大概念深度學習視角下的中學3.0科學教育

［摘要］ 分析大概念深度學習和21世紀能力的內涵，剖析基于科學研究和工程設計的教與學框架，提出科學教育的“體驗—實踐—抽象”三環節，闡述中學3.0科學教育的特征，讓學生在科學與工程實踐活動中掌握科學學科的核心概念，抽象形成大概念。

［關鍵詞］ 大概念深度學習；21世紀能力；基于研究和設計的學習；3.0科學教育

人類社會從狩獵社會、農耕社會、工業社會、信息社會到智能社會，工業文明發展了四代：工業1.0的動力機械化（熱機）時代；工業2.0的生產流程化（電氣）時代；工業3.0的信息化（數據）時代；工業4.0的智能化（人工智能）時代。人工智能全面挑戰人類智能，什么樣的科學教育能夠保持學生探究世界天生的好奇和想象，讓他們創造性解決真實世界的挑戰性問題，應對機器人的挑戰？

一、大概念深度學習與21世紀能力

（一）大概念

大概念是對世界探索和問題解決有生活價值可遷移的理解，反映專家的思維方式。從新手到行家，再到專家，思維方式的改變導致人對世界理解的不同。格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰格梳理了理解的六個維度，即解釋、釋疑、應用、洞察、移情、自我認識。溫哈倫提出“學生所接受的科學教育應該能夠幫助他們形成一些數量相對較少的科學和關于科學本身的大概念”，并列出了K12教育階段關于科學知識和科學本身的14個大概念。大概念是科學教育的指導性原則，用以解釋科學現象的多樣性，幫助學生理解科學的內在結構，同時構建對科學本質的深入理解。……