◇葉水明 高 翔（福建：南平實(shí)驗(yàn)小學(xué)廈門(mén)市思明區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校）

全球科學(xué)教育的理念和實(shí)踐正發(fā)生著深刻的變革，從2022年頒布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（下稱(chēng)“新課標(biāo)”）以及現(xiàn)有各版本的科學(xué)教材，直至一線(xiàn)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，均體現(xiàn)了圍繞大概念理念展開(kāi)科學(xué)教學(xué)的趨勢(shì)。大概念教學(xué)通過(guò)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容和相關(guān)要求，梳理概念的進(jìn)程結(jié)構(gòu)，明確概念的遞進(jìn)目標(biāo)，貫徹大概念科學(xué)觀(guān)，讓學(xué)生在頭腦中逐步建構(gòu)大概念的框架和理念。

一、厘清系統(tǒng)架構(gòu)——概念進(jìn)階架構(gòu)的基礎(chǔ)

新課標(biāo)在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上，倡導(dǎo)以大概念為導(dǎo)向，以大單元為區(qū)塊，將各種科學(xué)事實(shí)和科學(xué)方法置于概念框架內(nèi)，進(jìn)行合理編排，將科學(xué)13個(gè)學(xué)科核心概念和4個(gè)跨學(xué)科概念分布在4個(gè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的54 項(xiàng)學(xué)習(xí)內(nèi)容中，明確提出354 個(gè)內(nèi)容要求?？茖W(xué)大概念是教材編寫(xiě)的邏輯基礎(chǔ)，科學(xué)教材是科學(xué)教育理念的載體，是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的工具。因此，根據(jù)進(jìn)階學(xué)習(xí)理論，在教學(xué)實(shí)施中，厘清大概念的系統(tǒng)架構(gòu)，才能明確課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容與科學(xué)概念之間的有機(jī)聯(lián)系，通過(guò)有層次進(jìn)階、有連貫聯(lián)系的概念學(xué)習(xí)及相應(yīng)模型建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的螺旋上升。

圖1 是核心概念“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”中關(guān)于人和動(dòng)物開(kāi)放系統(tǒng)的課程進(jìn)階架構(gòu)。初步認(rèn)識(shí)到人和動(dòng)物主要通過(guò)眼、耳、鼻等外在感官進(jìn)行信息交流、感知環(huán)境，這是建構(gòu)生物系統(tǒng)的第一進(jìn)階；了解人和動(dòng)物由外到內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)，形成生物體的第二進(jìn)階，可以理解為一種過(guò)渡進(jìn)階水平；第三進(jìn)階通過(guò)人和動(dòng)物的能量流動(dòng)及相關(guān)的系統(tǒng)構(gòu)成，初步掌握比較抽象、不容易感知的生物體調(diào)節(jié)機(jī)制。通過(guò)三個(gè)層次的進(jìn)階學(xué)習(xí)，由外到內(nèi)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，了解生物系統(tǒng)器官及其功能和其需要被保護(hù)的意義，從而構(gòu)建生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)這個(gè)大概念框架，為七至九年級(jí)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

圖1 人和動(dòng)物系統(tǒng)的課程進(jìn)階架構(gòu)

二、尊重教學(xué)規(guī)律——邏輯推進(jìn)概念建構(gòu)

科學(xué)概念教學(xué)強(qiáng)調(diào)自主性建構(gòu)科學(xué)概念，在教學(xué)中必須不斷滲透概念特征、內(nèi)涵、外延等，形成教學(xué)邏輯。讓學(xué)生在指向科學(xué)大概念的學(xué)習(xí)過(guò)程中，經(jīng)歷從認(rèn)識(shí)基本科學(xué)概念到組合概念的歸并，深度理解科學(xué)概念，從而建構(gòu)起良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成核心概念乃至概念拓展，推動(dòng)學(xué)生有梯度地理解科學(xué)概念。

