基于大概念的小学科学概念建构式教学模式探究

摘要：倡导大概念教学，是实现从知识本位教学向素养本位教学转变的重要途径，是育人方式变革的重要抓手。基于大概念的小学科学概念建构式教学模式旨在引导学生在理解内化科学事实、规律、原理的基础上形成对科学学科知识体系的整体认识，构建并形成概念认知体系。它的具体教学程序包括“概念认知”、“概念建构”和“概念深化”三个阶段。以“简单机械”教学为例，通过构建“简单机械”单元知识结构概念图，将教学具象知识与反映学科本质的大概念进行有机联结，突破了以往以微见微的固化思维，打通了从具体到抽象、从抽象到具体的思维路径。

关键词大概念；小学科学；概念建构；核心素养

中图分类号G6236

文献标识码A

文章编号20955995（2024）02005403

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）明确提出，要“要聚焦学科核心概念，精选与每个核心概念相关的学习内容，设计相应的系列学习活动，做到适合年龄特征，突出重点、明确要求，确保学生有充足的时间探究、实践与思考，在学习学科核心概念的基础上，理解跨学科概念，并应用于真实情境”。倡导大概念教学，是实现从知识本位教学向素养本位教学转变的重要途径，是育人方式改变的重要抓手。促进核心素养提升的大概念教学旨在创设具有真实情境的学习环境，实施全身心投入的有意义的学习活动，达成原理深化及价值泛化的教学目标，它是新课标统领下整体育人、全面育人的新型教学方式。

一、何为“大概念”

大概念又名大观念，在教育领域，有关大概念的研究可以追溯到美国教育心理学家布鲁纳对于教育过程的研究。他强调，无论教师教授哪门学科，一定要使学生理解该学科的基本结构，掌握学科的基本概念架构，解决课堂内外所遇到的各类问题。克拉克基于布鲁纳的研究，将观念与大概念等同起来，认为它提供了构建自身理解的认知框架或结构。埃里克

森认为大概念是学科中的核心概念，是基于事实基础抽象出来的深层次的、可迁移的概念。

大概念理论发展到现今，其定义已基本被广泛认可。它是指能反映学科本质，位居学科中心地位，具有广泛的解释力与预测性，并具有超越课堂教学的持续性价值与迁移性价值的原理、观念与方法。2018年1月，教育部发布最新版普通高中课程标准，首次使用了“大概念”一词，明确提出“重视以大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，共同促进学科核心素养的落实”。

深入把握大概念在教育领域中的价值，并在课堂中落实大概念教学，将有效推进我国教育改革进程。大概念教学对落实核心素养具有重要意义，笔者认为进行大概念教学需要教师做到以下三点：第一，基于学科视角，聚焦学科本质，提炼学科大概念。例如，小学科学学科提炼出13个核心概念和4个跨学科概念，涵盖了广义的科学要义。第二，基于课程标准，依据学科教材，明确学科大概念。教师应将下位的教材与上位的课程标准进行精准联结，帮助学生通过具体知识技能的学习，体会与领悟学科核心概念。第三，基于学生需求，建构大概念统摄下的单元知识层级结构。教师要以单元为主要学习载体，以简单到复杂的进阶学习为主要学习方式，形成产生良好效益的大概念教學模式。

二、基于大概念的小学科学概念建构式教学模式

基于大概念的小学科学概念建构式教学模式具体包括“概念认知”、“概念建构”和“概念深化”三方面教学程序（见图1）。该教学模式旨在引导学生在理解内化科学事实、规律、原理的基础上形成对科学学科知识体系的整体认识，构建并形成概念认知体系。从学习角度而言，学生自主、能动地亲历大概念自我建构的过程，有利于他们逐渐形成专家的思维与行事方式，提升他们观察、解释自然现象以及解决学科实际问题的能力，进而做出正确的价值判断。

图1概念建构式教学模式结构图

第一，概念认知是概念建构式教学模式的基础。概念认知，即学生对概念的认识过程，通常由注意、记忆、思维等心理活动构成，它是学生习得概念的初始环节。对于小学生而言，在概念认知教学环节中，教师可以结合学生接触的生活物品或现象，引导学生借助经验或在生活中形成的具象认知，感知相关概念的基本要素，为学生准确地理解概念、形成概念奠定基础。例如，对于筷子的使用，学生不仅仅是用来吃饭，还会把它用来撬动物品。筷子形状就像一根圆木棒，教师引入生活中撬糖果罐的情境，学生就能快速建立绕着支点转动的木棒即为杠杆的概念认知。

第二，概念建构是概念建构式教学模式的核心。概念建构是具有层次性、逻辑性和进阶性的，是通过具体、典型的事实性证据，通过演绎与推理、探究与论证、归纳与概括等方式不断总结、提炼与整合的结果。在概念构建教学阶段，教师需要组织学生开展科学探究活动，通过记录现象、分析数据、辨析问题、探究规律、归纳总结等方式，逐渐形成对概念的理解和运用，从而帮助学生把握概念的核心要义，将概念内化到原有知识结构中。例如，教师以平衡尺为杠杆模型，引导学生探寻杠杆“臂长省力，臂短费力”的现象，在活动探究中实现对杠杆概念的建构（省力、等力、费力杠杆）。

第三，概念深化是概念建构式教学模式的升华。概念深化意味着学生不仅要理解概念的，还有能迁移和运用概念。在概念深化教学阶段，教师需要将课堂拓展延伸，把概念和生活关联起来，引导学生运用所学知识解决生活中的实际问题，达到学以致用的目的。例如，在杠杆概念建构的基础上，教师让学生对指甲钳、扫把、垃圾桶、剪刀等常见的生活用品进行杠杆类型分析，并在此基础上设计制作生活小工具。这激发了学生的创新思维，深化了学生对杠杆概念的理解认知和迁移运用。

