基于大概念的小學科學教學策略研究

王 青

（長江大學教育與體育學院 湖北·荊州 434020）

大概念（Big Ideas/Big concepts），也有學者譯為大觀念。近年來，隨著核心素養(yǎng)、STEM教育、整合性教學等研究的發(fā)展，國內(nèi)有更多學者將目光投向了與之相關(guān)聯(lián)的大概念。除大概念本身的內(nèi)涵、價值及實現(xiàn)路徑的相關(guān)研究之外，大概念也更多應用于具體學科教學研究之中，特別是科學教學?！读x務(wù)教育小學課程標準（2017年版）》雖未明確指出“大概念”，但詳細列出四大領(lǐng)域的18個主要概念[1]，從中也可以看出“大概念”滲透的痕跡。因此，在大概念影響日益深入的背景下，挖掘大概念對于小學科學教學的意義，探究基于大概念的小學科學教學策略，對小學科學教學有較強的參考價值和意義。

1 大概念的內(nèi)涵

關(guān)于大概念的內(nèi)涵，國內(nèi)外的學者從不同的角度提出了不同的觀點。美國研究者埃里克·森、查爾斯等人認為，大概念是一種核心概念，是能長存在記憶中的中心概念。[2]美國學者克拉克等人認為，大概念是一種認知框架或結(jié)構(gòu)將各種“小概念”聯(lián)接和歸檔。[3]國內(nèi)學者趙康認為，大概念區(qū)別于普通概念，“高度形式化、具備認識論與方法論層次意義、普適性極強”。[4]一些學者把大概念看作是一種意義模式，認為大概念背后有一個意義世界。[5]還有一些學者將大概念分為兩種：一種是核心概念，側(cè)重于整合同一學科內(nèi)的知識；一種是共通概念，側(cè)重于整合跨學科的知識。[6]根據(jù)上訴國內(nèi)外學者們給出的比較具有代表性的大概念的內(nèi)涵，可以總結(jié)出：大概念是抽象出來的，具有很強的概括力和解釋力，能連接和整合相關(guān)概念和理解，并能廣泛遷移的概念。

2 大概念引入小學科學教學的意義

早期的科學教育對個人的科學素養(yǎng)的形成和發(fā)展有著重要意義。當前，小學科學教學多局限在科學知識本身，大多停留在理論層次，注重科學知識的教學，缺乏對科學原則和方法的指導，以及對科學精神的理解和體會。學生大多只是學到了一些較低位的、具體的小概念和知識，很難在頭腦中相互聯(lián)絡(luò)形成較為系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)，更難以將其綜合應用和遷移去解決實際問題。把大概念引入小學科學教學，有利于優(yōu)化科學教育，為學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展打下更堅實的基礎(chǔ)。

2.1 大概念有助于學生對知識的本質(zhì)性理解

通過前文對大概念內(nèi)涵的梳理，可知大概念通常在學科中是上位的、核心的概念，它是基于事實和經(jīng)驗及一般概念，并高度抽象和概括出來的學科本質(zhì)和基本結(jié)構(gòu)。大概念就像是蜘蛛網(wǎng)的中心，把一般的概念和知識相互聯(lián)系起來的同時，讓它們都受到位于中心的大概念的統(tǒng)領(lǐng)。由此，學生可以形成以科學大概念為內(nèi)核的更為廣泛的科學知識體系，并能以此為基礎(chǔ)去吸納更多的科學知識。

2.2 大概念能幫助學生更高效應用和遷移科學知識

學生若學到的科學知識是“散”“低”“淺”的，那這些知識往往會成為惰性知識，難以調(diào)出，更難以應用和遷移。而大概念能為學生提供認知結(jié)構(gòu)和框架，就像是一個認知的“文件夾”，能將那些事實、經(jīng)驗、概念加以整理，并且建立起它們彼此之間的聯(lián)系，使學生能從聯(lián)系和有序的整體中去理解經(jīng)驗、知識和概念的意義。在遇到問題時，記憶起與之相應的大概念，就能快速地牽出與之相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗、知識和概念，以便學生將所學能更高效的應用和更廣泛的遷移。

2.3 大概念有利于學生跨學科知識與能力的獲得

科學涉及的知識面本就很廣，小學科學課程標準給出了四個領(lǐng)域：物質(zhì)科學領(lǐng)域、生命科學領(lǐng)域、地球與宇宙科學領(lǐng)域、技術(shù)與工程領(lǐng)域，并給出了相應領(lǐng)域的主要概念。這些主要概念屬于學科內(nèi)頂層水平，但低于跨學科水平的科學知識大概念。還有一些跨學科水平的大概念，如“多樣性”“結(jié)構(gòu)性”“交互性”“原因—結(jié)果”之類。[7]對這類大概念的理解和明確，有助于學生掌握跨學科的知識，提高學習能力。

