新课标背景下聚焦核心概念的进阶学习设计

浙江省杭州市基础教育研究室附属学校 李 霞

一、核心概念的结构体系分析

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《标准》）落实义务教育科学课程的育人功能，围绕核心素养的培养，对课程内容进行了结构化统整，用核心概念统领科学课程内容。

核心概念的内容结构，从时间跨度上，覆盖了1至9年级义务教育的全部学段。从内容综合上，涵盖“物质科学”“生命科学”“地球与宇宙科学”“技术与工程”4个学科领域。从内容组织上，凝练出13个学科核心概念形成横向内容结构；提出4个跨学科概念，横向连接13个核心概念；将13个核心概念分解出54条学习内容，作为纵向的内容线索；围绕54条纵向线索对小学和初中的具体内容进一步整合，分1—2年级、3—4年级、5—6年级、7—9年级进阶组织了354条内容要求。

结构化、精简的课程内容，形成核心概念的结构体系，承载了发展学生科学观念、科学思维、探究实践、态度责任的培养目标。其中，科学观念是科学课程本质属性的集中体现，是其他素养的基础。形成科学观念是核心概念体系建构的必然结果，科学观念也引领着教师与学生开展科学概念的学习。

二、核心概念的进阶学习分析

科学观念是对自然界中客观事物的基本属性、存在方式及其发展变化的概括性认识。《标准》指出“科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识”，并将科学观念划分为三部分：科学、技术与工程领域的一些具体观念；对科学本质的认识；对人与自然关系的认识以及对科学、技术、社会、环境之间关系的认识等。从《标准》中可知，与13个核心概念直接相关的有物质和能量观、运动和相互作用观、结构与功能观、进化与适应观、生态观、人地协调观等。这些科学观念可以为我们提供理解世界、与世界和谐相处的知识与方法，它的形成依赖于科学概念体系的逐步建构。义务教育阶段，教师需要用九年的时间，带领学生深入探究354个内容要求（初步概念），逐步建构54个学习内容（上位概念），不断丰富对13个核心概念、4个跨学科概念的理解与应用，帮助学生形成科学观念，如图1。

图1 科学观念的进阶学习

聚焦核心概念的学习，就是教师和学生沿着科学家打通的观察世界的通道，去感知和认识世界。这个通道的起点是一个个具体的内容要求。小学阶段比较多的是通过感觉、知觉、表象直接概括出一些描述性的科学概念，包括一些科学现象、科学事实，我们可以将之理解为“下位概念”。例如小学3—4年级“知道电源、导线、用电器和开关是构成电路的必要元件；说明形成电路的条件，切断闭合回路是控制电流的一种方法”。学生通过类比，将看不到的电流想象成看得到的水流，就像打开水龙头水会流出来一样，开关一经闭合，电流便会在电路中流动起来。初中阶段的内容要求，其概念水平的抽象程度逐渐增强，很多是学生并不能直接观察到，需要和一定的理论相联系的，如正电荷、负电荷、原子、分子、基因等。仍以“电流”的学习为例，7—9年级“知道摩擦起电现象，了解电荷之间的相互作用”“……知道串、并联电路的电流和电压特点”。学生通过对电流表、电压表、变阻器的操作等探究实践活动，认识到带电粒子有规则地定向移动就形成了电流，电流的方向是以正电荷的运动方向做定义的。对电流概念的探究和建构的过程，是一个由现象不断深入本质的学习过程。

对以上内容要求的学习，可以帮助学生建构更上位科学概念，在《标准》中定义为学习内容“电磁相互作用”。学习内容是一系列更加上位的科学概念，它把两个或更多重要的概念联系在一起，反映概念的关系、规律等。例如“电磁相互作用”，是指带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子之间通过电磁场传递的相互作用，是自然界的四种基本相互作用之一。在对电流概念学习的过程中，学生意识到在电流接通的一刹那，电场就产生了，电子正是在电场的作用下进行定向运动。自然界物质的相互作用导致了物质的运动。

