基于核心概念整體設計教學

科學課程標準設置了13個學科核心概念，是學生在義務教育階段應該掌握的科學課程的核心內容。圍繞核心概念展開教學設計是提高教學質量的重要途徑，對科學教學具有重大意義，圍繞核心概念的學習進階，為科學課程高質量的教學提供了有力保障。遵循這一理念，我們在“力學”內容教學中嘗試基于核心概念整體設計教學。

一、關注核心概念，厘清學習進階

聚焦核心概念的學習進階，建立在教學理論、實證研究和教學經驗基礎之上，它以課程的內容主題為線索，針對學生特定年段認知發展的學業要求，顯示他們在學習內容上由淺入深、循序漸進的學業進展。

基于此，教師可針對物質科學領域中的“力學”內容進行分段設計，圍繞概念“力是改變物體運動狀態的原因”，按照低、中、高年級三個階段呈現學習內容。

1.從內容設計分析

學生對于“力”的認識是抽象的，因此，在內容安排上，小學階段注重從體驗走向實驗探究，從動手實驗走向歸納分析，尤其是對力的大小與方向的學習要貫穿始終。低年級學生主要通過在具體生活情境中分析推力或者拉力，知道力可以改變物體的形狀，感知力的大小及其方向。中年級在此基礎上繼續研究與力有關的知識，并學習運用簡單工具測量力的大小，通過探究實驗認識生活中常見的力，借助生活經驗建立起力與物體運動狀態間的聯系，知道力能影響物體的運動狀態（運動快慢與方向）。高年級學習不直接接觸物體而施加的力，如地球引力等。這樣的內容安排，由淺入深、由簡單到復雜，為學生未來學習作鋪墊。

2.從表現形式分析

學習進階的表現形式體現為，它能描述學生對科學概念理解的熟練程度。例如，“力是改變物體運動狀態的原因”這個具體概念，課程標準對學生在小學六年級時應該達到的理解水平有一個較為明確的界定，研究者將此稱之為“高錨點”，它代表了學生在完成基礎教育階段學習任務后對“力”理解的最高層級；而對應的最低層級，就是學生在接觸“力”這一概念之前，依據自己的觀察和推理所形成的有關“力”的概念，這樣的層級被稱之為“低錨點”。[1]正常情況下，四年級學生有關“力”的學習進階應該處在知識運用的水平上，若某個學生測量下來的學習進階的層級在解決發現問題的水平上，這就意味著他對“力”概念的理解比同齡人高出一個進階的水平；若經測量某個學生處在知識理解的水平上，則意味著他對“力”概念的理解比同齡人低一個進階的水平。有了這樣的測量，我們就能對學生的學習狀況有更加清晰的認識，并對他們進行分層教學。

3.從進階本質分析

學習進階重視學生的思維過程，及他們對概念的掌握與探索連續發展。教師要根據基本理論精心設計課堂，完善課堂教學體系，促進實現學習進階，具體來說：以探究問題展開，通過解決問題不斷深化學習；把真實的問題形成問題鏈，讓學生在對問題的追尋中找到知識之間的縱橫聯系；夯實學生在認知過程中的一個個臺階，將他們學習的起點和終點連接起來，促進他們對知識的融會貫通。

二、聚焦核心概念，構建學習進階

1.目標設計：突出層次

教師聚焦核心概念設計教學目標時應關注層次。學生掌握科學概念是螺旋式上升的過程，只有親身經歷完整的探究活動，在主動操作的過程中，他們才會自然地接受力的概念，并進行意義建構把它納入自身的知識體系中。[2]制訂目標時要注意有一定難度，但又能在學生力所能及的范圍之內。例如，對于知識的理解、原理的掌握屬于第一層級；對于知識的運用屬于第二層級；對于應用科學探究的過程和方法、用科學的思維解決發現的問題屬于第三層級。這樣的層級設計有利于課程的深入推進，促進學生的思維往縱深方向發展，形成循序漸進的目標層次系統。

2.過程設計：突出主體

學習進階的提出遵循學生的認知發展規律，由具體到抽象，由宏觀到微觀，螺旋上升。這樣的過程類似于逐級向上爬樓梯，每個臺階表示學生在該年齡段應該達到的水平。在學習進階理念的統整下，教師要緊扣核心概念這一主線，使課程內容在不同學段之間能夠橫向聯動，縱向貫通。

例如，同樣是探究力對物體運動狀態的影響。低年級重點引導學生通過滑板車，初步建立力與物體運動狀態之間的聯系，體會用力的不同會改變物體的運動狀態。而在中年級探究拉力對小車運動影響的實驗中，教師要引導學生定量研究拉力大小與小車前進快慢的關系。隨著學生年級的增長，整個課程內容設計始終在幫助他們建構“力是改變物體運動狀態的原因”這個概念。這體現了知識體系之間螺旋式遞進的相互關系。因此，在設計教學時，教師要跳出教材關注整個階段的過程設計，在學生學習起點和終點間搭建各種活動，把握每個階段的教學目標，幫助他們完成從前概念到科學概念的認識轉變。

