圍繞大概念進行《種子的傳播》教學

〔摘 要〕 圍繞大概念進行科學教學，學生能了解知識學習與現(xiàn)實生活、社會實踐之間的聯(lián)系，繼而實現(xiàn)大概念在真實情境中的應用。但從教學實踐層面來看，教師偏重具體知識的獲得，而忽視了指向大概念的教學過程。本研究基于大概念的內涵和特征，以教科版科學四年級下冊《種子的傳播》為例，建構了科學大概念的結構層次，探索了運用活動鏈和問題鏈指向大概念的教學策略。

〔關鍵詞〕 小學科學；大概念；教學實踐

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 04 049-052

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）倡導“聚焦核心概念，精選課程內容”。教師應圍繞核心概念和跨學科概念對科學課程內容加以統(tǒng)整和安排。而核心概念和跨學科概念屬于大概念范疇，圍繞大概念進行科學教學，既能幫助教師準確把握教學目標和學習內容，又能讓學生了解知識學習與現(xiàn)實生活、社會實踐之間的聯(lián)系。從當前教學實踐層面來看，教師缺乏從單元主題中提煉科學大概念的能力，在課堂上注重指向具體知識的探究活動的開展，忽視了科學小概念之間的內在邏輯，無法實現(xiàn)課與課之間、單元與單元之間具體科學小概念的互相聯(lián)結，無法建立科學大概念，導致科學大概念在真實情境中的應用難以遷移。由此可見，提煉科學大概念是進行教學設計的前提，只有理解大概念的特征和提煉路徑，才能有助于教師從繁多的課程內容中提升單節(jié)課的大局觀。本文以教科版《科學》四年級下冊《種子的傳播》為例，探討如何在本節(jié)課中提煉科學大概念，在教學活動中逐漸指向大概念。

一、大概念的內涵和特征

大概念，也有學者將之稱為大觀念，是基于學科的基本結構和方法，是超越具體的抽象，是科學領域更本質、更普遍的規(guī)律與原理，指向具體知識背后的核心內容。依據(jù)概念范圍和大小的不同，不同概念呈現(xiàn)出一定的層級結構，是一個金字塔形結構（如圖1），從下到上分別是事實、知識、技能，學科一般概念，學科核心概念，跨學科概念，哲學觀點。從低層次到高層次，是一個不斷抽象概括的過程，從某個相對較高的層次到低層次，是一個遷移應用的過程。通常情況下，概念越大，則其闡述的范圍越大、距離實際現(xiàn)象越遠，其呈現(xiàn)形式越抽象，其相應的層次也就越高、適應范圍越大。可見，和一般的科學概念相比，科學大概念具有兩個最核心的特征：一是具有抽象性，二是具有遷移性。

二、分析內容編排，建構大概念的結構層次

（一）聚焦學科本質提煉科學大概念

科學是人類在研究自然現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的基礎上形成的知識系統(tǒng)，以及獲得這些知識系統(tǒng)的認識過程和在此過程中所利用的方法。義務教育科學課程是一門體現(xiàn)科學本質的綜合性基礎課程，具有實踐性。教師可以從研究方法、課程目標與價值以及研究對象與基本問題來提煉、聚焦學科本質，提煉大概念。科學是究其所以，或是發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象的原因。從研究方法出發(fā)提煉的大概念，即事物之間具有普遍的因果聯(lián)系，是哲學觀點。將科學研究中得到的知識運用到工程和技術，以創(chuàng)造服務于人類的產品，是從課程價值提煉出來的科學大概念。《種子的傳播》是“植物的生長變化”單元中的一課，隸屬于生命科學領域，“生物能適應其生存環(huán)境”“生物通過多種方式進行繁殖”“技術與工程改變了人們的生產和生活”是從研究對象和基本問題提煉出來的大概念。

（二）依據(jù)課程標準解讀科學大概念

分析和把握課程標準對具體內容的相關要求，是確定學科大概念的基本前提，有利于教師明確單元教學的核心。在《課程標準》中，關于“生物能適應其生存環(huán)境”這一學科大概念提到：地球上每一種生物的生存都與環(huán)境密切相關。3～4年級的內容要求是：舉例說出生活在不同環(huán)境中的植物的外部形態(tài)特征具有不同的特點，以及這些特點對維持植物的生存作用。學業(yè)要求是：認識不同環(huán)境下的植物的外部形態(tài)具有不同特點，能分析不同環(huán)境中植物的不同外部形態(tài)特點對維持其生存的作用，能收集生活在不同環(huán)境中的植物外部形態(tài)特征的信息。用同樣的方式檢索“生物通過多種方式進行繁殖”和“技術與工程改變了人們的生產和生活”這兩大學科大概念的內容要求和學業(yè)評價，可以用概念層級圖呈現(xiàn)（如圖2）。對學科大概念、跨學科概念、哲學觀點與課程標準進行了整合，教師能夠從更高位的學科視角把握本節(jié)課的概念層級。但是，這樣的層級結構對于學生來說是難以理解的，教師需要從學生的發(fā)展需求進一步針對學科大概念進行解構和提煉。

