大概念理念滲透下小學(xué)科學(xué)教學(xué)探究論文
摘要：2017年修訂的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對大概念理念下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中滲透科學(xué)大概念， 應(yīng)在橫向拓展中建構(gòu)知識體系， 在縱向深入中建構(gòu)科學(xué)方法， 在螺旋遞進(jìn)中建構(gòu)層級概念， 以幫助學(xué)生廣泛、系統(tǒng)地吸納知識， 快速有效地運用知識， 建立一個完整的世界理解與認(rèn)知， 初步形成科學(xué)態(tài)度、掌握科學(xué)方法、理解科學(xué)精神， 構(gòu)建出一個健康、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)； 大概念； 教學(xué)策略；
2017年伊始， 新修訂的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》正式出臺， 相較于舊版課標(biāo)， 主要在6個方面進(jìn)行了重點修訂。除卻廣受關(guān)注的低年級的課程確定恢復(fù)以外， 還涉及到學(xué)科素養(yǎng)、課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、理念變革等方面的修訂。在重點修訂內(nèi)容中， 所涉及的科學(xué)教學(xué)要基于大概念基礎(chǔ)實施的理念也是頗受關(guān)注。
《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （2017年版） 》中具體詳細(xì)地列出了18項科學(xué)大概念， 其中物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域6項， 生命科學(xué)領(lǐng)域9項， 技術(shù)與工程領(lǐng)域3項， 并這樣寫道：“教材的整體設(shè)計要呈現(xiàn)出不同科學(xué)知識之間的關(guān)聯(lián)， 一些科學(xué)知識之間存在邏輯順序要利于學(xué)生感悟這種順序。某些知識之間存在著非本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系， 這種聯(lián)系體現(xiàn)在相同的內(nèi)容領(lǐng)域， 也體現(xiàn)在不同的內(nèi)容領(lǐng)域。幫助學(xué)生理解類似的實質(zhì)性聯(lián)系， 并根據(jù)學(xué)生年齡特征與知識積累， 在遵循科學(xué)性的前提下， 采用逐級遞進(jìn)、螺旋上升的原則進(jìn)行進(jìn)階性的教學(xué)， 展示科學(xué)知識的整體性和科學(xué)方法的一般性， 這是科學(xué)教學(xué)的重要任務(wù)。”[1]
《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （2017年版） 》對大概念滲透科學(xué)教育的強(qiáng)調(diào)痕跡非常明顯， 那究竟什么是大概念呢？為何要強(qiáng)調(diào)大概念？而大概念理念又將如何滲透到我們?nèi)粘？茖W(xué)教學(xué)中呢？就相關(guān)問題筆者嘗試進(jìn)行研究， 希望能為一線小學(xué)科學(xué)教育工作提供一些教學(xué)參考。
一、科學(xué)大概念及其內(nèi)容
科學(xué)大概念和日常教學(xué)中提及的“概念”和“科學(xué)概念”均有所不同， 它是可以適用于解釋和預(yù)測較大范圍內(nèi)的物體和現(xiàn)象的概念， 它是能夠整合眾多科學(xué)知識的科學(xué)學(xué)習(xí)的核心。與其相對應(yīng)的概念稱之為小概念， 小概念是只能運用于特定觀察和實驗的概念。在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中， 礙于科學(xué)知識的綜合性特征， 我們無法學(xué)習(xí)完所有的科學(xué)知識。因此， 我們試圖通過趨向于核心概念的進(jìn)展過程來解決這一困難， 把這些概念稱為科學(xué)上的大概念。科學(xué)大概念是在具體科學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成的， 對科學(xué)事實和科學(xué)事業(yè)更為宏觀而具概括性的認(rèn)識和觀念[2]。
