李中國 郭念琪

【摘 要】大概念是圍繞涉及重要科學(xué)領(lǐng)域的有結(jié)構(gòu)、有聯(lián)系的科學(xué)核心概念和模型，構(gòu)成學(xué)科課程學(xué)習(xí)框架，處于學(xué)科的統(tǒng)攝地位。學(xué)習(xí)進階是以學(xué)科大概念為基礎(chǔ)，以課程標準與教材為依據(jù)，依照學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律所開展的教學(xué)創(chuàng)新實踐。從小學(xué)科學(xué)“天體運動”大概念中提煉出四個核心概念，依據(jù)各核心概念的學(xué)習(xí)進程劃分進階維度，提出進階評級要求，確定成就水平，融合學(xué)習(xí)維度與關(guān)鍵能力的培養(yǎng)設(shè)計學(xué)習(xí)軌跡，以此為腳本進行教學(xué)活動設(shè)計。最終提出整合核心概念，厘清進階路線；依據(jù)學(xué)習(xí)進階模型，開發(fā)教學(xué)設(shè)計；強調(diào)及時反饋，促進“教”“學(xué)”“評”相一致，最終實現(xiàn)大概念的有效教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué) 天體運動 大概念 學(xué)習(xí)進階

《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）明確提出，小學(xué)生應(yīng)該掌握核心概念，同時針對每一條概念設(shè)置三個學(xué)段的進階過程。這一要求反映了學(xué)習(xí)進階與大概念之間的緊密聯(lián)系，強調(diào)了通過對學(xué)科內(nèi)容進行整合與重構(gòu)可以更好地適應(yīng)學(xué)生的認知發(fā)展和學(xué)習(xí)需要。為了響應(yīng)這一教育理念并促進其在小學(xué)科學(xué)教育中的實施，科學(xué)教師的教學(xué)必須以學(xué)習(xí)進階為指導(dǎo)原則，精心設(shè)計與開展教學(xué)活動，確保學(xué)生的學(xué)習(xí)過程始終圍繞大概念展開，以實現(xiàn)科學(xué)知識的深度掌握和綜合運用?？茖W(xué)大概念不僅為教學(xué)提供了清晰的方向和框架，更是連接教學(xué)目標、內(nèi)容、方法和評估的紐帶，具有深遠的教育價值和實踐意義。

一、小學(xué)科學(xué)課程中“天體運動”概念圖譜

（一）“天體運動”概念解析

天體運動是天文學(xué)和物理學(xué)的核心概念之一，涉及天體（如地球、月亮、太陽和其他星球）在太陽系中的運動規(guī)律。這一概念已經(jīng)成為科學(xué)教育的重要組成部分。在新課標中，“天體運動”被確定為小學(xué)科學(xué)教育的重要主題，強調(diào)了地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、月球運動和太陽系的基本特性等核心概念。目前，國內(nèi)學(xué)者針對新課標開展了一系列研究，探討了如何有效地整合“天體運動”的概念和教學(xué)實踐。

在新課標中，第九部分“宇宙中的地球”章節(jié)提出“地球繞地軸自轉(zhuǎn)”“地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)”“月球是地球的衛(wèi)星”“地球是一顆行星”“地球所處的宇宙環(huán)境”“太空探索拓展了人類對宇宙的認知”六個核心概念，現(xiàn)將這六個核心概念進一步提煉概括為“天體運動”“地球組成” “地球家園”。通過對新課標與教材的梳理可以發(fā)現(xiàn)，天體運動章節(jié)貫穿小學(xué)、初中、高中始終，且在小學(xué)階段貫穿一至六年級三個學(xué)段，同時與初中課程緊密銜接。因此，結(jié)合2017年版課標和2022年版新課標，最終選取“在太陽系中，地球、月亮和其他星球有規(guī)律的運動著”為最終構(gòu)建的大概念。在大概念的架構(gòu)過程中，通常有核心概念作為具體支撐。美國《K-12教育框架》將概念劃分為核心概念和關(guān)鍵概念，核心概念是整合某個學(xué)科內(nèi)容提煉出的對學(xué)科理解有非常重要意義的少數(shù)關(guān)鍵概念；關(guān)鍵概念則為其次級概念。

