基于大概念的小學科學教學實踐研究

蔣娜

摘要：2017年修訂的《義務(wù)教育小學科學課程標準》對大概念理念下的小學科學教學進行了強調(diào)。在小學科學教學中滲透科學大概念，應(yīng)在橫向拓展中建構(gòu)知識體系，在縱向深入中建構(gòu)科學方法，在螺旋遞進中建構(gòu)層級概念，以幫助學生廣泛、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知，初步形成科學態(tài)度、掌握科學方法、理解科學精神，構(gòu)建出一個健康、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：小學科學；大概念；教學策略

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

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

《義務(wù)教育小學科學課程標準（2017年版）》中具體詳細地列出了18項科學大概念，其中物質(zhì)科學領(lǐng)域6項，生命科學領(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)出不同科學知識之間的關(guān)聯(lián)，一些科學知識之間存在邏輯順序要利于學生感悟這種順序。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。幫助學生理解類似的實質(zhì)性聯(lián)系，并根據(jù)學生年齡特征與知識積累，在遵循科學性的前提下，采用逐級遞進、螺旋上升的原則進行進階性的教學，展示科學知識的整體性和科學方法的一般性，這是科學教學的重要任務(wù)。”[1]

《義務(wù)教育小學科學課程標準（2017年版）》對大概念滲透科學教育的強調(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教學中呢？就相關(guān)問題筆者嘗試進行研究，希望能為一線小學科學教育工作提供一些教學參考。

一、科學大概念及其內(nèi)容

科學大概念和日常教學中提及的“概念”和“科學概念”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知識的科學學習的核心。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。在科學學習過程中，礙于科學知識的綜合性特征，我們無法學習完所有的科學知識。因此，我們試圖通過趨向于核心概念的進展過程來解決這一困難，把這些概念稱為科學上的大概念。科學大概念是在具體科學概念的基礎(chǔ)上形成的，對科學事實和科學事業(yè)更為宏觀而具概括性的認識和觀念[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)科學領(lǐng)域、生命科學領(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)一學科內(nèi)部的重要概念[3]。它是科學教學活動中的基軸與核心，是能把零散的科學知識串珠成鏈的金絲線，能幫助學生理解和研究更復(fù)雜、更難解決的問題的關(guān)鍵知識，能在多個年級中進行主題式的持續(xù)教學，從而實現(xiàn)教學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，能聚焦學科知識，更能衍生學科知識。共通概念則是側(cè)重于不同學科之間共同涉及的概念，它是多門學科內(nèi)部概念的同一體現(xiàn)，可以幫助學生將不同學科領(lǐng)域中相互關(guān)聯(lián)的知識組織成科學、連貫、條理清晰的對客觀世界的認知[4]。

二、大概念滲透教學的意義

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

1.廣泛、系統(tǒng)地吸納知識

科學是一門集物理、化學、生物、天文、地理等多學科于一身的綜合性學科，學科知識范圍廣，密度大。事實上科學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生，在有限的學習時間內(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方式可以引領(lǐng)學生實現(xiàn)一個趨于核心概念的進展過程，有助于學生建構(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，學生能夠接觸與思考以核心概念為內(nèi)核的、更為寬泛的學科知識體系，從而幫助學生舉一反三、觸類旁通。讓學生身處完整與全面的體系中學習，能促進學生整體思維能力的形成，這樣的教學方式可以促進學生更廣泛、更高效地吸納知識。

2.快速有效地運用知識

在《人是如何學習的》一書中提到了專家與新手的差異，當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、基于大概念的教學策略

有研究表明，學生在接受正式的科學教育之前，其腦海已經(jīng)存在“相對原始卻又并不準確”的初始概念，我們稱之為前概念。前概念在學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)在學科本質(zhì)的理解還是需要通過全面、多元、深層的學習去獲取。如今，由于學習環(huán)境的改變，學生的成長經(jīng)歷與以往相比發(fā)生了很大的變化，沿用傳統(tǒng)的教學方式難以滿足學生的成長需求。因此，需要我們在教學過程中根據(jù)學生的特點及需求去建構(gòu)以大概念為基礎(chǔ)的教學結(jié)構(gòu)，以此來促進學生對科學本質(zhì)的理解和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。日常所進行的學習活動如何依托大概念理念進行實施？其實是取決于我們的教學法——如何幫助學生進行內(nèi)容擴展與關(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

教學中如何避免科學知識的碎片化與零散化？教師有意識地依托大概念，為學生建構(gòu)完整的學科知識體系是一項有效的措施。只有這樣，才能確保學生獲得關(guān)于科學及生活的圖像，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]。所以教師在教學過程中，要有意識地幫助學生去進行橫向的知識關(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》對比教學的片段為例：

小概念教學：

師：同學們，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：同學們很仔細，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：

師：同學們，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：同學們很仔細，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)學生發(fā)現(xiàn)生物體需要長時間進化以形成特定的功能）

案例中的小概念教學方式僅僅是圍繞現(xiàn)象談現(xiàn)象，而大概念教學方式是引導(dǎo)學生通過某一現(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)科學方法

除卻橫向的知識整合與勾連，科學教育還應(yīng)該在促進學生理解有關(guān)科學方法、科學探究及推理上面滲透大概念理念。科學方法、科學探究的縱向建構(gòu)意味著教師要給學生提供方法建構(gòu)的深度空間，引領(lǐng)學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)學生在科學方法上的認知與發(fā)展，將幫助學生形成對科學本身的大概念。以《觀察植物細胞》教學片段為例：

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胞結(jié)構(gòu)，再看看清水杯蘿卜細胞結(jié)構(gòu)，進行對比觀察。

（學生實驗）

師：有什么發(fā)現(xiàn)？

生：鹽水中的細胞結(jié)構(gòu)比較緊密，細胞膜與細胞壁分離。

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。

（學生再次觀察切片）

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

3.在螺旋遞進中建構(gòu)層級概念

將大概念的理念滲透科學課堂絕非是一兩節(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。在小學六年的每個年段，甚至是每個年級中，任何關(guān)于學科內(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的過程中的滲透，由此幫助學生建構(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。可以按照材料的可觀察性質(zhì)、用途、天然還是人造的，對材料進行描述和分類。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教學，學生經(jīng)歷了科學探究過程，可以更全面地了解概念背后的學科本質(zhì)，獲得更多的體驗感悟。這將有助于學生建立一個完整的對世界的理解與認知，初步形成科學態(tài)度、掌握科學方法、理解科學精神，構(gòu)建出一個健康、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社， 2017：59-72.

[2][3]秦敏.基于大概念的小學科學教育知識橫向整合研究[D].陜西師范大學， 2015.

[4]萬嵩海.例說基于大概念的小學科學教學[J].中國教師， 2015（6）.

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

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

責任編輯：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