在大概念統領下設計單元教學

◇楊志生（福建：漳州市長泰區巖溪中心小學）

研究表明，在小學科學教學實踐中，學生在科學概念學習中存在如下問題：一是概念學習“零散”，學生很難將零散的知識點整合在一起而有效地建構概念；二是概念學習“低淺”，學生用低階思維學習理解知識，最多只能學到形式化、符號化的知識。學生如果進入深度學習狀態，這些問題就能迎刃而解。深度學習需要教師在大概念視域下統領學生進行概念學習。

一、大概念

大概念是在科學知識的學習過程中，能夠用于解釋和預測較大范圍自然界現象的概念，它是科學領域中的核心思想。教育心理學家布魯納認為是“一般的概念”；心理學家埃里克森等認為是學科核心，是“核心概念”；《美國新一代科學教育標準》2013 年給大概念下了可以操作的定義，認為大概念就像埃及的金字塔形狀，最上層是哲學概念，往下是跨學科概念，再往下是核心概念，最底層是科學小概念（具體的事實性知識、學科分解概念）。

研究表明，人們對科學大概念的認識普遍有以下特征：（1）大概念是核心概念，因為它是在大量事實的基礎上抽象概括而來的，具有明顯的統領性作用；（2）大概念是集合，因為它可以將各種概念串聯起來，形成概念集合；（3）大概念具有廣泛的遷移性，因為它與生活息息相關，有利于學生遷移解決問題。

二、單元教學

美國學者最早在1955 年提出了單元教學概念。單元教學有利于落實學科核心素養，最明顯的做法是用大概念的理念來組織單元教學內容，不會局限于單一內容以學生為中心，可以聚焦橫斷于各個學科的教學模式。它要求教師組織教學內容要結構化和情境化，學生用學習進階來開展學習。在單元教學中，一般有以下單元類型：主題單元、大概念單元、項目學習單元、特定任務單元等。

三、大概念下單元知識層級建構的意義

（一）有利于學生建構科學知識

從具體事實到學科一般概念，再到學科大概念，拓展到跨學科概念，直至上升到哲學的觀點，概念呈現出一定的層級結構。學生從較低的概念層次上升到較高層次，認知結構得到完善，學習經歷了抽象概括的過程。學生如果能夠掌握大概念，其應用遷移的范圍就會更廣。教師越明白知識層次、概念之間的聯系，對教學就越具有重要的指導意義。

（二）有利于課程結構化

教師引導學生在大概念下進行單元知識學習，有利于學生形成良好的認知結構。當然，單元概念究竟有多大，取決于學生認知發展的需要和教師對學科內涵的理解以及把握。我們從大概念的角度來建立單元大概念體系，要從學科本質、從具體的內容出發。

四、大概念統領下的單元教學設計

在大概念支撐下建立的單元教學設計可以有效打破學生學習知識只見樹木不見森林的狀況。我們用大概念來進行單元教學設計，既要厘清基于大概念的單元知識層級結構，又要確定單元學習目標、明確單元學習主要問題、設計單元學習流程等。

（一）基于學生核心素養，確定單元學習目標，明確主要問題

新課標要求教師注重培養學生的核心素養，在教學中落實學科核心素養，使學生形成適應個人終身發展和社會發展所需的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。教師要考慮課標要求制定相應目標，確定單元學習主要問題。以粵教版“熱與溫度”單元教學為例。根據三年級學生的身心特點及認知規律，本單元主要解決熱是一種常見的自然現象、物體的冷熱程度用溫度來表示、用溫度計來測量溫度、溫度的變化會改變物體的狀態。聚焦“熱是能量的表現形式”單元大概念，據此制定單元學習目標：感受冷和熱，建立溫度概念；測量溫度掌握使用溫度計的技能；觀察實驗認識液體、氣體、固體具有熱脹冷縮的性質。