（一）概念建構(gòu)：迷失概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念

在學(xué)習(xí)概念之前，學(xué)生往往帶著各種關(guān)于自然事物或現(xiàn)象的見(jiàn)解，這就是學(xué)生的科學(xué)前概念或稱(chēng)為迷失概念。學(xué)生的前概念常常是模糊的，甚至是錯(cuò)誤的。例如，在學(xué)習(xí)“呼吸”這個(gè)概念時(shí)，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為，吸氣時(shí)胸部和腹部都會(huì)擴(kuò)張，而呼氣時(shí)胸部和腹部都會(huì)收縮。這個(gè)觀(guān)點(diǎn)似乎符合吸進(jìn)氣體和呼出氣體時(shí)人體變化的自然認(rèn)知。在課堂上，教師引導(dǎo)全班學(xué)生進(jìn)行多次呼氣和吸氣的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)，感受胸部和腹部的變化。學(xué)生驚訝地發(fā)現(xiàn)：實(shí)際情況是，吸氣時(shí)胸部擴(kuò)張、腹部收縮；呼氣時(shí)胸部收縮、腹部放松。這個(gè)案例提示我們注意：迷失概念是小學(xué)科學(xué)概念教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，教師教學(xué)時(shí)要先通過(guò)學(xué)習(xí)前的診斷性評(píng)價(jià)，了解學(xué)生的前概念水平；再遵循小學(xué)生的年齡和認(rèn)知特點(diǎn)，采用認(rèn)知沖突教學(xué)策略，創(chuàng)設(shè)能引發(fā)認(rèn)知沖突的問(wèn)題環(huán)境或情境，進(jìn)而通過(guò)科學(xué)體驗(yàn)，建構(gòu)正確概念認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生從迷失概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，努力將學(xué)生的思維可視化，從而了解學(xué)生是否實(shí)現(xiàn)了從非科學(xué)概念到科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。

（二）概念關(guān)聯(lián)：基礎(chǔ)概念歸并為組合概念

學(xué)生在教學(xué)中通過(guò)對(duì)事實(shí)性知識(shí)的歸納和總結(jié)獲得一些具體的基礎(chǔ)概念，而將兩個(gè)或多個(gè)已知概念組合成一個(gè)新概念的認(rèn)知加工過(guò)程，是新概念形成的途徑之一。其中所形成的新概念被稱(chēng)為組合概念，組合概念主要分為關(guān)系解釋和屬性解釋兩類(lèi)：通過(guò)某種關(guān)系，如事物間相互作用相互聯(lián)系的狀態(tài)，把基礎(chǔ)概念聯(lián)合起來(lái)形成關(guān)系型組合概念；通過(guò)厘清基礎(chǔ)概念間的性質(zhì)、關(guān)系或?qū)傩越Y(jié)構(gòu)的異同來(lái)形成屬性型組合概念。例如，心跳是人體的主要生命特征之一，心臟跳動(dòng)、血液流動(dòng)和脈搏律動(dòng)之間有什么關(guān)系呢? 利用模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀(guān)察“心臟”跳動(dòng)時(shí)“血液”的流向和“血管”的變化。結(jié)合課件演示，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)心臟是維持血液持續(xù)流動(dòng)的動(dòng)力源，通過(guò)不停收縮和舒張壓出血液到全身血管或抽進(jìn)血液到心臟中，不斷循環(huán)反復(fù)。這一過(guò)程中，血管也跟著收縮和舒張，形成人體的脈搏，由此厘清三者之間的關(guān)系，形成血液循環(huán)的組合概念，突破難點(diǎn)，完成教學(xué)目標(biāo)。在本教學(xué)案例中，教師創(chuàng)設(shè)了協(xié)調(diào)穩(wěn)定的情景模擬，為概念組合提供某種互動(dòng)的可能，實(shí)現(xiàn)概念的同化或順應(yīng)，從而重新建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，形成認(rèn)知的整體性。