学习内容的上位概念是核心概念“运动与相互作用”，科学新课标中的核心概念不仅仅是一个简单的词汇，它超出了一个普通概念的内涵和外延。《标准》将此核心概念的内涵定义为“物质是运动的。物质的运动包括机械运动、热运动和电磁运动。物体之间存在相互作用力，包括电磁力、万有引力、强相互作用与弱相互作用；力可以改变物体的形状和运动状态”。由此可见，核心概念是一种深刻的思想和学说的载体，是科学学科的主干，是通过不断建构学习形成抽象的、共同的、可迁移的那一类重要概念。

核心概念“运动与相互作用”的学习指向的跨学科观念有“物质与能量”“系统与模型”等。跨学科观念超越了学科界限，它可以实现更大范围的迁移，可以帮助学生去深入思考问题，思考事物背后的本质，进而解决问题。

在时间有限的学校和课堂上，学什么对学生是最重要的？怎样计划和传递教学内容才能让教学更有效？怎样选择和设计评估工具和程序才能提供给学生学习的正确信息？怎样确保目标、教学和评估三者之间保持一致？这些课堂教学的本质问题，一直是我们重点突破和期望解决的问题。以核心概念作统领的结构化的科学内容体系，为课堂教学提供了非常好的认知载体。

三、核心概念统领下进阶学习设计

课堂教学中，为实现教学目标和要求，教师需要对学科、教材、学生和教学环境等方面进行深入分析和思考，制定教学目标、教学材料、教学程序、教学评价，其目的是为了能有效地促进学生的学习和发展。教学设计包括对整个学习单元的设计和每一课时的设计，每课时的设计嵌入在单元整体教学设计中。

核心概念统领下的单元是能帮助学生完成一个阶段的聚焦核心概念的、解决一些实际问题的课程单位。核心概念统领下的进阶学习设计是以核心概念的进阶学习作为认知发展途径，系统设计、整体考虑教学各要素，不断优化教学效果的设计。首先，核心概念的结构体系，决定了教学设计需要基于系统论的思想方法对内容进行分析，通过选择具有内在关联性的内容，重新组合成具有一定结构和功能的单元。其次，核心概念的进阶学习特点，决定了要在教学整体观的指导下，以学生的概念发展为线索，将教学的各个要素有序规划，形成具有较好教学效果的教学设计。

（一）聚焦核心概念进阶学习，完善单元设计的框架

核心概念统领下的单元教学是一个系统设计，系统包括组成要素，以及要素之间的关系。每个要素各有其价值、彼此关联。教学要素包括单元学习内容规划、单元学习目标设计、单元学习评价设计、学生学习情况分析、单元学习进程设计、持续的反馈与应用设计和单元教学评价，如图2。

图2 核心概念统领下的单元教学设计

聚焦核心概念的单元教学设计，首先要明确本单元内容在核心概念学习过程中的前后联系，及其重要的教育价值。对核心概念的学习，要随着年级的增长体现进阶性，认真解析核心概念、学习内容、内容要求之间的内在关联，明确学生在建构此核心概念的学习进程中，认识了哪些具体的概念、事实和现象，不断抽象，不断进阶。

以此为基础，从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面，设计单元教学目标。以单元内容的进阶学习作为线索，聚焦单元目标，从学习起点、学习状态、学习困难三个维度，进行学情分析。单元学情分析是学生学习的此岸，单元目标是学习的彼岸，在两者之间要设计连接桥梁，这个桥梁就是单元内容的组织。单元内容的组织聚焦核心概念的学习，依据学情分析，按照从简单到复杂、从具象到抽象的基本原则，进行梳理与优化，形成基于学生思维发生过程的内容结构。