（二）小學(xué)科學(xué)課程中的“天體運動”概念矩陣

概念矩陣是一種有組織的知識結(jié)構(gòu)，能夠系統(tǒng)地展示不同概念之間的關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)。在教育領(lǐng)域，它可以作為一種有效的工具，幫助學(xué)生理解和掌握復(fù)雜的科學(xué)概念。通過矩陣，教師可以分階段、分層次地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，使學(xué)生由淺入深、循序漸進地掌握知識。通過概念矩陣，學(xué)生可以更好地分析和評估概念之間的關(guān)系，培養(yǎng)邏輯思維和批判性思考能力。學(xué)習(xí)進階研究若想要真正支持學(xué)生的學(xué)習(xí)，就需要以概念的認知根基為起點，圍繞學(xué)生在該概念上的認知發(fā)展構(gòu)建概念發(fā)展的主軸。為了更直觀地展示核心概念間的關(guān)系，借助概念矩陣，現(xiàn)依據(jù)核心概念關(guān)鍵詞和新課標等相關(guān)文件，對核心關(guān)鍵詞剖析、串聯(lián)，刻畫出“天體運動”領(lǐng)域核心概念的學(xué)習(xí)矩陣。在該矩陣中，能夠看到以“地球”為中心詞展開的學(xué)習(xí)路徑是從原理到現(xiàn)象、從概念到認識、從理性到感性，層層遞進、環(huán)環(huán)相扣的過程。以本矩陣為依據(jù)，有助于接下來更好地構(gòu)建學(xué)習(xí)進階路徑。（如圖1）

二、圍繞大概念構(gòu)建“天體運動”學(xué)習(xí)進階

（一）劃分學(xué)習(xí)進階維度

學(xué)習(xí)進階維度一般是學(xué)科內(nèi)或科學(xué)實踐過程中的核心概念，通過追蹤學(xué)生在這些維度上的發(fā)展可以了解其整體學(xué)習(xí)進程。本研究在提煉核心概念與構(gòu)建概念矩陣的基礎(chǔ)上，結(jié)合新課標，對“天體運動”核心概念進行維度劃分。（見表1）

（二）基于“天體運動”概念的學(xué)習(xí)進階評價要求

以皮亞杰認知結(jié)構(gòu)結(jié)論為依據(jù)，小學(xué)階段學(xué)生基本處于具體運算階段（7～11歲），該階段兒童心理活動的對象主要是抽象概念，有一定的運算性（邏輯性），但思維活動仍舊需要具體內(nèi)容的支持。因此，本研究在設(shè)計學(xué)習(xí)進階的過程中，始終以具體事實內(nèi)容為設(shè)計前提，在內(nèi)容編排、活動設(shè)計上以概念的形成為目的。北京師范大學(xué)郭玉英、姚建欣團隊參照了國外研究，引入認知理論確立進階變量，確定學(xué)習(xí)進階的范式。在核心概念的學(xué)習(xí)進階上，其團隊依據(jù)層級復(fù)雜度和在知識整合的理論基礎(chǔ)上提出了“科學(xué)概念理解發(fā)展的層級模型”。參考該模型，以上文中維度——“晝夜更替”為例，劃分出進階評價要求。（見表2）

（三）“天體運動”成就水平的確定

成就水平是指在學(xué)習(xí)進階所追蹤的發(fā)展路徑上存在多個相互關(guān)聯(lián)的中間步驟，即學(xué)生對某一概念的理解及其理解水平。進階水平往往決定了個體的學(xué)習(xí)成效。本研究以學(xué)者Plummer的研究成果為參照，依照上文科學(xué)概念發(fā)展的層級模型，結(jié)合小學(xué)階段學(xué)生學(xué)習(xí)特點進行了成就水平的劃分。需要強調(diào)的是，設(shè)計子任務(wù)時，應(yīng)注意能力進階障礙，及時反饋進階過程的成就水平，并提供合理的進階工具支持。因此，在實際教學(xué)中，教師應(yīng)對學(xué)生成就水平節(jié)點進行有效性檢測，通過問卷調(diào)查、前測與后測試卷等方式進行測評。通過對教科版科學(xué)一至六年級教材以及新課標中“天體運動”相關(guān)概念的梳理，分析該主題中核心概念以及所包含的一般概念和學(xué)科事實性知識，并以此為基礎(chǔ)，借鑒優(yōu)秀教師的教學(xué)經(jīng)驗，以及和學(xué)生進行交流討論，對維度一包含的內(nèi)容進行進階水平的劃分，確定各水平的概念理解程度和預(yù)期行為表現(xiàn)，完成維度一學(xué)習(xí)進階成就水平的設(shè)計。（見表3）