（三）概念遞進(jìn)：組合概念提升為核心概念

科學(xué)核心概念包含了學(xué)科中的各種概念、理論、原理和解釋體系，展現(xiàn)學(xué)科的邏輯結(jié)構(gòu)和當(dāng)代學(xué)科圖景，是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分。通過(guò)這些核心概念能夠有效地組織大量的事實(shí)和其他概念，具有超越課堂的持久價(jià)值和遷移價(jià)值的關(guān)鍵性概念。目前的概念教學(xué)方式，通常是將上位的核心概念拆分為一系列較為具體的概念，經(jīng)由學(xué)習(xí)進(jìn)階形成核心概念。課程和教材的設(shè)計(jì)以及教學(xué)等因素，都有可能導(dǎo)致核心概念與原有概念之間的聯(lián)系不夠緊密、核心概念與其他相關(guān)概念之間的聯(lián)系不成系統(tǒng)。因此，概念教學(xué)首先要重視事實(shí)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感知豐富的有代表性的事實(shí)和細(xì)節(jié)，為形成正確概念起到支撐作用。其次，需要教師精心選擇和設(shè)計(jì)指向核心概念的主題和內(nèi)容，提供高質(zhì)量的探究式科學(xué)教育活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工，組織、保持并應(yīng)用對(duì)于理解核心概念至關(guān)重要的那些事實(shí)，進(jìn)而創(chuàng)設(shè)解決實(shí)際問(wèn)題的情境，幫助學(xué)生從記憶事實(shí)轉(zhuǎn)移到理解可遷移的核心概念，理解根本的知識(shí)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)概念的應(yīng)用和關(guān)聯(lián)能力。最終，引導(dǎo)學(xué)生把不同層級(jí)的概念聯(lián)系到一起，建構(gòu)合理的概念框架，使它們彼此豐富，進(jìn)而組合成為一個(gè)整體，形成核心概念。

三、深度融合概念——系統(tǒng)推進(jìn)項(xiàng)目鏈接

人們?cè)谶\(yùn)用科學(xué)概念解決生活問(wèn)題時(shí)，除了從具體且有針對(duì)性的概念中獲得支持，更多時(shí)候需要跨越不同概念進(jìn)行運(yùn)用。實(shí)踐證明，通過(guò)大單元教學(xué)能夠促進(jìn)并列概念的橫向整合；通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，能夠促進(jìn)不同層級(jí)概念的縱向整合；通過(guò)STEAM 課程教學(xué)，能夠促進(jìn)各類(lèi)概念的系統(tǒng)整合。

（一）橫向整合——基于核心概念的大單元教學(xué)

小學(xué)科學(xué)大單元教學(xué)的總體思路，要求教師站在大概念系統(tǒng)性的高度，對(duì)學(xué)科教學(xué)單元內(nèi)容進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。以單元中的核心概念為基礎(chǔ)，將本單元出現(xiàn)的重要概念重新整體編排，特別關(guān)注概念之間的相互關(guān)系和概念之間的連接，使之組成一個(gè)意義整體。識(shí)別眼、耳、鼻等感覺(jué)器官是生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)這一核心概念在低年級(jí)的單元學(xué)習(xí)主題，我們對(duì)周?chē)氖挛锸侨绾瓮ㄟ^(guò)各種感官不斷深入認(rèn)識(shí)其特征呢？教師選擇有典型特征的胖大海進(jìn)行系列觀(guān)察活動(dòng)。通過(guò)摸、看、聞等各種方法，對(duì)胖大海的形狀、顏色、表面光滑程度和軟硬等進(jìn)行觀(guān)察和判斷；接著，在透明玻璃杯中繼續(xù)觀(guān)察胖大海倒入熱水后的神奇變化；最后品嘗胖大海的味道，滿(mǎn)足學(xué)生的好奇心理。這樣的設(shè)計(jì)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的各種感官來(lái)觀(guān)察事物的不同特征，對(duì)單元的知識(shí)進(jìn)行了巧妙的橫向整合，實(shí)現(xiàn)了再學(xué)習(xí)，再理解。因此，實(shí)施基于核心概念的科學(xué)大單元教學(xué)，應(yīng)該注意統(tǒng)籌規(guī)劃和科學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)化地處理概念教學(xué)目標(biāo)、任務(wù)、情境、評(píng)價(jià)等要素，盡可能凸顯概念教學(xué)過(guò)程的整體性、關(guān)聯(lián)性等，從而更好地引領(lǐng)學(xué)生在聯(lián)系中理解概念、運(yùn)用概念、掌握概念。

