在大概念统领下设计单元教学

2022-12-31杨志生福建漳州市长泰区岩溪中心小学

小学科学 2022年20期

◇杨志生（福建：漳州市长泰区岩溪中心小学）

研究表明，在小学科学教学实践中，学生在科学概念学习中存在如下问题：一是概念学习“零散”，学生很难将零散的知识点整合在一起而有效地建构概念；二是概念学习“低浅”，学生用低阶思维学习理解知识，最多只能学到形式化、符号化的知识。学生如果进入深度学习状态，这些问题就能迎刃而解。深度学习需要教师在大概念视域下统领学生进行概念学习。

一、大概念

大概念是在科学知识的学习过程中，能够用于解释和预测较大范围自然界现象的概念，它是科学领域中的核心思想。教育心理学家布鲁纳认为是“一般的概念”；心理学家埃里克森等认为是学科核心，是“核心概念”；《美国新一代科学教育标准》2013 年给大概念下了可以操作的定义，认为大概念就像埃及的金字塔形状，最上层是哲学概念，往下是跨学科概念，再往下是核心概念，最底层是科学小概念（具体的事实性知识、学科分解概念）。

研究表明，人们对科学大概念的认识普遍有以下特征：（1）大概念是核心概念，因为它是在大量事实的基础上抽象概括而来的，具有明显的统领性作用；（2）大概念是集合，因为它可以将各种概念串联起来，形成概念集合；（3）大概念具有广泛的迁移性，因为它与生活息息相关，有利于学生迁移解决问题。

二、单元教学

美国学者最早在1955 年提出了单元教学概念。单元教学有利于落实学科核心素养，最明显的做法是用大概念的理念来组织单元教学内容，不会局限于单一内容以学生为中心，可以聚焦横断于各个学科的教学模式。它要求教师组织教学内容要结构化和情境化，学生用学习进阶来开展学习。在单元教学中，一般有以下单元类型：主题单元、大概念单元、项目学习单元、特定任务单元等。

三、大概念下单元知识层级建构的意义

（一）有利于学生建构科学知识

从具体事实到学科一般概念，再到学科大概念，拓展到跨学科概念，直至上升到哲学的观点，概念呈现出一定的层级结构。学生从较低的概念层次上升到较高层次，认知结构得到完善，学习经历了抽象概括的过程。学生如果能够掌握大概念，其应用迁移的范围就会更广。教师越明白知识层次、概念之间的联系，对教学就越具有重要的指导意义。

（二）有利于课程结构化

教师引导学生在大概念下进行单元知识学习，有利于学生形成良好的认知结构。当然，单元概念究竟有多大，取决于学生认知发展的需要和教师对学科内涵的理解以及把握。我们从大概念的角度来建立单元大概念体系，要从学科本质、从具体的内容出发。

四、大概念统领下的单元教学设计

在大概念支撑下建立的单元教学设计可以有效打破学生学习知识只见树木不见森林的状况。我们用大概念来进行单元教学设计，既要厘清基于大概念的单元知识层级结构，又要确定单元学习目标、明确单元学习主要问题、设计单元学习流程等。

（一）基于学生核心素养，确定单元学习目标，明确主要问题

新课标要求教师注重培养学生的核心素养，在教学中落实学科核心素养，使学生形成适应个人终身发展和社会发展所需的正确价值观、必备品格和关键能力。教师要考虑课标要求制定相应目标，确定单元学习主要问题。以粤教版“热与温度”单元教学为例。根据三年级学生的身心特点及认知规律，本单元主要解决热是一种常见的自然现象、物体的冷热程度用温度来表示、用温度计来测量温度、温度的变化会改变物体的状态。聚焦“热是能量的表现形式”单元大概念，据此制定单元学习目标：感受冷和热，建立温度概念；测量温度掌握使用温度计的技能；观察实验认识液体、气体、固体具有热胀冷缩的性质。