從表3可以看出，在水平一中，學(xué)生的學(xué)習(xí)水平在入學(xué)前多為簡單事實的羅列；從水平一到水平二，學(xué)生對影子形成的原理有了初步的理性認識，在此階段學(xué)生動手進行簡單實驗，具有了初步的空間想象能力和模型思維；從水平二到水平三，學(xué)生明顯具有了推理能力和模擬實驗的能力；從水平三到水平四，是學(xué)生深入學(xué)習(xí)的關(guān)鍵階段，學(xué)生對事實進行抽象地理論概括，進一步深化對模型的理解；水平五是進階終點，同時也是中學(xué)階段學(xué)習(xí)進階的起點，這一階段學(xué)生的學(xué)習(xí)需要起到鋪墊和銜接作用。學(xué)生可以進行“天體運動”原理的概括以及熟練掌握模型，同時能夠通過復(fù)雜的邏輯推理對事實現(xiàn)象證明或預(yù)測。通過水平一、二、三和四目標的達成，學(xué)生最終形成水平五的成就。這些不同的節(jié)點便構(gòu)成了學(xué)習(xí)進階成就水平，每一水平階段都詳細描述了學(xué)生相應(yīng)的表現(xiàn)預(yù)期。

（四）融合維度一構(gòu)建學(xué)習(xí)進階軌跡

為了進一步構(gòu)建和呈現(xiàn)學(xué)習(xí)進階，本研究從認知科學(xué)與教學(xué)論視角出發(fā)，對“天體運動”的教學(xué)內(nèi)容進一步分析，用較為簡單的軌跡進行表征。學(xué)習(xí)軌跡是多元、多段、復(fù)雜的，不僅涉及概念理解和關(guān)鍵能力等多種認知發(fā)展要素的協(xié)同發(fā)展路線，同時在軌跡中遵循“層級中間為主、內(nèi)部為輔”的多個層級的多段發(fā)展規(guī)律。本研究參照美國教育研究學(xué)會（AERA）年會上報告的研究，設(shè)計“天體運動”學(xué)習(xí)進階的五段式學(xué)習(xí)軌跡。從圖3可以看出，學(xué)習(xí)進階過程是不同認識發(fā)展要素相互融合的遞進式學(xué)習(xí)過程，自水平一到水平五的完成過程，也是認知發(fā)展與關(guān)鍵能力的協(xié)同發(fā)展過程。

（五）以學(xué)習(xí)軌跡為腳本，設(shè)計教學(xué)活動

相對于現(xiàn)有文獻的理論研究，本研究打破了“只見樹木，不見森林”的研究方式，依據(jù)維度一的學(xué)習(xí)軌跡設(shè)計相應(yīng)階段的學(xué)習(xí)活動（見表4）。同時，教師在依據(jù)此教學(xué)活動為設(shè)計依據(jù)時，要注重學(xué)生反饋，及時對學(xué)生的檢測結(jié)果和自我反思進行不斷的修正與改進。

三、“天體運動”學(xué)習(xí)進階教學(xué)實踐策略

通過分析可知，基于大概念的學(xué)習(xí)進階路徑不是一成不變的，而是在教學(xué)實踐中不斷迭代更替的過程。為了實現(xiàn)大概念的最終構(gòu)建，教師不應(yīng)僅僅依賴現(xiàn)有的學(xué)習(xí)進階模型刻板套用于教學(xué)實踐，而是要將上述教學(xué)實踐活動變得更具備可操作性、靈活性。本研究以“天體運動”概念為例厘清學(xué)習(xí)進階的路線，提出具體教學(xué)設(shè)計，以及“教”“學(xué)”“評”之間的關(guān)系，有助于更好地將學(xué)習(xí)進階模型應(yīng)用于教學(xué)實踐。

（一）整合核心概念，厘清進階路線

概念的整合更有助于學(xué)生宏觀把握科學(xué)知識，在準確理解學(xué)科大概念的前提下，進行核心概念的提煉梳理，科學(xué)規(guī)劃學(xué)習(xí)進階路線。厘清進階路線首先要確定進階起點與終點，在小學(xué)科學(xué)課程中，進階終點一般是小學(xué)畢業(yè)所要達到的成就水平。在科學(xué)課程內(nèi)部不同的概念有著不同的進階路徑，教師在選取其中之一后，通過追蹤學(xué)生在某一概念的學(xué)習(xí)進程如何，可以將其劃分為不同的進階維度。本研究將“天體運動”劃分為五個維度，選取其中一個維度進行多個互相關(guān)聯(lián)的成就水平劃分，根據(jù)學(xué)生的目標水平達成情況，劃分為不同的科學(xué)發(fā)展層級。以該層級為參照可以反映出學(xué)生思維發(fā)展過程的普遍水平。教師通過觀測各水平的學(xué)生預(yù)期表現(xiàn)，可以自行開發(fā)出評估工具。特定的測評工具可以追蹤學(xué)生在該預(yù)期路徑上的發(fā)展情況。通過驗證該測評工具，可以進一步修正成就水平的劃分，依據(jù)最真實的測評成果進行教學(xué)設(shè)計。