（二）縱向整合——以核心概念為目標(biāo)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是通過(guò)設(shè)計(jì)一組學(xué)生感興趣的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生在真實(shí)問(wèn)題情境中通過(guò)探究完成項(xiàng)目任務(wù)，從而提升學(xué)生多元能力的教學(xué)模式。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)從思維水平要求上看，適用于建構(gòu)更高層級(jí)的概念。例如，人體各系統(tǒng)之間怎樣實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)與協(xié)調(diào)？可以通過(guò)設(shè)計(jì)讓各系統(tǒng)完成有層次、有結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目任務(wù)，在科學(xué)實(shí)踐中，不斷理解人體各系統(tǒng)之間的分工合作，實(shí)現(xiàn)概念的明晰化、立體化，達(dá)到對(duì)核心知識(shí)再建構(gòu)與思維遷移的目的。學(xué)生以“做中學(xué)”的方式經(jīng)歷項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程，解決真實(shí)而有挑戰(zhàn)性的一系列問(wèn)題，一方面獲得所需的知識(shí)和技能，另一方面加強(qiáng)了理論知識(shí)和實(shí)際問(wèn)題的結(jié)合，促進(jìn)了概念應(yīng)用意識(shí)，有效促進(jìn)不同概念的整理和融合，實(shí)現(xiàn)概念的遷移和綜合運(yùn)用，使學(xué)生在交流和反思中掌握核心概念?；谛抡n標(biāo)中大概念開(kāi)展的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，必須結(jié)合項(xiàng)目，精心選取、設(shè)計(jì)、規(guī)劃與主題相關(guān)的大小概念、已有概念和新概念在項(xiàng)目中的分布，進(jìn)而通過(guò)創(chuàng)設(shè)有目標(biāo)的任務(wù)情境，提供有結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)材料、具體明確的項(xiàng)目任務(wù)，才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，開(kāi)展有深度的科學(xué)實(shí)踐。

（三）系統(tǒng)整合——指向核心概念的STEAM 課程

STEAM 教育重視選取與實(shí)際生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的主題，強(qiáng)調(diào)學(xué)生融合應(yīng)用數(shù)學(xué)、技術(shù)、科學(xué)、工程和設(shè)計(jì)等學(xué)科和跨學(xué)科的知識(shí)，最終指向獲得產(chǎn)品或解決方案，其本身就是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合性實(shí)踐活動(dòng)?？鐚W(xué)科融合的綜合性活動(dòng)過(guò)程對(duì)學(xué)生形成了多樣化的挑戰(zhàn)，需要學(xué)生調(diào)動(dòng)多方面的能力才能應(yīng)對(duì)。眾所周知，人體的各個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)和諧統(tǒng)一的整體，任何一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)影響其他系統(tǒng)。在新冠肺炎肆虐全球的后疫情時(shí)代背景下，我們?nèi)绾谓】档厣?？在學(xué)習(xí)了人體的調(diào)節(jié)機(jī)制這一內(nèi)容后，教師指導(dǎo)學(xué)生制訂自己能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的健康生活計(jì)劃，包括營(yíng)養(yǎng)均衡、運(yùn)動(dòng)鍛煉、良好習(xí)慣等方面內(nèi)容，并設(shè)計(jì)制作一份健康生活小報(bào)。交流、完善計(jì)劃后，按計(jì)劃開(kāi)始行動(dòng)，并記錄自己計(jì)劃的執(zhí)行情況，期末進(jìn)行反饋和評(píng)價(jià)。這項(xiàng)基于STEAM 教育理念的活動(dòng)，綜合科學(xué)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)和設(shè)計(jì)等學(xué)科技能，滲透單元知識(shí)，學(xué)以致用，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)保護(hù)身體器官，努力構(gòu)建健康快樂(lè)的生活。在跨學(xué)科融合的STEAM 教育中，學(xué)生參與基于問(wèn)題研究的學(xué)習(xí)，是實(shí)現(xiàn)對(duì)概念的結(jié)構(gòu)化建構(gòu)的根本渠道，完成對(duì)科學(xué)概念的基本理解，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和研究成果，引導(dǎo)學(xué)生持續(xù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，辯證反思，尋找短板，迭代改進(jìn)，是對(duì)大概念的深層理解和架構(gòu)。

本文基于新課標(biāo)的指導(dǎo)思想，借鑒國(guó)內(nèi)外已有的研究思路和研究成果，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，提出教師在教學(xué)中促進(jìn)并形成科學(xué)大概念的發(fā)展路徑和教學(xué)建議，希望給更多的科學(xué)教師一些啟示，以期能夠應(yīng)用于科學(xué)課堂教學(xué)，從而促進(jìn)學(xué)生深度理解科學(xué)概念，最終形成科學(xué)觀(guān)念，實(shí)現(xiàn)科學(xué)課程在立德樹(shù)人方面的獨(dú)有價(jià)值，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。