（三）基于學生發(fā)展需求細化層級

基于學生發(fā)展需求建構概念層級，分析學生的已知和未知。《種子的傳播》是四下科學“植物的生長變化”單元第6節(jié)內容，與一年級“植物”“動物”和三年級“動物的一生”等共同構成生命科學領域的10個單元，學生已經能說出常見的植物名稱、描述動物的生命周期。學生也會存在一些困惑：種子的傳播對植物的生長和生存有什么意義？常見的植物種子傳播方式有哪些？與哪些因素有關？可以用什么方法研究種子的傳播方式？因此，基于學生發(fā)展需求構建概念層級（如圖3）。

三、雙鏈驅動，助力大概念的建構

本課教學以問題鏈與活動鏈雙鏈為驅動展開。從大概念準備、建構、應用、反思四大過程探討如何指向大概念進行教學設計。教學目標是利用模型、實物、圖片等結構性材料，根據(jù)植物種子的外部形態(tài)特征和生存環(huán)境分析推理種子的傳播方式，認識到植物果實與種子的外部形態(tài)特征以及所處的環(huán)境與傳播方式有關，初步感知生物與環(huán)境相適應的觀點。課堂教學以“活動鏈”與“問題鏈”雙鏈為驅動展開，四個活動環(huán)節(jié)指向了大概念（如圖4）。

（一）測試種子模型，概念準備

種子模型建構是對種子“結構與功能”大概念的認識方式的一種具體體現(xiàn)。課前學生通過制作一個借助風、動物、彈射、水傳播的植物種子模型，匯總形成種子模型墻。活動1是學生課上模型測試，暴露模型作品某些問題，展現(xiàn)學生前概念。通過紙與黏土的種子模型，模擬楓楊、木蝴蝶、望天樹種子的測試，為活動2中推測出果實帶有翅膀的這類植物通常都是大喬木做鋪墊。

在活動1中，學生看到模擬了紙與黏土的種子模型（模擬楓楊、木蝴蝶、望天樹種子），無論是有一枚，兩枚還是五枚翅膀，都會看到種子模型下落高度越高滯空時間越長。在以上現(xiàn)象中，都是果實形狀似翅膀，都是旋轉下落。種子模型旋轉下落的高度越高，下降速度越慢，滯空時間越長，這是分析過程；種子的各個特征有利于傳播到遠方，是整體認識，是綜合過程；將認識結論表達出來，即帶有翅膀的種子想要傳播到遠方，下落的高度要足夠高，是抽象過程。

在活動2中，帶有翅膀的楓楊、木蝴蝶種子作為類比物，類比物具有對比物的剩余屬性。通過類比，推測出果實帶有翅膀的這類植物通常都是大喬木，是新的判斷。

（二）運用思維工具，概念建構

活動2是學生觀察果實與種子的外部形態(tài)特征，尋找有利于種子傳播的特征。通過分析“楓楊、蘿藦和木蝴蝶”“蒼耳和櫻桃”“蓮蓬和椰子”“鳳仙花和噴瓜”的果實或種子的外部形態(tài)特征及生存環(huán)境，歸納推理出種子的傳播方式與形態(tài)結構、生存環(huán)境等相關聯(lián)，建構了“生物能適應其生存環(huán)境”“生物通過多種方式進行繁殖”的學科核心概念，逐步形成“結構與功能相適應”的跨學科概念。

1.創(chuàng)板塊圖，形成抽象判斷。本課教材配套作業(yè)本中的活動記錄僅要求寫下果實或者種子的外部形態(tài)特征和傳播方式，缺少種子外部形態(tài)特征與傳播方式的關系判斷。例如學生記錄到楓楊果實上有紋理，紋理是與種子的傳播方式無關的特征，因此與楓楊種子傳播方式無關的某些屬性要隱性存在著。

本課嘗試創(chuàng)板塊圖，根據(jù)四個人一組，合理將代言卡劃分成四大板塊，如圖5。第一板塊是引導學生運用多感官觀察顏色、形狀、輕重，重點觀察果實或種子的運動軌跡。第二板塊要求學生畫一畫果實或種子的結構。第三板塊要求圖文說明大自然中怎樣將種子傳播到遠處的。這三大板塊是引導學生拆解種子的各個屬性，盡量多的特征在分析階段體現(xiàn)出來。

學生通過共同觀察、研討記錄、粘貼匯總等方式制作代言卡，提高了觀察及記錄效率。第四板塊中學生需提取與傳播方式有關的關鍵特征或關鍵屬性，斷定單個種子的傳播方式與關鍵屬性的關系。例如楓楊是風力傳播，證據(jù)1是它擁有一對狹長翅膀，旋轉下落，滯空時間延長，有助于傳播到更遠的地方。證據(jù)2是楓楊多生長在陰濕山坡地，多山谷風，因此是風力傳播。