3 基于大概念的小學科學教學的教學策略

國內(nèi)外大概念教學的相關(guān)研究，不少是基于單元教學展開。主要原因是大概念教學需要豐富的具體實例支撐，單課課時短，課程內(nèi)容有限，無法考慮大概念的深入發(fā)展。下文提及的單元教學主要是指集中一段時間內(nèi)教學的單元。依據(jù)大概念的內(nèi)涵及特點在單元教學層面提出以下四種教學策略。

3.1 依據(jù)單元教學內(nèi)容明確大概念

要想明確一個教學單元的大概念，不能拘泥于“散”“低”“淺”的知識點，而應當考慮這一教學單元中最有價值、最能轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的知識是什么。通過研究并梳理課標、教參、教科書等相關(guān)書籍的知識點，掌握其內(nèi)在邏輯，以明確單元教學的大概念。

以教科版六年級上，“能量”概念教學為例。通過對課標和教材和教參等相關(guān)材料的分析和梳理，可以將“能量”單元的大概念確定為：機械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現(xiàn)形式，不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。首先，要以“日常生活中有多種多樣的能量，它們以怎樣的形式出現(xiàn)并發(fā)揮什么樣的作用”為引導性的問題，引導學生感知日常生活中“能量”的存在，而且認識到能量有不同的表現(xiàn)形式。其次，在認識能量的不同表現(xiàn)形式的基礎(chǔ)上，進一步了解不同表現(xiàn)形式的能量在我們的生活中發(fā)揮著不同的功能，有不同的用途，而且“不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化”。最后，讓學生描述家中或者校園里能量的使用情況。在這整個過程中都是圍繞單元大概念展開的，讓學生認識到概念的本質(zhì)與以及概念間的聯(lián)系，使學生形成較為系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)，并深入理解該單元的大概念。

3.2 基于大概念建構(gòu)單元知識層級結(jié)構(gòu)

結(jié)合現(xiàn)有的大概念相關(guān)文獻對于知識層級結(jié)構(gòu)的劃分，主要分為四個層次，分別為：大概念、主要概念、具體概念、一般事實和現(xiàn)象。以上述“能量”單元為例，這一單元知識層級結(jié)構(gòu)的最高層對應的是大概念，即“機械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現(xiàn)形式，不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化”，統(tǒng)攝整個單元知識結(jié)構(gòu)體系。其次，大概念的下一層是主要概念，從大概念中分化出來，即“機械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現(xiàn)形式”和“不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化”。第三層則是從主要概念中進一步細分出來的一般概念，如：熱現(xiàn)象及熱能、聲現(xiàn)象及聲能、電現(xiàn)象及電能、磁現(xiàn)象及磁能等，以及電能和動能可相互轉(zhuǎn)化，電能和聲能可相會轉(zhuǎn)化，動能與熱能可相互轉(zhuǎn)化等。最底層則是與一般事實和現(xiàn)象所對應的科學事實，如：光能可以使植物生長、熱能可以將水燒開、電能可以使電燈發(fā)亮；電燈能將電能轉(zhuǎn)化成光能和熱能，電池能將化學能轉(zhuǎn)化成電能等。

3.3 以問題和活動為抓手落實大概念

梳理知識結(jié)構(gòu)框架，并不是把大概念或是整個知識結(jié)構(gòu)框架一股腦的給學生，而是引導學生從一般事實和現(xiàn)象出發(fā)，自下而上進行歸納概括，逐步向大概念靠近。而這一過程，需要遵循興趣性、體驗性、參與性、探究性、情景性、遷移性的多項原則[8]，以問題和活動為抓手落實大概念于教學之中。

以教科版六年級上“生物的多樣性”單元為例，圍繞大概念“生物多樣性”進行問題和活動設(shè)計。問題一：能列舉出哪些校園里存在的生物？我們國家存在哪些生物？活動一：放映校園以及我們國家的生物圖片。由此，能讓學生直觀的感受到身邊“生物種類的多樣性”。問題二：什么是基因？基因與生物特征有何關(guān)系？活動二：視頻展示“袁隆平與雜交水稻的故事”，由此來探究生物基因的多樣性與生物種類的多樣性間的實質(zhì)關(guān)系。讓學生理解，生物基因的多樣性是生物多樣性的內(nèi)在形式。問題三：聯(lián)系我國生物種類多樣性的現(xiàn)象，討論保護生態(tài)系統(tǒng)多樣性有什么意義？活動三：視頻展示森林生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)等生態(tài)系統(tǒng)存在以及存在的意義。由此，讓學生理解，生態(tài)系統(tǒng)的多樣性是生物多樣性的保障，要保護生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。最后，在讓同學們總結(jié)并歸納出，“生物多樣性”的三個層次以及三個層次彼此之間的關(guān)系，深入理解“生物多樣性”的意義。