大概念統(tǒng)攝下的小學(xué)科學(xué)單元教學(xué)實(shí)踐研究

學(xué)科大概念是居于學(xué)科中心、構(gòu)成學(xué)科骨架且能反映學(xué)科本質(zhì)特征的概念。它具有較強(qiáng)的解釋力，能夠在更廣泛的范圍、更持久地闡釋某些現(xiàn)象，指向具體概念背后更為深層的概念或思想。在小學(xué)科學(xué)課程中，關(guān)注大概念，理解每一具體概念背后大概念的指導(dǎo)意義是一個(gè)重要的內(nèi)化過(guò)程。這一過(guò)程可促使學(xué)生將所見(jiàn)、所聞、所思轉(zhuǎn)化為思維觀念，并經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證、綜合分析，領(lǐng)悟出具有客觀價(jià)值的知識(shí)體系，對(duì)學(xué)生形成概念體系、培育科學(xué)核心素養(yǎng)大有裨益。本研究基于具體的小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)踐，總結(jié)了大概念統(tǒng)攝下單元教學(xué)的相關(guān)策略。

一、領(lǐng)悟大概念，探索單元本質(zhì)

以教科版二年級(jí)上冊(cè)“材料\"單元為例，在該單元，學(xué)生將初步接觸\"物體\"“材料\"“物質(zhì)\"等基本概念。通過(guò)對(duì)具體\"物體\"特征和\"材料\"功能的認(rèn)識(shí)，學(xué)生逐步形成\"物質(zhì)\"的概念。單元起始課“我們生活的世界”旨在引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分人工世界和自然世界，建立這兩個(gè)世界的概念，探索不同材料，學(xué)會(huì)從材料的角度看待這兩個(gè)世界。以下教學(xué)片段中的談話，有助于引導(dǎo)學(xué)生從生活世界出發(fā)進(jìn)行思考，緊扣教材設(shè)定主題。

師：人工世界是由人根據(jù)不同用途設(shè)計(jì)并制造出來(lái)的，你認(rèn)為這是一個(gè)怎樣的過(guò)程？

生：這是一個(gè)不斷對(duì)材料進(jìn)行改進(jìn)和應(yīng)用的過(guò)程。

師：這些材料來(lái)自哪里？

生：木頭、棉花、橡膠等許多材料來(lái)自自然世界。

生：也有一些是人工合成的。

小學(xué)科學(xué)教材采用\"大單元\"的組織形式，這既符合小學(xué)生科學(xué)探究的思維與認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，又更好地體現(xiàn)了科學(xué)概念的綜合性與連貫性。其中，大概念是貫穿單元各具體知識(shí)條目的核心主線。教師在備課過(guò)程中，需充分領(lǐng)悟單元大概念的內(nèi)涵，以最優(yōu)方式組織各具體概念，從而真正探尋大單元的本質(zhì)。

師：人類不斷利用和改造自然世界，從而形成了豐富多彩的人工世界。

如此，教師引導(dǎo)學(xué)生將關(guān)注點(diǎn)聚焦于“材料”。通過(guò)起始課的引入，讓學(xué)生從材料視角看待人工世界和自然世界，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到世界是物質(zhì)的。此后學(xué)習(xí)整個(gè)單元，學(xué)生便有了大概念的意識(shí)，能夠更深人地理解單元本質(zhì)。

又如該單元中的《神奇的紙》一課，其教學(xué)重點(diǎn)是通過(guò)對(duì)比感受兩種形狀紙張的差異，體會(huì)材料經(jīng)過(guò)加工、改造、優(yōu)化后性能會(huì)發(fā)生改變。只有讓學(xué)生經(jīng)歷對(duì)紙進(jìn)行加工改造的過(guò)程，如\"折一折，加一加\"等，使其深刻感受紙這種材料經(jīng)改造后可產(chǎn)生更多功能，才能讓學(xué)生體會(huì)“材料經(jīng)過(guò)加工改造之后，可以表現(xiàn)出原本沒(méi)有的性能，物質(zhì)的性質(zhì)決定其功能和用途”，也更深刻地理解人類改造自然世界、創(chuàng)造人工世界的過(guò)程。