基于学情分析，将学习内容置于真实情境中、置于问题解决中。教师需要有一双善于发现的眼睛，优选生活或生产情境，对情境进行加工改造。将问题情境与单元内容的学习有机结合，从学生自主建构、自主学习的视角，整体设计学习进程，将学习反思持续嵌入学生的学习中。单元学习结束，基于单元学习目标、单元学习进程及持续反思的结果，设计并实施单元学习评价。

概而述之，充分挖掘本单元内容在核心概念学习过程中的前后联系和价值；明确制定聚焦核心素养的单元教学目标；充分做好单元学情分析；统筹规划单元内容组织；还原生活设置单元问题情境；基于进阶设计单元学习进程；持续反馈单元学习效果，是聚焦核心概念进阶学习设计的重要方面。

（二）基于发展水平，明确素养导向的教学目标

《标准》突出素养导向，关注发展学生所应形成的关键能力与必备品格。强调科学观念及其应用、科学思维的发展与提升、科学探究与工程实践能力的发展、科学态度与责任的形成，教学时需要从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度系统考虑教学目标。

要将科学知识目标转化成科学观念目标，强化对内容要求、学习内容及其指向的核心概念的理解，强化其应用。所以，需要把握好核心概念的教育价值，将对科学现象、科学事实的学习置于核心概念的进阶学习中，准确把握好其水平和前后联系。在目标撰写时，可以参考《标准》附录2中“课标中使用的行为动词”，采用认知性行为动词＋学习内容的形式制定出可评可测的科学观念目标。科学思维培养，一直以来是科学课堂教学中的薄弱之处。应分析、理解学生在科学探究活动中科学思维的发生和参与过程，结合概念水平的进阶，将学生科学思维的过程提炼出来，形成科学思维目标。科学思维目标主要围绕科学推理、科学论证、模型建构和质疑创新等方面进行提炼。明确的科学思维目标，能有效指导我们理解核心概念建构过程中学生的思维方式和思考过程，从而能给予有效的互动和点拨。探究实践目标包括科学探究、工程实践、自主学习几个方面，制定探究实践目标时，要强调亲历科学探究实践、技术工程实践和自主学习实践，强调获得方法，强调在亲历实践中形成能力，发展观念。态度责任目标是学生基于对科学观念的深度理解，在探究实践的支撑下，通过科学思维内化而形成的必备品格，是社会主义核心价值观在科学课程中的集中体现，反映了核心素养的方向性，也指导了学生科学观念的形成。

（三）突出核心概念的有效建构，设计学习的问题链

聚焦核心概念，可以依托学习问题链整体设计学习进程。在核心概念学习过程中，基于学生学习逻辑的教学，是学生经历由低阶认知到高阶认知、由简单理解到复杂应用的过程。所以，教学时要提炼出一系列关键问题，有时一个关键问题就是一节课的学习主题，关键问题之间具有逻辑关系，形成问题链，问题链从形式看环环相扣、层层递进；从内容上看由围绕核心问题的一系列具有逻辑结构的子问题组成；从目标上看，问题链将问题情境与教学目标紧紧链接在一起；从效果上看，通过有逻辑结构的问题群，能激发学生自主进行科学探究、发展高阶思维，促进对核心概念的建构和深度理解。

日常教学中，教师有时会把学习内容直接冠以“是什么”“为什么”“怎么办”而作为学生要探究的问题，这些问题与学生的经验和需求不能产生连接，往往不能引发学生的认知冲突，不能成为学生的真问题。这需要教师进行创造性的思考，选择适切的情境，将学习内容置于其中，利用认知冲突引发学生产生真问题，从而促推科学探究学习的发生，进而发展核心概念水平。

聚焦核心概念的进阶学习设计，是一个系统设计，从素养目标出发到素养评价终止，持续提升学生的核心概念水平；是一个问题设计，要找准主要问题，设计驱动学生自主学习的问题链；是一个进阶设计，要模仿学生自然状态下的学习，道法自然，不断进阶，发展核心素养。