大概念主要包含兩個內(nèi)容——核心概念與共通概念。核心概念是在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域、生命科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)與工程領(lǐng)域具有統(tǒng)領(lǐng)作用的概念， 它是側(cè)重于統(tǒng)一學(xué)科內(nèi)部的重要概念[3]。它是科學(xué)教學(xué)活動中的基軸與核心， 是能把零散的科學(xué)知識串珠成鏈的金絲線， 能幫助學(xué)生理解和研究更復(fù)雜、更難解決的問題的關(guān)鍵知識， 能在多個年級中進(jìn)行主題式的持續(xù)教學(xué)， 從而實現(xiàn)教學(xué)的螺旋式上升和層級性攀爬。因此， 核心概念既是基礎(chǔ)也是內(nèi)核， 能聚焦學(xué)科知識， 更能衍生學(xué)科知識。共通概念則是側(cè)重于不同學(xué)科之間共同涉及的概念， 它是多門學(xué)科內(nèi)部概念的同一體現(xiàn)， 可以幫助學(xué)生將不同學(xué)科領(lǐng)域中相互關(guān)聯(lián)的知識組織成科學(xué)、連貫、條理清晰的對客觀世界的認(rèn)知[4]。
二、大概念滲透教學(xué)的意義
早在4年前美國頒布的《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中就已提出：“科學(xué)教育內(nèi)容要圍繞科學(xué)大概念來組織與實施。”將大概念理念滲透教學(xué)中究竟意欲何在呢？筆者認(rèn)為大概念理念指導(dǎo)教學(xué)至少有以下兩項優(yōu)勢：
1、 廣泛、系統(tǒng)地吸納知識
科學(xué)是一門集物理、化學(xué)、生物、天文、地理等多學(xué)科于一身的綜合性學(xué)科， 學(xué)科知識范圍廣， 密度大。事實上科學(xué)知識本身就是成幾何級數(shù)增加的， 所以無論是教師還是學(xué)生， 在有限的學(xué)習(xí)時間內(nèi)所能教或?qū)W的知識是非常有限的。而大概念理念滲透下的教學(xué)方式可以引領(lǐng)學(xué)生實現(xiàn)一個趨于核心概念的進(jìn)展過程， 有助于學(xué)生建構(gòu)一個蛛網(wǎng)式的， 具有關(guān)聯(lián)性、發(fā)散性的知識領(lǐng)域。在這個系統(tǒng)中， 學(xué)生能夠接觸與思考以核心概念為內(nèi)核的、更為寬泛的學(xué)科知識體系， 從而幫助學(xué)生舉一反三、觸類旁通。讓學(xué)生身處完整與全面的體系中學(xué)習(xí)， 能促進(jìn)學(xué)生整體思維能力的形成， 這樣的教學(xué)方式可以促進(jìn)學(xué)生更廣泛、更高效地吸納知識。
2、 快速有效地運用知識
在《人是如何學(xué)習(xí)的》一書中提到了專家與新手的差異， 當(dāng)他們完成相同的任務(wù)時， 專家與新手所反映出的水平差異很大。專家之所以能夠高效地完成任務(wù)， 原因就在于相較于新手， 專家在特定的領(lǐng)域中具有系統(tǒng)而完整的專業(yè)知識體系[5]。可見， 寬泛的知識體系有助于增加學(xué)生對有意義的信息模式的敏感度， 決定了其所關(guān)注的事物能否在特定的環(huán)境中進(jìn)行快速有效的理解、記憶、組織、推理、再現(xiàn)及運用。
三、基于大概念的教學(xué)策略
有研究表明， 學(xué)生在接受正式的科學(xué)教育之前， 其腦海已經(jīng)存在“相對原始卻又并不準(zhǔn)確”的初始概念， 我們稱之為前概念。前概念在學(xué)生的腦海中以一定的“結(jié)構(gòu)”形式所存在， 但這種結(jié)構(gòu)更多的是以表象的形式存在， 而對內(nèi)在學(xué)科本質(zhì)的理解還是需要通過全面、多元、深層的學(xué)習(xí)去獲取。如今， 由于學(xué)習(xí)環(huán)境的改變， 學(xué)生的成長經(jīng)歷與以往相比發(fā)生了很大的變化， 沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以滿足學(xué)生的成長需求。因此， 需要我們在教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的特點及需求去建構(gòu)以大概念為基礎(chǔ)的教學(xué)結(jié)構(gòu)， 以此來促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。日常所進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動如何依托大概念理念進(jìn)行實施？其實是取決于我們的教學(xué)法——如何幫助學(xué)生進(jìn)行內(nèi)容擴(kuò)展與關(guān)聯(lián)， 在此筆者提出三個策略：