縱觀“材料\"單元，本單元并非要求學(xué)生記憶每種材料的特點(diǎn)，而是引導(dǎo)學(xué)生用發(fā)展的眼光看待材料，避免固化認(rèn)知。隨著科技的發(fā)展，材料的特點(diǎn)也在不斷變化。

二、基于大概念，理解科學(xué)觀念

大概念的形成離不開一個(gè)個(gè)具體科學(xué)觀念（即小概念）的發(fā)展。小概念的學(xué)習(xí)依賴于對(duì)具體現(xiàn)象的探究，學(xué)生逐步從探究中概括出能解釋更多現(xiàn)象的概念，這一過(guò)程便是大概念的習(xí)得過(guò)程。

例如，五年級(jí)下冊(cè)第四單元“熱\"通過(guò)探究熱量在不同物體間以及相同物體不同部位間的變化過(guò)程，還有水、空氣、金屬等不同狀態(tài)物質(zhì)的熱量變化情況，總結(jié)出“熱傳遞\"這一上層概念，進(jìn)而指向\"能的轉(zhuǎn)化與能量守恒\"這一核心概念（依據(jù)2022版課標(biāo)）。

對(duì)小學(xué)五年級(jí)學(xué)生而言，學(xué)習(xí)“熱\"的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，需要借助溫度計(jì)、感溫油墨等材料進(jìn)行探究，觀察和思考不同物體冷熱變化相關(guān)的熱現(xiàn)象，探究熱的傳遞過(guò)程。本單元包含三大模塊：首先，讓學(xué)生理解溫度是影響水結(jié)冰、水沸騰等物態(tài)變化的主要因素，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要指向熱可以改變物質(zhì)的狀態(tài)。然后，單元主體課程為第 3～5 課，通過(guò)不同溫度物體（包括液體、固體、氣體）相互接觸后的變化，讓學(xué)生感受熱的傳遞過(guò)程，學(xué)習(xí)內(nèi)容指向熱以不同方式傳遞；最后，從導(dǎo)熱性能角度對(duì)不同材料制成的物體進(jìn)行比較，同時(shí)明確保溫的原則是盡量減少熱量損失，學(xué)習(xí)內(nèi)容指向熱的不同傳遞速度。最后在以上具體概念的聚合下，歸納出更上層的概念：熱量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，且熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體，這些最終共同支撐起一個(gè)更上位的科學(xué)概念一—熱是一種能量的形式。

每節(jié)課均以探究實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生思考，實(shí)驗(yàn)后的研討環(huán)節(jié)至關(guān)重要，教師可適時(shí)予以點(diǎn)撥。例如，在實(shí)施“熱在金屬中的傳遞\"實(shí)驗(yàn)后，教師可提出問(wèn)題：“熱在金屬條中是怎樣傳遞的？在金屬片中又是怎樣傳遞的？?jī)烧邆鬟f有什么相同點(diǎn)？如何將觀察到的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為科學(xué)語(yǔ)言？”引導(dǎo)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程中感溫油墨的顏色變化情況，顏色變化代表溫度變化，溫度變化則代表熱量變化，從而總結(jié)出熱量的變化及傳遞情況。通過(guò)探究熱在金屬中的傳遞過(guò)程，最終深化對(duì)\"熱是一種能量\"這一概念的理解。

三、關(guān)注大概念，促進(jìn)進(jìn)階內(nèi)化

學(xué)習(xí)進(jìn)階是基于教學(xué)理論、實(shí)證研究與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)提出的，針對(duì)學(xué)生特定年級(jí)認(rèn)知發(fā)展的學(xué)業(yè)要求。隨著學(xué)生年齡增長(zhǎng)，學(xué)習(xí)內(nèi)容在學(xué)業(yè)范圍和深度上呈現(xiàn)由淺入深、循序漸進(jìn)的特點(diǎn)。在小學(xué)科學(xué)課程中，許多大概念貫穿多個(gè)年級(jí)段課程，并在不斷深化的過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生的理解，這也契合學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展進(jìn)程。經(jīng)過(guò)一個(gè)進(jìn)階、連貫的學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生通過(guò)觀察、傾聽(tīng)、思考以及實(shí)踐驗(yàn)證，不斷深化對(duì)原理的領(lǐng)悟，推動(dòng)大概念的發(fā)展。

