大單元教學下科學概念層次模型與評估

大單元教學是我國科學教育關注的熱點問題之一。科學課程標準提到，要探索大單元教學，積極開展主題化、項目式學習等綜合性教學活動，促進學生舉一反三、融會貫通，加強知識間的內在關聯，促進知識結構化。教科版教材注重采用大單元的組織形式，讓學生形成連貫的思維以及整體認識。在三年級“水”單元教學中，我們嘗試運用科學概念驅動大單元教學，并對比傳統單課教學評估其有效性。

一、大單元教學內涵與實施路徑

大單元教學立足于大概念統領，注重單元內容的結構與聯系，關注和體現學生的認知規律。大單元教學中，教師在發展情境中以清晰的學習路徑調控與干預教學，在一個相對完整的單元周期內，依托大概念統領下的單元課程內容，朝著某一個具體的核心概念或跨學科概念進行結構化的教學，幫助學生最終獲得對問題、現象、事物、事件等的完整解決或解釋。

“水”單元的科學概念為，物質發生變化時，有的還是原來的物質，有的不是原來的物質（物理變化和化學變化的概念雛形）。我們運用此概念統攝單元教學內容，具體實施方法如下。

第1課進行單元問題驅動，提出問題：水是什么樣子的？水還有哪些特點？

第1～7課，引導學生了解水的更多特點（如水的三態變化特點和溶解特點），并將每一課學習的概念點用圖示方式記錄下來；第8課，讓學生感受更多其他物質的變化特點，同樣用圖示方式記錄下來（如圖1）。

基于整個單元的知識進行單元總結，讓學生補充說出水的更多特點，完成單元問題閉環。同時，歸納總結本單元的科學概念，即水、水蒸氣和冰在一定的條件下可以互相轉化，物質發生變化時，有的還是原來的物質，有的不是原來的物質。

單課教學偏重于各課的獨立意義，忽視課與課、課與單元之間的聯結，這導致整個單元沒有核心驅動問題，也沒有核心概念來統攝整個單元的教學內容，也就無法發揮大單元教學的優勢。分析圖1可以知道，大單元教學關注單課的獨立意義，同時關注課與課、概念與概念之間的意義聯結。單元學習結束后，學生獲得更加上位的科學概念，同時獲得對問題或現象等的解釋。

二、科學概念層次模型

科學概念是組成科學知識的基本單元，當概念與概念發生聯系時，就能共同揭示更為宏觀的概念，或者是更加上位的規律和原理。因此，我們把科學概念層次模型分為5個層次：無概念、具體概念、核心概念、跨學科概念和普適概念。其中，科學概念多分布于“具體概念”層次中，規律、原理和理論多分布于“核心概念、跨學科概念和普適概念”這三個層次中。各科學概念層次模型的內涵見表1。

基于以上科學概念層次模型的具體內涵可知，學生學習科學概念不是一蹴而就的，而是經歷了從簡單到復雜、從具體到抽象、從低級到高級、從零亂到成體系的認知發展過程。

三、科學概念層次評估

1.評估設計與實施

評估采用問卷形式，以匿名方式進行調查。問卷發放前，實驗班和非實驗班學生都學習了“水”單元。問卷主要分為兩部分（見表2）：第一部分（第1～18小題）主要檢測學生是否達到概念層次1、2、4，第二部分（第19～20小題）主要檢測學生是否達到概念層次3（此內容中層次5超出小學生的認知水平）。本次問卷調查以班級為單位，實驗班采用大單元教學方法，非實驗班采用單課教學方法，實驗班共43人參與測試，非實驗班共37人參與測試。我們通過比較實驗班學生與非實驗班學生做題的準確率（百分比）分析他們的各概念層次?；厥諉柧砗螅覀兝肊xcel軟件制作圖表，展開具體分析。

2.調查目的與對象

調查的目的是評估科學概念層次模型所對應的概念發展水平，主要從四個方面進行評估，即基于單元的事實知識（旨在考查科學概念層次模型的無概念層次），基于單元的小概念（旨在考查科學概念層次模型的具體概念層次），基于單元的大概念（旨在考查科學概念層次模型的核心概念層次），基于單元中與科學有關的概念（指認識世界本身的方法，例如對比實驗法，旨在考查科學概念層次模型的跨學科概念層次），依次代表概念水平等級（見表3）。調查結果見表4。

3.調查結果與分析

（1）基于單元的事實知識的教學效果分析（0級）

通過對比分析數據我們發現：在事實性知識方面，實驗班學生的做題平均準確率比非實驗班學生的大致高出13%左右，這說明，實驗班學生在這方面的掌握水平總體高于非實驗班學生的掌握水平。但是在判斷“水蒸氣是否有重量”時，非實驗班學生的準確率反而比實驗班學生高出大概37%。這說明，實驗班學生有兩個知識點的準確率低于70%，非實驗學生有三個知識點的準確率低于70%。

（2）基于單元的小概念的教學效果分析（1級）

通過對比分析數據我們發現：在小概念知識方面，實驗班學生的平均準確率比非實驗班學生高出10%左右，這說明，實驗班學生在這方面的掌握水平總體高于非實驗班學生的掌握水平。這說明，實驗班學生在“液體”與“沸騰”兩個概念點上的準確率遠遠低于70%，非實驗學生有四個概念點的準確率低于70%，分別是“液體”“沸騰”“結冰”“融化”。

（3）基于單元的大概念的教學效果分析（2級）

對于19題的7個小題，通過數據對比分析我們發現：在解釋單個概念與單個概念之間的關系方面，實驗班學生在“水的三態變化”這一知識點上的總體掌握水平高于非實驗班學生，做題平均準確率也比非實驗班學生高出14%左右。這說明，非實驗班學生在“蒸發”“沸騰”兩個概念點上的做題準確率低于70%，而實驗班學生的做題準確率幾乎都高于80%。

對于13題和20題，通過數據對比分析我們發現：大概念下的大單元教學有助于學生獲得對所有概念的綜合理解。針對單元第一個大概念“水、水蒸氣和冰是同一種物質”，實驗班學生和非實驗班學生的做題準確率分別是83.7%和67.6%；針對單元第二個大概念“物質發生變化時，有的還是原來的物質，有的不是原來的物質”，實驗班學生和非實驗班學生的做題準確率分別是86.1%與73.0%。

（4）基于單元中與科學有關的概念的教學效果分析（3級）

通過對比分析數據我們發現：在學習對比實驗方法時，實驗班學生的總體掌握水平要高于非實驗班學生，做題的平均準確率也比非實驗班學生高出25%左右。這說明非實驗班學生在設計對比實驗時的準確率都低于70%。

比較實驗班和非實驗班學生在各級概念層次上的平均值，可以發現：實驗班學生在各級概念層次上的掌握水平全都高于非實驗班學生，大約領先10%～25%。這說明大單元教學在一定程度上能幫助學生在習得事實性知識、理解與構建科學概念、認識世界本身的方法論、綜合理解概念之間的關系等方面取得成功。

（作者單位：廣東省深圳市大鵬新區葵涌中心小學）