（二）依據(jù)學(xué)習(xí)進階模型，開發(fā)教學(xué)設(shè)計

以學(xué)習(xí)軌跡為腳本，設(shè)計學(xué)生學(xué)習(xí)活動，進而開始教學(xué)設(shè)計的具體開發(fā)。依據(jù)進階模型，教學(xué)開發(fā)以驅(qū)動問題和錨基任務(wù)為起點，激發(fā)學(xué)生興趣和好奇心。好的驅(qū)動問題和錨基任務(wù)以“天體運動”大概念中“地球每天自西向東圍繞地軸自轉(zhuǎn)，形成晝夜交替等有規(guī)律的自然現(xiàn)象”即“晝夜交替”概念為例，學(xué)生需要經(jīng)歷從水平三到水平四的進階，同時為水平五的達成做鋪墊?；诖耍谡n堂伊始教師通過播放《流浪地球》的電影片段創(chuàng)設(shè)情境，提出一系列驅(qū)動問題或錨基任務(wù)：（1）地球流浪之后，發(fā)生了什么變化？（2）為什么地球開始“流浪”了？（3）沒有了白天黑夜，你的生活將會變成什么樣？（4）太陽發(fā)生了什么變化？如果太陽不動，只有地球動是什么樣子？（5）反過來，地球不動，太陽動又是什么樣？（6）地球和太陽同時動又是什么樣子？（7）日心說和地心說是否都成立？（8）如何驗證你的假設(shè)呢？該節(jié)課的主要活動是模擬實驗，通過《流浪地球》創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生好奇心，激活學(xué)生上一學(xué)段學(xué)習(xí)內(nèi)容的記憶片段，學(xué)生對地球與太陽的相對運動有了初步的感性認識，在此基礎(chǔ)上進行模擬實驗，得出多種晝夜交替現(xiàn)象的解釋。一系列的提問讓學(xué)生隨著科幻劇情盡情想象，有助于從已有的地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)概念進行知識遷移，最終達到“晝夜交替現(xiàn)象有多種可能”“晝夜現(xiàn)象與地球和太陽的相對圓周運動有關(guān)”的成就水平。學(xué)生在留有疑問的同時，也為“尋找證據(jù)推導(dǎo)證明地球自轉(zhuǎn)的方向，即地球自轉(zhuǎn)的方向與天體的東升西落相反，即自西向東”核心概念的學(xué)習(xí)做了隱性鋪墊。

（三）強調(diào)及時反饋，促進“教”“學(xué)”“評”相一致

學(xué)習(xí)進階的教學(xué)應(yīng)該通過及時高效的課堂反饋不斷對學(xué)習(xí)進階的水平節(jié)點不斷修正；新課標所構(gòu)建的主要概念以課堂反饋的學(xué)生認知發(fā)展為基礎(chǔ)不斷完善。因此，學(xué)習(xí)進階的“教”“學(xué)”“評”三者是密不可分、相輔相成的。教師在教學(xué)過程中參照郭玉英團隊研發(fā)的ADDIE學(xué)習(xí)模式，通過課堂反饋有效改進教學(xué)，同時修正教師基于進階的學(xué)情分析，不斷調(diào)整進階過程。在現(xiàn)有研究中，如何高效地使三者有機結(jié)合還未有確定的模式。具體教學(xué)工作中，任課教師需通過問卷調(diào)查、學(xué)期前測、課堂前測以及后測等方式及時把握學(xué)生認識發(fā)展變化水平，記錄并監(jiān)測學(xué)生對模糊概念、迷思概念的理解進度。這就要求教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)“教書匠”角色，引導(dǎo)學(xué)生主動探究、主動反饋學(xué)習(xí)信息，改變傳統(tǒng)評價方式。

【參考文獻】

[1]李剛，呂立杰.大概念課程設(shè)計：指向?qū)W科核心素養(yǎng)落實的課程架構(gòu)[J].教育發(fā)展研究，2018（Z2）.

[2]劉長城，張向東.皮亞杰兒童認知發(fā)展理論及對當(dāng)代教育的啟示[J].當(dāng)代教育科學(xué)，2003（1）.

[3]郭玉英，姚建欣.基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計[J].課程·教材·教法，2016（11）.