（二）著眼教學設計落腳點，確定教學設計思路，開辟教學路徑

1.問題驅動，明確單元設計思路

教師不僅要創設有效的情境，還要有明確的問題驅動。唯其如此，才有利于激發學生學習新知建構概念。

如粵教版三年級“熱與溫度”單元，可以做如下設計。

單元主題：熱與溫度。

核心概念：熱是能量的表現形式。

問題驅動：自然界哪里冷，哪里熱；如何準確判斷物體的冷熱程度；熱對物體會產生什么影響。

設計思路：熱現象—溫度、溫度計—溫度變化。

單元任務驅動：感受冷與熱—了解溫度計、測量溫度—物體溫度變化。

2.概念驅動，開辟課時探究路徑

教師圍繞概念展開單元教學。單元第一課《感受冷和熱》，通過大自然的冷熱現象，激發學生探究熱的表現形式。圍繞具體概念：熱可以改變物質的狀態，以不同方式傳遞。教師創設如下教學情境：小明買了冰棍，小東發現冰棍很快融化了，問小明為什么不放進冰箱里？在自然界里冷熱是普遍存在的。引發學生探究自然界里哪里冷，哪里熱。接著，教師引導學生開展“冷熱的感覺”探究活動，學生自然發現人體對冷熱的判斷是不準確的。怎么辦呢？單元第二課引導學生進入具體概念“用溫度來表示物體冷熱的程度，攝氏度是溫度的計量單位”探究中。教師幫助學生建立“溫度”的概念，認識溫度計，學會用溫度計測量溫度。單元第三課進一步探究具體概念“加熱或冷卻時物體的體積會發生變化時，物質狀態會改變”物體在不同的溫度下會有什么變化。學生探究獲得液體、氣體、固體在溫度變化時都具有“熱脹冷縮”的現象。學生在單元核心概念“熱是能量的表現形式”統攝下圍繞具體概念，把知識有效地整合在一起，加深了對“熱”相關概念的理解。最后，教師讓學生設計制作“簡易的溫度計”、自制“小噴泉”、學會“巧開瓶蓋”達到知識的融會貫通和遷移應用，引導學生在大概念下逐步探究建構概念，真正提高學生科學素養。

（三）確定表征具體概念，活化具體概念設計問題，有效建構概念

教師在大概念體系下確定了單元教學目標和課時教學安排后，要解決如何通過課時概念建構來完成指向大概念理念的學習，進一步加深學生的有效整合學習。

1.確定具體概念

在準確把握課標的基礎上，抽象概括出大概念，再指向具體概念。如，《液體的熱脹冷縮》一課，就是在“熱是能量的表現形式”的大概念統攝下，讓學生通過經歷科學事實，加熱或冷卻物體時的體積會發生變化，抽象概括出“熱可以改變物質的狀態，以不同方式傳遞”的具體概念。

2.外顯具體概念

對概念進行表征描述有利于制定可見的學習目標。《液體的熱脹冷縮》一課可以從兩個角度對概念進行描述。一是水在受熱時狀態發生了什么變化；二是水在受冷時狀態又發生了什么變化。活動要求學生進行認真觀察、分析、比較、歸納。

3.活化具體概念

依據具體概念，在具體概念指引下設計教學問題，引導小學生建構概念解決實際問題。《液體的熱脹冷縮》一課可以設計如下問題：（1）水會溢出來嗎？學生觀察裝滿水的錐形瓶受熱后，其液面有無變化。（2）水遇熱會脹？水遇冷縮嗎？學生實驗研究水在受熱或遇冷時體積有沒有發生變化。（3）實驗觀察其他液體在溫度變化時狀態發生了哪些變化。

4.建構具體概念

具體概念的建構有利于指向單元大概念的建構。在《液體的熱脹冷縮》一課教學中，教師設計了如下教學活動。

（1）任務驅動

創設情境：波波在往水壺里裝水準備燒開水。彬彬發現波波裝水裝得太滿后就提醒不要裝得太滿。引出問題：為什么不要裝得太滿？

（2）活動探究

A.活動：水會溢出來嗎? 將裝滿水的錐形瓶放入大燒杯中，往大燒杯里加入熱水。任務：觀看錐形瓶中液面的變化，水受熱后有沒有溢出來。水為什么會有這樣的變化？小結：水在受熱后可能體積變大了。

B.活動：液體會熱脹冷縮嗎? 將帶有玻璃管的橡膠塞蓋緊裝滿水的錐形瓶。把錐形瓶按順序放入熱水、常溫水、冷水中。任務：觀察液柱的高度變化，探究溫度變化時水的體積是否發生改變？小結：水在受熱或受冷時會發生熱脹冷縮現象。

C.活動：其他液體會不會有這種現象？任務：嘗試用食用油、牛奶等不同液體進行研究。小結：其他液體也和水一樣，受熱時體積膨脹了，遇冷時體積收縮了。

（3）總結建構概念

液體具有熱脹冷縮的性質。

（4）拓展遷移應用

是否可以利用液體的熱脹冷縮原理自制溫度計？

五、基于大概念的單元知識建構教學意義

教師基于大概念進行單元教學，可以直指學科本質，學生可以把零散的知識有效整合在一起，可以有效遷移應用知識，可以進入深度學習，對于學生核心素養落地具有重要意義。

（一）有利于學生深度學習

深度學習是教育發展的必然趨勢。在大概念下學生很容易將新知識融入原有的知識倉庫，新舊知識容易建立聯系，學生掌握的知識容易遷移到新的情境中，問題容易得到解決。深度學習有利于學生形成高階思維和認知，有利于知識的理解和遷移，有利于培養學生的批判性思維和創新意識。深度學習涉及對信息的整合。以大概念進行單元知識教學，學生可以把科學事實與已有概念聯系起來，把新知識整合到原有的認知結構中去。

（二）有利于教師實施有效教學

教師利用大概念梳理單元知識結構，進行整合性教學，有利于學生既見樹木又見森林，學生的學習就不會處于零散的狀態。在大概念體系支撐下的單元知識結構教學中，學生的認知邏輯處于較高水平，學生的學科核心素養能有效落地。