大概念统整下的小学科学项目化学习整体设计——以“校园生物进化主题展览会”为例

◎ 舒兰兰

项目化学习是当前学习方式转型的重要载体，在学科教学中设计能凸显项目化学习优势，提升学生学科核心素养的课程对于项目化学习在日常教学中的推广尤其重要。在科学教学中，科学大概念（big ideas）是指能适用于较大范围内，对广泛的自然现象和事件做出有效解释或预测的概念［1］，大概念不仅能够有效促进学生对科学本质的理解与对科学活动的参与，也是连接科学学科知识与核心素养之间的桥梁。以科学大概念为核心设计项目化学习，能将科学知识体系、科学探究方法与技能、科学态度、解决问题的思维与方法、科学与社会的联系及规范蕴含于学生解决问题完成任务的学习经历中［2］。本文结合沪科教版《自然》五年级上册“生物进化”单元设计了“校园生物进化展览会”项目，据此对大概念统整下的小学科学项目化学习整体设计进行分析和阐述。

一、大概念统整下的科学项目化学习的设计思路

大概念统整的科学项目化学习是以大概念为核心，对科学学习内容基于学习目标进行重组，在大概念的统整下设计和实施项目化学习活动，使学生在问题解决的过程中建构学科知识体系，并且将知识、事物与个体自我进行有机整合，进而提升科学核心素养［3］。对其概念分析可知，大概念统整的科学项目化学习中科学大概念、驱动性问题和项目化学习活动是设计的核心，其设计思路如下。

（一）内线：科学大概念的发展

大概念统整下的项目化学习设计的内在依据是科学大概念的发展过程。因此，我们设计课程的关键步骤就是厘清科学大概念是如何在项目化学习中发展的。大概念的发展被形象地比喻为“概念炼制”，其实质是学生经历一系列丰富的项目学习活动，在关联性的问题串的驱动下、多样化的学习支架的引导下以及综合性学习评价的推进下，解构其错误或不完整的先前观念、循序渐进地建构科学大概念的双向过程（见图1）［4］。基于此，我们在设计项目化学习的过程中需要围绕科学大概念对驱动性问题、学习支架和学习评价体系进行系统架构。

图1 学生在项目化学习中的科学大概念的发展过程

（二）中介：整体性的问题设计

整体性的问题设计是构建科学大概念的载体，它是将大概念转化为具体的项目活动的中介，进而将以科学知识为主线的科学学习转变为真实驱动性问题的解决过程。大概念统整下的小学科学项目化学习中，整体性的问题设计是围绕驱动性问题，再将其按照大概念的发展路径转化为关联紧密的问题序列，比如并列式问题串、阶梯式问题串、环扣式问题串等，让学生在经历问题解决的过程中建构科学大概念、发展科学核心能力、提升科学核心素养。

（三）外线：项目化学习的过程

大概念的统整下的项目化学习的外在设计是“入项—知识与能力建构—合作探究—出项”这四个项目过程，每一个过程需要设计具体而有针对性的学生活动，项目化学习中学习活动设计依据是驱动性问题分解而成的关联性问题，这些问题将学科大概念细化、具体成一个个可操作的真实性学习活动。

二、大概念统整下的小学科学项目化学习设计路径

基于大概念统整下的项目化学习的设计思路，其设计路径可具体化为五个核心环节：确定大概念、外显大概念、活化大概念、建构大概念和评价大概念［5］。本文将以“校园生物进化主题展览会”项目为例对设计路径进行深度分析和阐述。

（一）起点：聚焦学习主题确定学科大概念

大概念不仅是科学项目化学习的核心知识，也是学生科学核心素养生成的有效转化器，它是学科项目化设计的起点，所以需要先明确大概念并对其系统分析［6］。笔者分析了《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《2022版课标》）中“生物进化”主题的相关课程标准，对照《科学教育的原则和大概念》一书中梳理的15个科学大概念，最终选择“生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果”这一科学大概念来统整“校园生物进化主题展览会”项目，与此同时将本项目中所涉及的科学知识结构自上而下层层梳理，围绕大概念建构了项目概念群，具体有：①大概念：生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果；②核心概念1：地球上存在不同种类的植物和动物；③核心概念2：动植物与环境之间存在相互依存的关系；④核心概念3：动植物繁衍后代使它们得以世代相传。