1、 在橫向拓展中建構(gòu)知識體系
教學(xué)中如何避免科學(xué)知識的碎片化與零散化？教師有意識地依托大概念， 為學(xué)生建構(gòu)完整的學(xué)科知識體系是一項有效的措施。只有這樣， 才能確保學(xué)生獲得關(guān)于科學(xué)及生活的圖像， 并由互為關(guān)聯(lián)的物體組合而成。正如一棟高樓并非是簡單的用磚頭堆起， 科學(xué)也是如此， 它并非由一些相互孤立的事實堆砌[6]。所以教師在教學(xué)過程中， 要有意識地幫助學(xué)生去進(jìn)行橫向的知識關(guān)聯(lián)， 而非就內(nèi)容論內(nèi)容， 就現(xiàn)象論現(xiàn)象， 更不能就知識論知識， 而是要統(tǒng)籌教材、關(guān)聯(lián)內(nèi)容、勾連內(nèi)涵， 追尋本質(zhì)。以《尋找土壤中的小動物》對比教學(xué)的片段為例：
小概念教學(xué)：
師：同學(xué)們， 翻開土壤， 大家都發(fā)現(xiàn)土壤中生活著哪些小動物？
生：蚯蚓、螞蟻、屎殼郎、蝸牛……
師：同學(xué)們很仔細(xì)， 下面讓我們來觀察觀察這些小動物都有什么特點？
大概念教學(xué)：
師：同學(xué)們， 翻開土壤， 大家都發(fā)現(xiàn)土壤中生活著哪些小動物？
生：蚯蚓、螞蟻、屎殼郎、蝸牛……
師：同學(xué)們很仔細(xì)， 那我們先來看看蚯蚓， 大家覺得它能夠長時間離開土壤生活嗎？為什么？
生：不能， 它需要濕潤的環(huán)境， 還要充足的氧氣、舒適的溫度和足夠的食物……
師：那你們找到的其他動物是不是也和蚯蚓一樣需要這樣的環(huán)境才能生活？
生：蝸牛也是這樣。
師：那蚯蚓、蝸牛等為什么需要這樣的生存環(huán)境呢？ （引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生物體需要長時間進(jìn)化以形成特定的功能）
案例中的'小概念教學(xué)方式僅僅是圍繞現(xiàn)象談現(xiàn)象， 而大概念教學(xué)方式是引導(dǎo)學(xué)生通過某一現(xiàn)象去關(guān)聯(lián)其他相關(guān)內(nèi)容， 尋找事物的共通點， 理解一些涉及物體、現(xiàn)象以及它們在自然界中的相互關(guān)系， 從生物的現(xiàn)象到特點， 再到生物的進(jìn)化， 實現(xiàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)挖掘。
2、 在縱向深入中建構(gòu)科學(xué)方法
除卻橫向的知識整合與勾連， 科學(xué)教育還應(yīng)該在促進(jìn)學(xué)生理解有關(guān)科學(xué)方法、科學(xué)探究及推理上面滲透大概念理念。科學(xué)方法、科學(xué)探究的縱向建構(gòu)意味著教師要給學(xué)生提供方法建構(gòu)的深度空間， 引領(lǐng)學(xué)生通過自身挖掘探究方法來深化自己的理解。在這個過程中， 他們收集和運用數(shù)據(jù)來驗證想法。學(xué)生是以發(fā)展理解、尋求突破點的方法參與活動， 教師有意識地、縱向深入地培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)方法上的認(rèn)知與發(fā)展， 將幫助學(xué)生形成對科學(xué)本身的大概念。以《觀察植物細(xì)胞》教學(xué)片段為例：
師：剛才我們發(fā)現(xiàn)往蘿卜杯里倒入30ml鹽水， 過了一會水量變多了， 這是什么原因呢？
生：應(yīng)該是鹽水起的作用。
師：如何證明呢？
生：往蘿卜杯里倒入同樣多的清水試試。
（實驗嘗試）
師：我們發(fā)現(xiàn)倒入清水的蘿卜杯液體量沒有發(fā)生變化。那鹽水杯液體量為什么會增加呢？有什么辦法能證明為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象？