例如，前文提及“材料\"單元所指向的大概念，學(xué)生在一年級(jí)時(shí)接觸水、空氣等具體的\"物體”;到二年級(jí)“材料”單元，則進(jìn)一步細(xì)化物體的結(jié)構(gòu)和功能，使學(xué)生理解不同“材料\"具有不同功能，且能被加工成不同物體，這也為高年級(jí)學(xué)習(xí)\"物質(zhì)\"相關(guān)內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。

小學(xué)科學(xué)課程中的\"溶解\"是一個(gè)較為抽象的概念。在2022版新課標(biāo)\"2.物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)\"這一大概念下，針對(duì) _1～2 年級(jí)的內(nèi)容要求為：知道有些物質(zhì)能溶解在水中，有些物質(zhì)很難溶解在水中。課堂上，教師要求學(xué)生觀察并描述物質(zhì)在水中的溶解現(xiàn)象，同時(shí)判斷物體是否能溶解于水。一年級(jí)開展\"它們?nèi)ツ睦锪薥"\"鹽、紅糖、小石子放人水中的變化\"等活動(dòng)后，教師提問(wèn)“鹽和紅糖真的消失了嗎？\"引發(fā)學(xué)生思考，并引導(dǎo)他們尋找證據(jù)進(jìn)行解釋。起初，有學(xué)生認(rèn)為它們?cè)谒锌床灰?jiàn)了，就是消失了。但經(jīng)過(guò)深人思考，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，鹽水和紅糖水有味道，這就說(shuō)明它們并未消失。鹽或紅糖放入水中，是分散在水里，慢慢變得“看不見(jiàn)”了，這便是溶解現(xiàn)象，它們只是以一種“看不見(jiàn)\"的形式存在于水中。在此過(guò)程中，學(xué)生需進(jìn)行思考辨析，初步構(gòu)建\"溶解\"的概念。

在 3～4 年級(jí)的科學(xué)課程中，學(xué)生需認(rèn)識(shí)物質(zhì)在一定量水中的溶解程度，這是對(duì)“溶解\"概念的深入理解與探索。教材設(shè)計(jì)了“水能溶解多少物質(zhì)”“加快溶解\"兩節(jié)課，助力學(xué)生更深入地理解“顆粒分散在水中”這一動(dòng)態(tài)過(guò)程。在《混合與分離》一課中，學(xué)生認(rèn)識(shí)到食鹽溶解于水的變化是可逆的。學(xué)完本課后，教師可讓學(xué)生嘗試用自己的語(yǔ)言描述食鹽溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)的過(guò)程，以此表達(dá)對(duì)“溶解\"這一概念的理解。

四、立足大概念，化寬度為深度

科學(xué)教育的目標(biāo)在于，通過(guò)一系列探究與實(shí)踐活動(dòng)，促使學(xué)生習(xí)得更深層次的知識(shí)，減少過(guò)多不相關(guān)內(nèi)容的廣度。為此，教師需深入挖掘承載大概念的知識(shí)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)相應(yīng)的探究目標(biāo)與任務(wù)，厘清深度知識(shí)鏈條，推動(dòng)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)，對(duì)那些不相關(guān)的知識(shí)廣度以及純記憶性的邊緣知識(shí)，應(yīng)適當(dāng)予以刪減。

