走向大概念

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　　摘 要 把科学教育作为趋向理解大概念的进程是目前科学教育的大方向。在实际的概念教学中存在着诸多教学疑难。本文根据学习进阶理论认为，学习是一个长期、可持续发展的过程，学生需要相当长的一段时间来发展对核心概念真正深入、细致的理解，科学教学应围绕某些核心概念进行长远的设计，并提出相应的策略，力图让不同年级段的课程呈现核心概念的连贯一致、由浅入深、循序渐进。
　　关键词 小学科学 大概念 学习进阶
　　中图分类号：G642 文献标识码：A
　　科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实。走向“大概念”，选择一些重要的科学观念，用恰当的、生动的教育方法，帮助孩子们建立一个完整的對世界的理解，初步形成科学态度，掌握科学方法，了解科学精神。这是目前小学科学界形成的一个共识。当然，由于大概念是复杂的，在大多数情况下，它们的抽象程度远远超出了年幼儿童所能掌握的水平，在实际的教学必须从儿童早期对他们周围物体和事件的探索开始，逐步发展出这些科学大概念和有关科学的大概念。本文将以生命世界领域教学为例，结合具体实践，提出一些实施的策略。
　　1概念教学中存在的问题
　　小学生学习科学不仅是对科学知识和科学课中概念的理解和储备，更应是修正、拓展自己观念的过程。从这一层面上理解科学课的教学，就是转变学生初始概念（前概念），从而建构科学概念的过程。生命科学探究的是活生生的生命世界，有些生命世界科学概念的建构可能需要几个月甚至更长。所以小学科学生命科学的概念教学中，教师要循序渐进地引领学生从对生命世界领域里的已有的或模糊的认知转向科学的、系统地建构概念的学习。但在实际的教学中，由于部分老师认识不到位、对学生概念建构过程缺乏有效的方法指导，由于学生年龄特点所引起的局限性，等等，在生命科学教学中存在着诸多教学疑难：
　　1.1前概念具有局限性和顽固性，一定程度上阻碍了科学概念的形成
　　学生在学习生命世界内容以前不是白纸一张，他们已经在生活实践中形成了对生命世界的一些认知，我们称之为前概念，但这些前概念由于受年龄、思维的限制，缺乏对生命世界的观察和思考，使他们对生命领域认识是片面的、不准确的，甚至是错误的。
　　比如学生认为水里游的就是鱼;天上飞的就是鸟;蘑菇是植物等等。一次，我们针对“鸭子是不是鸟”的调查中，结果有43%的学生认为不是鸟。这样错误的概念对学生以后的学习可能产生很大影响，是学生接受正确概念的障碍和阻力。
　　又比如研究结果表明即使到了十一二岁，许多儿童在关于生命概念的解释中还带有万物有灵论的影子。大部分6岁儿童还不能理解问题的含义，而常常做出自相矛盾的回答（比如，对生物和非生物的解释是一样的），或者就是不加区分得回答“是”或“不是”。6-9岁的儿童，利用一种万物有灵的思维，或者更经常用一种综合形式或运动或用途来确认物体是否具有生命。（比如太阳、风、云、雨等经常被学生赋予有生命。）
　　说明一些概念一经形成（比如万物有灵）便有一定的顽固性，甚至一些十一二岁的儿童还有很大一部分持有万物有灵论的观点。
　　1.2生活经验缺乏，部分学生存在着自然缺失症现象，使科学概念的建构缺乏直观认知的基础
　　随着工业化、城市化和现代化进程的加快，人与自然渐渐疏离，人类享受现代生活、依赖先进科技，大家被各种电子设备牵着走，“低头族”越来越多。这些问题都是“自然缺失症”的一个表象问题，这一点在儿童身上反映得尤为明显。在城里长大的孩子已经失去了大自然天赋给人的灵性，已经习惯用物质代言快乐，无法与自然和谐共存。
　　1.3观察不深入，探究毅力缺乏，长时观察的难以坚持，使科学概念的建构不牢固
　　观察是小学生研究生命世界的最常见和最首要的方法。由于受年龄特点和认识水平的限制，儿童早期主要用感官直接观察周围的生命事实，并进行定性描述，随后发展到借助一定的工具进行间接观察，定量描述将结果体现得更科学和简明，观察结果的描述渐渐严谨到具有统计学的意义。
　　在生命世界的观察中，有很大一部分是长时间的观察，学生缺乏持之以恒的学习动力，很难做到长时间对动植物的生长做跟踪观察和记录，往往半途而废，从而使学生在最后的交流、汇报阶段出现编造数据的现象。
　　1.4教学方法的单一，部分老师以影像资料代替实际的观察，使科学概念的建构浮于表面
　　生命世界的很多实验活动，不像物理、化学类的可以在仪器室找到相应的实验材料，在实验室里完成，它必须深入到现场，有的还要经历一个很长的周期，没有事先的准备，光靠课堂上40分钟是完成不了科学概念的建构。于是，有些老师就用影像资料来代替实际的观察，这样容易使原本充满情趣的教学活动变得枯燥，甚至会导致部分学生出现厌学现象。
　　2走向“大概念”的实施策略
　　学习进阶理论认为，学习是一个长期、可持续发展的过程，学生需要相当长的一段时间（少则2-3年，多则6-8年）来发展对核心概念真正深入、细致的理解。因此，我们的科学教学应围绕某些核心概念进行长远的设计，力图让不同年级段的课程呈现核心概念的连贯一致、由浅入深、循序渐进。如何解决在生命世界教学发展所带来的疑难问题，笔者认为就是要以学习进阶理论为指导，以大概念为理念进行生命科学教学设计和教学实施、评价。