生：可能是蘿卜里面的水分被鹽水吸出來了， 可以用顯微鏡看看鹽水杯蘿卜細(xì)胞結(jié)構(gòu)， 再看看清水杯蘿卜細(xì)胞結(jié)構(gòu)， 進(jìn)行對比觀察。
（學(xué)生實驗）
師：有什么發(fā)現(xiàn)？
生：鹽水中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)比較緊密， 細(xì)胞膜與細(xì)胞壁分離。
師：把鹽水倒掉， 再倒入30ml清水， 再觀察水量？
生：水量變少。
師：繼續(xù)想辦法證明現(xiàn)象， 尋找原因。
（學(xué)生再次觀察切片）
這個案例中學(xué)生通過多次對比、深入挖掘科學(xué)探究方法來進(jìn)行相關(guān)概念的自主建構(gòu)。方法的縱向深入， 讓學(xué)生了解到細(xì)胞結(jié)構(gòu)的特性， 物質(zhì)的存在方式和相互作用。這樣的教學(xué)方式為學(xué)生帶來的是科學(xué)大概念的自主建構(gòu)。
3、 在螺旋遞進(jìn)中建構(gòu)層級概念
將大概念的理念滲透科學(xué)課堂絕非是一兩節(jié)課可以完成的， 而應(yīng)是一個具有連續(xù)性、周期性的過程。在小學(xué)六年的每個年段， 甚至是每個年級中， 任何關(guān)于學(xué)科內(nèi)容的理解都應(yīng)該是建立在已有的概念、技能和意愿基礎(chǔ)之上的攀爬， 然后在回望中收集有關(guān)的想法、信息， 作為下一步教學(xué)的基礎(chǔ)， 隨后繼續(xù)向上攀爬……所以大概念的滲透應(yīng)該是在一種螺旋遞進(jìn)的過程中的滲透， 由此幫助學(xué)生建構(gòu)具有層級的概念體系。以大概念在《物體具有一定特性， 材料具有一定性能》教學(xué)中的層級建構(gòu)為例：
二年級結(jié)束時：物質(zhì)以不同的類型存在， 有分為固體、液體、氣體。
四年級結(jié)束時：物質(zhì)可以以不同的形態(tài)存在， 某種物質(zhì)既可以是固體也可以是液體或氣體， 這取決于溫度。可以按照材料的可觀察性質(zhì)、用途、天然還是人造的， 對材料進(jìn)行描述和分類。各種物質(zhì)都是由一系列小碎片組成。
六年級結(jié)束時：任何物質(zhì)都可以被切分成小到用肉眼看不見的微粒， 但它仍然存在， 且可以借助其他方法探測出來。當(dāng)物質(zhì)的形態(tài)發(fā)生變化， 甚至是在一些看似物質(zhì)消失的變化中 （如溶解、蒸發(fā)） ， 物質(zhì)的量是守恒的。
由此可見， 每一個層級的攀爬都是在前一個層級的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。相較于前一個層級， 相互之間既有重疊也有獨立， 所以大概念是在一種螺旋遞進(jìn)的過程中逐步實現(xiàn)層級的建構(gòu)的。
總而言之， 基于大概念理念下的科學(xué)教學(xué)， 學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)探究過程， 可以更全面地了解概念背后的學(xué)科本質(zhì)， 獲得更多的體驗感悟。這將有助于學(xué)生建立一個完整的對世界的理解與認(rèn)知， 初步形成科學(xué)態(tài)度、掌握科學(xué)方法、理解科學(xué)精神， 構(gòu)建出一個健康、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國教育部、義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M]、北京：北京師范大學(xué)出版社， 2017：59—72
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[4]萬嵩海、例說基于大概念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)[J]、中國教師， 2015 （6）
[5] （美） 約翰、D、布蘭思福特、人是如何學(xué)習(xí)的：大腦、心理、經(jīng)驗及學(xué)校[M]、程可拉， 等， 譯， 上海：華東師范大學(xué)出版社， 2013：27
[6] （英） 溫·哈倫、科學(xué)教育的原則和大概念[M]、韋鈺， 譯、北京：科學(xué)普及出版社， 2011：7
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