3.維度設計：突出結構

結構化的設計能幫助學生在科學實踐過程中掌握核心概念。如“力是改變物體運動狀態的原因”概念涉及三個不同的維度，即力、運動以及兩者之間的關系，如果維度太多，在確定進階層級時往往就比較困難。在中年級的教學中，教師將力與運動兩個主題整合在一起，可以使學生更好地理解物體運動狀態的改變和施加在物體上的力有關，幫助他們建立具體事物之間的聯系，掌握模型建構、推理論證等科學思維方法。例如，四年級《力與運動》一課中，活動一是探究影響小車運動快慢的因素，活動二是研究磁力能否改變小鋼珠的運動方向。這兩個活動中，一種力是通過直接接觸的拉力， 另一種力是不直接接觸也會產生的磁力。兩者結合起來，用結構化的實踐活動詮釋了力與運動的關系。

4.評價設計：突出進階

科學學習方法注重上下連貫、循序漸進，有助于學生完成動態的知識建構，這啟示教師要重視學生習得知識與能力的系統性和發展性。[3]聚焦核心概念的科學教學要關注課堂、教學和評價的整合，通過學習進階理念促進“教—學—評”的一致性。此外，教師要關注到不同學段之間教學內容的銜接，深入挖掘課程內容之間的關聯，甚至是跨學科之間的聯系。教師可以采用問卷調查、學生訪談等方法，明確學生所處的概念理解水平和不同學習水平學生的預期表現，為評價工具的開發提供具體的參考指標，用于調研掌握學生在預期進階路徑上的發展狀況。這是一個不斷循環論證的過程，目的是讓測量的結果更接近學生的真實情況。

三、圍繞核心概念，整體設計教學

1.從宏觀層面規劃單元教學內容，建立科學概念體系

教師設計教學時要緊扣核心概念展開，挖掘課時之間的內在邏輯關系。例如，二年級“用力以后”單元的教學內容是《推和拉》《形狀改變了》《動起來與停下來》。《推和拉》讓學生初步感知常見的用力方式，《形狀改變了》認識物體受力后形狀發生改變，《動起來與停下來》知道物體受力后運動狀態發生改變。縱觀這樣的設計，前一課是初步認識常見的力，后兩課內容，通過探究實驗發現力作用于物體后，會改變物體的形狀和運動狀態。教師要站在整體設計的高度，將教學內容置于課時教學、單元教學乃至學段教學中思考，幫助學生建立科學概念體系。

2.從微觀層面組織課堂教學，厘清課堂教學的主線

精選課程內容，選擇那些關乎學生終身受用的核心知識，有利于優化課堂結構，提高課堂效率。

以《浮力》一課為例，如何有層次地設計探究活動，理清課堂主脈絡，引導學生主動探究水的浮力，是教學設計的出發點。由此，教師從學生的角度出發，基于他們的前概念，設計了如下活動：認識固體在水中的沉浮現象，通過實驗探究浮在水面上的物體受到水的浮力；通過實驗探究在水中下沉的物體也受到水的浮力；通過實驗探究物體沉浮與其質量、體積之間的關系。

3.從概念理解的層級診斷學習水平，及時調整教學內容

教師對學生概念理解任務的復雜度進行分析，有助于他們梳理概念理解發展層級。內隱的概念理解層級只有通過外顯的方式具體表達出來，才能在教學實踐中得以有效應用。

在《浮力》一課中，學生對常見材料的沉浮現象作出預測，嘗試后發現放入水中的物體有的浮、有的沉，那么下沉的物體是否受到水的浮力呢？在這里，學生的各種回答表露出他們對于“浮力”的前概念，這有利于教師診斷學習水平。學習進階能促進學生有效認知、把握關鍵因素，深入研究學生的前概念，有利于教師更好地把握課堂走向。當然，在處理教材時，教師還要有自己的思考。例如，認識物體在水中的沉浮時，要理解浮力與重力的關系，而在中年級重力的概念還沒有涉及。因此，教師可在課前滲透重力的知識，以便學生更好地理解物體的沉浮。

小結

教師要具有大視野、大局觀，要深入挖掘和剖析教材意圖，在充分解讀的基礎上，厘清一節課的內容在縱向、橫向上的安排，清晰地看到具體概念在概念體系中的地位，明確建構具體概念的影響因素，這樣才能更好地設計教學內容，真正為培養學生的科學素養服務。

（作者單位：江蘇省常州市金壇區段玉裁實驗小學）

參考文獻

[1]郭玉英，姚建欣，彭征.美國《新一代科學教育標準》述評［J］.課程·教材·教法，2013（33）.

[2]史寧中.推進基于學科核心素養的教學改革[J].中小學管理，2016（02）.

[3]劉晟，劉恩山.學習進階：關注學生認知發展和生活經驗[J].教育學報，2012（02）.