并不是房子一樣?！犊茖W(xué)教育的原則和大概念》一書指出，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的大概念是有組織、有結(jié)構(gòu)的科學(xué)知識(shí)和模型，它們能夠解釋較大范圍內(nèi)的一系列相關(guān)現(xiàn)象。無論學(xué)生將來是否進(jìn)一步學(xué)習(xí)科學(xué)或直接從事科技工作，這些大概念都將有助于他們理解所觀察到的自然界現(xiàn)象，以及依據(jù)科學(xué)知識(shí)參與那些影響自己和他人生活質(zhì)量的決策。

四、引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念框架

布魯納認(rèn)為：任何學(xué)科都有其基本結(jié)構(gòu)，任何與該學(xué)科有聯(lián)系的事實(shí)、論據(jù)、概念等都可以不斷地納入一個(gè)處于不斷統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)之中。這種基本結(jié)構(gòu)就是由各級(jí)概念構(gòu)成的學(xué)科框架。

以生命世界領(lǐng)域“生物與環(huán)境”主題為例，教師先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)仙人掌的刺、松樹的松針進(jìn)行觀察研究，得出仙人掌的刺和松樹的松針都是為了更好地適應(yīng)生存環(huán)境而演化的結(jié)果。這一過程旨在引導(dǎo)學(xué)生把具體的事實(shí)性知識(shí)轉(zhuǎn)化為對(duì)具體概念的理解。接著，教師借助更多植物適應(yīng)環(huán)境的具體概念，引導(dǎo)學(xué)生理解主要概念——植物能夠借助自身結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境?！爸参锬軌蚪柚陨斫Y(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境”“動(dòng)物能夠借助自身結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境”等大量關(guān)于植物和動(dòng)物進(jìn)化、退化、變異、遺傳的一般性主要概念，有利于學(xué)生形成并理解“生物能夠借助自身結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境”的大概念。這種大概念（規(guī)律性認(rèn)識(shí)）具有普適性，可以統(tǒng)攝主要概念和具體概念，且具有遷移運(yùn)用價(jià)值。學(xué)生一旦形成了“生物能夠借助自身結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境”的大概念，就無須學(xué)習(xí)生命世界領(lǐng)域中大量的具體事實(shí)，只要遷移運(yùn)用大概念，就可以解釋大量的事實(shí)性現(xiàn)象——特定環(huán)境中的植物所具有的特征，如“為什么沙漠和戈壁灘中的植物葉子會(huì)退化成針狀”等。概念框架就此建構(gòu)完成。概念框架的建構(gòu)，不但減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而且提高了他們分析問題、解決問題的能力。這就是基于大概念教學(xué)的價(jià)值所在。

綜上所述，大概念不同于主要概念和具體概念，它可以統(tǒng)攝下位概念，揭示知識(shí)的本質(zhì)和學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系，具有統(tǒng)整學(xué)科知識(shí)的功能。具體概念和主要概念可以解釋很多具體知識(shí)，但解釋空間和遷移運(yùn)用價(jià)值遠(yuǎn)不如大概念。大量的具體事實(shí)性知識(shí)是形成具體概念的基礎(chǔ)。具體概念是形成主要概念的基礎(chǔ)，主要概念是形成大概念的保證。對(duì)科學(xué)大概念的理解，可以促使學(xué)生整體、聯(lián)系、本質(zhì)地看問題，形成科學(xué)的思維習(xí)慣，掌握有效的科學(xué)學(xué)習(xí)方法。

（浙江省衢州市實(shí)驗(yàn)學(xué)校教育集團(tuán)悅溪校區(qū)? ?324000）