（二）着眼教学设计落脚点，确定教学设计思路，开辟教学路径

1.问题驱动，明确单元设计思路

教师不仅要创设有效的情境，还要有明确的问题驱动。唯其如此，才有利于激发学生学习新知建构概念。

如粤教版三年级“热与温度”单元，可以做如下设计。

单元主题：热与温度。

核心概念：热是能量的表现形式。

问题驱动：自然界哪里冷，哪里热；如何准确判断物体的冷热程度；热对物体会产生什么影响。

设计思路：热现象—温度、温度计—温度变化。

单元任务驱动：感受冷与热—了解温度计、测量温度—物体温度变化。

2.概念驱动，开辟课时探究路径

教师围绕概念展开单元教学。单元第一课《感受冷和热》，通过大自然的冷热现象，激发学生探究热的表现形式。围绕具体概念：热可以改变物质的状态，以不同方式传递。教师创设如下教学情境：小明买了冰棍，小东发现冰棍很快融化了，问小明为什么不放进冰箱里？在自然界里冷热是普遍存在的。引发学生探究自然界里哪里冷，哪里热。接着，教师引导学生开展“冷热的感觉”探究活动，学生自然发现人体对冷热的判断是不准确的。怎么办呢？单元第二课引导学生进入具体概念“用温度来表示物体冷热的程度，摄氏度是温度的计量单位”探究中。教师帮助学生建立“温度”的概念，认识温度计，学会用温度计测量温度。单元第三课进一步探究具体概念“加热或冷却时物体的体积会发生变化时，物质状态会改变”物体在不同的温度下会有什么变化。学生探究获得液体、气体、固体在温度变化时都具有“热胀冷缩”的现象。学生在单元核心概念“热是能量的表现形式”统摄下围绕具体概念，把知识有效地整合在一起，加深了对“热”相关概念的理解。最后，教师让学生设计制作“简易的温度计”、自制“小喷泉”、学会“巧开瓶盖”达到知识的融会贯通和迁移应用，引导学生在大概念下逐步探究建构概念，真正提高学生科学素养。

（三）确定表征具体概念，活化具体概念设计问题，有效建构概念

教师在大概念体系下确定了单元教学目标和课时教学安排后，要解决如何通过课时概念建构来完成指向大概念理念的学习，进一步加深学生的有效整合学习。

1.确定具体概念

在准确把握课标的基础上，抽象概括出大概念，再指向具体概念。如，《液体的热胀冷缩》一课，就是在“热是能量的表现形式”的大概念统摄下，让学生通过经历科学事实，加热或冷却物体时的体积会发生变化，抽象概括出“热可以改变物质的状态，以不同方式传递”的具体概念。

2.外显具体概念

对概念进行表征描述有利于制定可见的学习目标。《液体的热胀冷缩》一课可以从两个角度对概念进行描述。一是水在受热时状态发生了什么变化；二是水在受冷时状态又发生了什么变化。活动要求学生进行认真观察、分析、比较、归纳。

3.活化具体概念

依据具体概念，在具体概念指引下设计教学问题，引导小学生建构概念解决实际问题。《液体的热胀冷缩》一课可以设计如下问题：（1）水会溢出来吗？学生观察装满水的锥形瓶受热后，其液面有无变化。（2）水遇热会胀？水遇冷缩吗？学生实验研究水在受热或遇冷时体积有没有发生变化。（3）实验观察其他液体在温度变化时状态发生了哪些变化。

4.建构具体概念

具体概念的建构有利于指向单元大概念的建构。在《液体的热胀冷缩》一课教学中，教师设计了如下教学活动。

（1）任务驱动

创设情境：波波在往水壶里装水准备烧开水。彬彬发现波波装水装得太满后就提醒不要装得太满。引出问题：为什么不要装得太满？

（2）活动探究

A.活动：水会溢出来吗? 将装满水的锥形瓶放入大烧杯中，往大烧杯里加入热水。任务：观看锥形瓶中液面的变化，水受热后有没有溢出来。水为什么会有这样的变化？小结：水在受热后可能体积变大了。

B.活动：液体会热胀冷缩吗? 将带有玻璃管的橡胶塞盖紧装满水的锥形瓶。把锥形瓶按顺序放入热水、常温水、冷水中。任务：观察液柱的高度变化，探究温度变化时水的体积是否发生改变？小结：水在受热或受冷时会发生热胀冷缩现象。

C.活动：其他液体会不会有这种现象？任务：尝试用食用油、牛奶等不同液体进行研究。小结：其他液体也和水一样，受热时体积膨胀了，遇冷时体积收缩了。

（3）总结建构概念

液体具有热胀冷缩的性质。

（4）拓展迁移应用

是否可以利用液体的热胀冷缩原理自制温度计？

五、基于大概念的单元知识建构教学意义

教师基于大概念进行单元教学，可以直指学科本质，学生可以把零散的知识有效整合在一起，可以有效迁移应用知识，可以进入深度学习，对于学生核心素养落地具有重要意义。

（一）有利于学生深度学习

深度学习是教育发展的必然趋势。在大概念下学生很容易将新知识融入原有的知识仓库，新旧知识容易建立联系，学生掌握的知识容易迁移到新的情境中，问题容易得到解决。深度学习有利于学生形成高阶思维和认知，有利于知识的理解和迁移，有利于培养学生的批判性思维和创新意识。深度学习涉及对信息的整合。以大概念进行单元知识教学，学生可以把科学事实与已有概念联系起来，把新知识整合到原有的认知结构中去。