例如，四年級(jí)下冊(cè)第三單元\"巖石與土壤\"單元，指向“10.地球系統(tǒng)\"這一核心概念。在 _1～2 年級(jí)，學(xué)生已了解到土壤為眾多動(dòng)植物提供了生存場(chǎng)所。而本單元?jiǎng)t聚焦于對(duì)巖石和土壤進(jìn)行深層次觀察，并構(gòu)建巖石與土壤之間的關(guān)聯(lián)。不少小學(xué)科學(xué)教師對(duì)本單元教學(xué)存在畏難情緒，常抱怨自身對(duì)巖石缺乏了解、難以識(shí)別，不知如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。實(shí)際上，本單元關(guān)于常見(jiàn)巖石和常見(jiàn)礦物的識(shí)別，是基于科學(xué)觀察方法的學(xué)習(xí)過(guò)程，并非重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)巖石和礦物的識(shí)別能力，學(xué)生僅需對(duì)常見(jiàn)巖石礦物有一定了解即可。不過(guò)，課標(biāo)對(duì)土壤的要求相對(duì)“嚴(yán)格”，明確提出“10.3.4知道土壤的主要成分，觀察并描述沙質(zhì)土、黏質(zhì)土、壤土”。學(xué)生需通過(guò)對(duì)土壤樣品進(jìn)行觀察、揉捏、沉降及研究等操作，分析土壤的組成成分，了解不同土壤之間的差異及其特點(diǎn)，并能舉例說(shuō)明不同土壤適宜生長(zhǎng)的植物。

由此可見(jiàn)，本單元的深度學(xué)習(xí)應(yīng)圍繞土壤展開，巖石和礦物的識(shí)別屬于單元的廣度內(nèi)容?？茖W(xué)研究的宗旨在于助力學(xué)生更好地描述和解釋自然現(xiàn)象，對(duì)巖石與礦物的識(shí)別，可視為本單元的一個(gè)趣味拓展，旨在增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)自然觀察愛(ài)好，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生將巖石和土壤與地球系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。

五、聯(lián)結(jié)大概念，形成跨學(xué)科概念

2022版科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出了13個(gè)核心概念，同時(shí)明確界定了4個(gè)跨學(xué)科概念：物質(zhì)與能量、系統(tǒng)與模型、結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化。多個(gè)學(xué)科核心概念相互聯(lián)結(jié)，最終指向跨學(xué)科概念。

教科版五年級(jí)下冊(cè)\"環(huán)境與我們\"這一單元綜合性極強(qiáng)，指向“人類活動(dòng)與環(huán)境\"這一核心概念，其背后更關(guān)聯(lián)著“系統(tǒng)與模型”“穩(wěn)定與變化\"這兩個(gè)跨學(xué)科概念。在教學(xué)過(guò)程中，教師可先引導(dǎo)學(xué)生了解地球的珍貴與獨(dú)特，以及其面臨的環(huán)境問(wèn)題，以此喚起學(xué)生對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注。隨后，帶領(lǐng)學(xué)生聚焦本單元，學(xué)習(xí)水污染、垃圾污染、能源危機(jī)等與生活緊密相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題，幫助學(xué)生樹立環(huán)境保護(hù)意識(shí)，這也緊扣“人類活動(dòng)與環(huán)境\"這一大概念。

最后一課《分析一個(gè)實(shí)際的環(huán)境問(wèn)題》，以某城市的湖水環(huán)境問(wèn)題為例，讓學(xué)生理解環(huán)境問(wèn)題的復(fù)雜性。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從不同職業(yè)、不同群體的視角進(jìn)行思考，培養(yǎng)其生態(tài)平衡的系統(tǒng)思維，建立“系統(tǒng)與模型\"跨學(xué)科概念，使學(xué)生感受生態(tài)平衡背后所涉及的城市生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、法律、人文、責(zé)任等諸多因素形成的復(fù)雜關(guān)系。此外，學(xué)完本單元后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)心環(huán)境問(wèn)題，促使學(xué)生能夠綜合分析、判斷和評(píng)價(jià)各類環(huán)境問(wèn)題。

六、結(jié)語(yǔ)

小學(xué)科學(xué)教學(xué)應(yīng)摒棄知識(shí)碎片化與堆砌式的教學(xué)方式，凸顯大概念的引領(lǐng)作用。在人類的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中，最底層為事實(shí)，事實(shí)之上是統(tǒng)攝性較低的具體概念。大概念是高于具體概念、具備較強(qiáng)解釋力的概念，而在大概念之上，還存在跨學(xué)科概念，甚至還有統(tǒng)攝其他所有知識(shí)的哲學(xué)觀點(diǎn)。在實(shí)際生活與學(xué)習(xí)中，人們運(yùn)用最為頻繁的便是借助大概念來(lái)解釋自然現(xiàn)象和諸多事實(shí)。因此，理解大概念知識(shí)是形成學(xué)科素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

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