2.畫廊漫步，概括普遍結論。學生基于單個種子的抽象判斷后，教師根據(jù)12組開展畫廊漫步，合理設置4個漫步點位，即展板區(qū)，設計隱含4類常見的種子的學習任務，分別為木蝴蝶、椰子、櫻桃、噴瓜。學生拿著種子代言卡去四個展板區(qū)“找一找”與之傳播方式相似的展板，并通過先“貼一貼”再“學一學”的方式，概括出該展板上具有同種傳播方式的種子的外部形態(tài)特征和生存環(huán)境。學生徜徉在“畫廊”中，通過閱讀、思考、粘貼等方式概括出結論并輸出信息，增加了生生信息交流的通道，保障了全體學生獨立思考和啟思互學。

在本課教學中，研究風力傳播的小組發(fā)現(xiàn)展板上有楓楊、蘿藦、木蝴蝶，通過列舉楓楊是風力傳播的證據(jù)，如質量輕、有一對翅膀、旋轉下落、約30米高、陰濕山坡處等。再通過列舉蘿藦、木蝴蝶是風力傳播的證據(jù)，概括得出風力傳播的果實或種子在形態(tài)上具有的共同特點是質量輕、具有飛行器（絨毛、翅膀）、高度高、生活環(huán)境處多風，如圖6。

（三）精選實驗材料，概念應用

活動3是分析生活中不常見的常春油麻藤種子的傳播方式，指向跨學科大概念“結構與功能相適應”在生活中的遷移與運用，判斷常春油麻藤的傳播方式不是常見的四種傳播方式，而是自體傳播和人工傳播相結合的方式。

概念應用階段，學生需要學會運用演繹推理的思維過程推測某一種子的傳播方式，設置的“問題”如下：問題一，常春油麻藤與上述哪些種子有類似的外部形態(tài)特征？推測其傳播方式并說明理由；問題二，我們有足夠證據(jù)嗎？還想獲取什么信息？問題三，種子的傳播方式還與哪些因素有關？通過結構化的三個“問題”，引導學生思考。在問題一的引導下，學生對常春油麻藤從外部形態(tài)特征進行分析，認為可能是彈力傳播、動物傳播、水力傳播。通過問題二學生提出要用手擠壓果實，剝開果實觀察種子的樣子，觀察果皮是否容易裂開，種子是否多、小、圓。學生戴上一次性手套上實驗臺操作演示，觀察到“果莢密閉性非常好，果實有點腐爛但未裂開，種子數(shù)量不多、大、橢圓形”，由此判定常春油麻藤為非彈力傳播。基于問題三將學習活動指向跨學科概念“結構與功能相適應”，原先學生從形態(tài)結構判斷其傳播方式，學生還想獲得“種子的生存環(huán)境”的信息。通過視頻介紹生存環(huán)境，了解到常春油麻藤具有藥用價值，是自體傳播和人工傳播相結合的方式傳播種子。

（四）拓展仿生工程，概念反思

在概念運用之后，再引導學生進行類比推理，進入概念反思階段。仿生學體現(xiàn)著人類有關類比的思維方法、模仿的思維方式和模型化的思維工具。首先對生物原型的研究。根據(jù)生活需要，將蒼耳的結構特征予以簡化，提取對粘住動物皮毛有益的特征，如倒鉤刺，隱去與粘住動物皮毛無關的特征，如蒼耳顏色、形狀，得到一個蒼耳原型。第二階段是將蒼耳原型提供的資料進行數(shù)學分析，并使其內在的聯(lián)系抽象化，用數(shù)學的語言把生物模型“翻譯”成具有一定意義的數(shù)學模型，如倒鉤刺的長短與排列組合。最后數(shù)學模型制造出可在仿生工程技術上進行實驗的硬件模型——魔術貼。其中：鉤帶模仿蒼耳子的刺，由多個硬挺直立、不易變形的小鉤子組成；絨帶模仿動物的皮毛，由多個圈狀結構組成。它們組合起來時，就十分牢固。學生通過了解仿生學的兩個實例，指向“技術與工程改變了人們的生產和生活”的大概念，同時這也是學生認為的“結構與功能”大概念在生活中的反思。

通過研究發(fā)現(xiàn)，教師通過提煉大概念，能夠幫助教師抓住本質問題，合理選擇教學內容，從大概念的準備、建構、應用、反思四大過程中，設計環(huán)環(huán)相扣的問題鏈，規(guī)劃層層遞進的活動鏈，引導學生以結構化的方式進行學習和思考，讓看似零散、具體的小概念形成概念層級結構，在解決新問題時能自如調動大概念，從而具備應用遷移能力。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]何彩霞.化學學科核心素養(yǎng)導向的大概念單元教學探討[J].化學教學，2019（11）：44-48.

[3]鄧靖武.大概念統(tǒng)攝下物理單元知識結構構建及教學探討[J].課程·教材·教法，2021（41）：118-124.

[4]溫·哈倫著.韋鈺，譯.科學教育的原則和大概念[M].北京：科學普及出版社，2016.19.