三、基于大概念的概念建构式教学模式的实践运用——以“简单机械”教学为例

大概念教学的意义在于促进学生有效进行知识理解与迁移。学生对学科知识的理解和应用，包括对事物意义和因果关系的理解，在此基础上，将知识迁移到新情境。五年级下册教材第四单元“简单机械”包括“撬重物的窍门”“拧螺丝的学问”“升旗的方法”和“斜坡的启示”四个课题，分别对应杠杆、轮轴、滑轮、斜面四种简单机械。“杠杆、轮轴、滑轮、斜面”作为分解概念，指向“简单机械”这一主要概念，向上对应“能的转化与能量守恒”这一核心概念。而这一核心概念所蕴含的知识范畴并非物理学科独有，化学、生物等学科中也有体现。可见，大概念不仅居于学科的中心地位，还兼具跨学科、超学科特点。由此，笔者构建了“简单机械”单元知识结构概念图（见图2），将教学具象知识与反映学科本质的大概念进行有机联结，突破以往以微见微的固化思维，打通从具体到抽象、从抽象到具体的思维路径。

本单元实践课例以“撬重物的窍门”“拧螺丝的学问”“升旗的方法”三节公开课为例，均按照概念建构式教学模式组织开展教学活动。

（一）引导学生初步感知，建立与概念相关的认知

课堂伊始，教师紧密结合生活实际，引导学生借助经验，初步感知概念，建立相关认知。在教学“撬重物的窍门”时，教师通过撬糖果罐，巧妙导入杠杆话题，激发学生探究杠杆兴趣，初步感知杠杆原理。在教学“拧螺丝钉的学问”时，教师引导学生通过对比用刀杆和刀柄拧螺丝的感受差别，产生对“轮”和“轴”的概念认知。在教学“升国旗的方法”时，教师借助每周升国旗仪式进行情景导入，引导学生初步认识滑轮装置，感知滑轮概念。

图2“简单机械”单元知识结构概念图

（二）引导学生开展探究，通过思辨去建构概念

在概念建构阶段，教师需要科学设计教学，引导学生开展探究，通过自己的思辨去归纳概括，直至建构出主要概念和核心概念。在教学“撬重物的窍门”时，教师以平衡尺为模型，引导学生参与“找平衡”系列趣味探究活动，通过观察现象、记录数据、分析比较、得出结论的过程探究杠杆工作原理。在教学“拧螺丝钉的学问”时，教师通过循序渐进的探究活动，引导学生对比平衡时轮与轴的半径及钩码数之间关系，归纳轮轴省力本质，从而实现概念建构。在教學“升国旗的方法”时，教师以学校新校区天台农场需运沙袋为驱动性任务，引导学生思考如何设计组装滑轮，解决搬运问题。随着探究活动的深入开展，动、定滑轮的特点及工作原理逐渐浮出水面，学生的批判性、探究性思维品质得到提升。

（三）引导学生解决实际问题，深化概念理解

在探寻概念要义基础上，教师应紧密关联生活，对知识进行拓展延伸，引导学生运用概念解决实际问题，激发学生创新思维，从而深化学生对概念本质的理解。在教学“撬重物的窍门”时，教师引导学生对生活中发生的实际案例进行应用分析，推动概念学习与生活实际相印证，不仅加深了学生对杠杆概念的记忆、理解，还进一步强化了学生迁移、运用杠杆概念的水平，取得良好的课堂效果。在“拧螺丝钉的学问”教学中，教师从学生熟悉的车把手、水龙头、削笔刀等生活用品入手，组织小组讨论，并汇报讨论结果。学生在沟通交流中加深了对概念的理解和认识，逐渐破除了轮轴一定是“圆形”的错误认识，达到概念学习深化的良好效果。在教学“升国旗的方法”时，教师基于生活中的滑轮用品，如起重机、吊车、电梯、晾衣架等，引导学生进一步强化对概念知识的学习内化，在此过程中，学生逐渐认识到滑轮、轮轴即是变形杠杆，从而深化了对概念的学习。

基于概念建构式教学模式的基本流程，教师顺利完成了“简单机械”单元不同课题的教学活动。“能的转化与能量守恒”大概念中蕴含能量的转化与能量守恒定律。无论是杠杆、轮轴，还是滑轮，从费力、等力、省力杠杆，到轮大轴小、轮越大越省力，再到定滑轮不省力、动滑轮省力的具体机械原理的探究中，我们可以发现这些“简单机械”无不遵循着“费力省距离，省力费距离”原理。三节课使用了不同的简单机械载体，虽然它们在生活中具体的应用形式也有所不同，但轮轴与滑轮均为变形杠杆。教师按照杠杆、轮轴、滑轮的课时顺序组织教学，符合拾级而上的进阶学习原理和学生的认知规律，有利于学生认知简单机械的概念，在课堂活动探究中逐渐理解和掌握“能的转化与能量守恒”大概念。

（黄威，厦门市翔安区振南小学，福建 厦门 361100）

参考文献：

中华人民共和国教育部. 义务教育科学课程标准（2022年版）［M］. 北京：北京师范大学出版社， 2022：2.

李刚.科学大概念的课程转化研究——以小学科学课程中的能量大概念为例.长春：东北师范大学，2019：1011.

韦钰. 以学科大概念理念进行科学教育［J］. 人民教育，2016（1）：1216.

责任编辑：谢先成

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基金项目：福建教育科学规划2022年立项课题“‘双新背景下在高中物理教学中实施学科思政课程的研究”（编号：Fjxczx22095）。