（二）细化： KUDB 学习目标外显大概念

KUDB学习目标模式从Know-Understand-Do-Be四个不断深化的维度将抽象的科学大概念变成外显的事实、现象、方法与活动，从不同的角度呈现出学生预期的学习成果，进而有效地指导项目化学习活动的设计和实施［7］。本项目基于《2022版课标》和《上海市小学自然学科教学基本要求（试验本）》中关于“生物进化”主题的教学目标要求，借助 KUDB 目标模板将科学大概念具体化为以下四个维度的学习目标。

（1）事实性知识（Know）：通过收集史前生物资料知道史前生物和生物进化的一些实例；通过探究恐龙灭绝之谜，知道地震、火山喷发、气候的剧烈变化等可能会对生物造成影响；通过观察和制作化石模型，知道化石对研究生物进化有重要价值，并能够说出人和动植物进化的大致历程。

（2）关联性知识（Understand）：通过观察和制作化石模型，理解化石对研究生物进化的价值，感受到生物进化是一个漫长和复杂的历程。

（3）实践性活动（Do）：通过多种途径收集资料，能利用古生物资料卡、生物进化表等方式整理、比较和归纳信息；能够利用超轻黏土、纸等物品制作远古生物或者化石模型。

（4）核心价值观生成（Be）：在收集和阅读史前生物资料的过程中，激发探究古生物和人类进化历程的兴趣。在交流环境变化可能对生物造成的影响等活动中，树立尊重自然、保护环境的观念。

（三）关键：真实驱动性问题活化大概念

项目化学习最显著的特点就是真实性与实践性，因此需要将抽象的概念群融入真实的问题情境中活化，围绕大概念将学习活动变成一个连续性的解决实际问题、完成真实任务的过程。驱动性问题主要由本质问题和驱动情境两个部分组成，本质问题是从真实情境性问题转化而来的概念性问题，驱动问题情境则是把抽象的本质问题情境化、具体化，进而将科学大概念的知识体系镶嵌在真实的情境中［8］。“生物进化校园展览会”项目中的本质问题和驱动性问题如下。

（1）本质问题：在演化过程中生物是怎样逐渐进化成今天的形态的？

（2）驱动性问题：我校正门的阳光房是展示学校风采和展览学习成果的地方，如今我们五年级也要在阳光房举办一场“物竞天择，适者生存”生物进化主题的校园展览会，通过这一平台来展示科学性和艺术性俱佳的生物进化主题展品，为了让我校师生在阳光房的展览现场流连驻足，我们怎样设计生动的生物进化主题的展品呢？

（四）落点：问题驱动式学习活动建构大概念

本项目中大概念分解为三个相互关联的核心概念，同样项目中的驱动性问题也需要解构成一系列具有内在逻辑联系的问题序列。在本项目中驱动性问题基于概念群中的三个核心概念分解成若干关联紧密的子问题，这些子问题将核心概念细化成一个个真实性学习活动，进而让学生在解决每个学习活动问题的过程中逐渐建构本项目的科学概念体系（见图2）。

图2 科学大概念统整下的关联性问题序列和学习活动设计

（五）反馈：综合性学习评价推进项目进程

在项目化学习中，学习评价一方面是检验学生各阶段项目化学习效果、推进整个学习进程的重要策略，另一方面也能激发学生的内部学习动力，帮助学生有效调控学习过程。本文以培养学生的科学核心素养为目标，设计了自上而下的学习评价体系（见表1）。该评价体系中评价维度多元化，除了对核心知识与能力和项目成果评价外，还包括了对自主探究、沟通与协作、创新能力等指向学生核心素养发展方面的评价。

表1 “校园生物进化展览会”评价体系

三、结语：大概念统整下的科学项目化学习的意蕴

总之，大概念统整下的科学项目化学习设计旨在促进学习者对科学大概念的深度理解和核心素养的提升。大概念是连接学科知识体系与核心素养的中介，一方面项目化学习让原本抽象、难以理解的科学大概念获得了丰富的呈现方式，通过问题驱动式的学习实践活动引导学生实现对科学知识体系的深度理解与真实问题情境中的迁移应用，从而一步步搭建知识体系完整建构学科大概念，另一方面学生在完成项目过程中掌握科学方法，培养科学技能，认识科学本质及其学科价值，并具备一定的运用它们解决真实问题、为班级、学校等团体服务的能力，从而实现了从知识体系到科学核心素养的有效转化。