　　2.1了解学生认知水平，找准学习进阶的起点
　　维果斯基在“最近发展区”的理论中指出，教师应了解学生认知现有发展区和潜在发展区，关注学生的最近发展区，然后据此进行教学设计。因此，在生命科学教学时，了解和测查学生认知水平，找准生命科学学习进阶起点，设计学生生命科学学习进阶起点的问题，这是教师进行教学的重要原则。
　　在生命世界的概念教学中，有必要在了解学生的前概念基础上，开展有效教学，不断修正和完善学生的原有认知，不断建构起科学概念，实现由“此岸”（前概念）到“彼岸”（科学概念）的自然过渡与衔接。 　　在了解前概念过程中，一般采取画图、调查测试、访谈、画概念图等。
　　小学生对概念的认识，在性质方面经历一个从直观属性中解放出来，走向以本质的、一般的因素为基础，最终逐步形成深刻而精确的概念的过程。
　　笔者在曾对部分二、三年级学生进行调查和访谈：
　　从上面所收集到学生前概念情况来看，低中段学生还处于一种具体形象的描述水平，绝大多数的学生认为“大象、小白兔、小猫、小鸟就叫动物”，“杏树叫植物”、“花、草、树叫植物”等。这样的调查也为后面的教学明确了学习进阶的起点。
　　2.2认真把握教学目标，确定学习进阶的中间水平
　　学生的认知发展过程是复杂、连续的过程，是科学概念和前概念博弈的过程。在不同的学习情境下，学生的认知可能会沿着不同的方向发展，这个过程有可能会在科学概念和前概念间徘徊反复。
　　學习进阶包括起点、终点和多个中间水平。这些中间水平，作为学生学习进阶的思维发展路径，是学生概念发展的踏脚石。如果学习进阶的终点是教学的长期目标，那么中间水平就是教学的短期目标。我们每个单元、每个课时、每个阶段的目标在一定程度都是学习进阶的中间水平，比如“植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存”这一主要概念，下面又分为3个小概念，小概念下不同的学段又有不同的学习目标，比如“植物具有获取和制造养分的结构”就分三个小目标（如下表）。
　　2.3精心组织探究活动，搭建学习进阶的台阶
　　真正的探究活动必须以科学概念的建构为目标，科学概念是一节课的指路灯。教师要根据学生科学探究过程中的表现，搭建学习进阶的台阶，精心指导、组织好探究活动。
　　如《花、果实和种子》是教科版四年级下册第二单元“新的生命”第三课，为建构“植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传”这一主要概念。在教学中，设计了三个探究活动：
　　活动一：抖一抖雄蕊的花药，我发现 ;用手指碰一碰雌蕊的柱头，我感觉 。
　　活动二：用雌蕊的柱头去接触纸上的花粉，我观察到 。
　　活动三：用棉签轻轻接触雄蕊的花药，我发现 ;用接触过雄蕊花药的棉签在雌蕊柱头上轻涂，我发现 。
　　并引导学生思考人工授粉中用到的棉签相当于什么，棉签接触雌蕊的过程相当于什么。在探究活动中，总目标直指帮助学生去认识雌蕊和雄蕊的结构特征对于它的繁殖有着什么样的作用。而这一目标设置又是契合了这个整个第二单元的单元总目标“认识生物的各种繁殖现象”。
　　“观察活动、实验活动不一定是科学探究”，探究能力的培养必须与某个具体的问题相联系，必须有对实际对象的观察，必须有关于实际对象的数据，必须有研讨交流，必须有学生的自主参与。总之，只有指向科学概念的探究活动才是有意义的。
　　2.4指向生命科学大概念，明确学习进阶的终点
　　学习进阶是围绕着学科大概念构建而成的，大概念在学习进阶的设计中起到了“中心骨架”的作用。一方面，它能够统整学科中的许多知识、技能和事实，使知识形成体系;另一方面，借助于统整后的知识体系，学生能够组织、建构和扩展他们对科学的理解，从而达到解决问题的目的。与此同时，研究者通过观察分析学生构建知识体系和模型的这一过程，能够为学习进阶中间水平的划分和各个水平上学生发展特点的描述提供依据。
　　如《食物链与食物网》一课，侧重研究生物体与生物体之间的关系，初步涉及动植物及微生物之间的依存关系，对动植物间的食物关系进行重点研究，认识食物链和食物网。食物关系其实质是指向“生物体内的物质与能量流动”这一大概念。
　　科学大概念的学习通常会伴随学生的整个基础教育过程。学习进阶一方面使得对概念的学习具有连贯性，使之贯穿于整个科学学习的过程中;同时，也为概念学习的过程提供有力的实证数据，以支撑概念学习的完整性。
　　2.5建立长效机制，增强学习毅力
　　生命世界中探究内容丰富，开展实践研究，如我校开展观鸟、蝴蝶养殖实践活动，同时引领孩子进行小课题的研究，让学生在动手探究、参与、体验的实践过程中，感受生命世界的神奇和有趣。2017年，我校居然同学连续三年的观鸟课题荣获全国少年科学院小课题一等奖。2018年，吴锦轩的达摩凤蝶养殖研究也荣获一等奖，两人均被评为全国小院士。实践活动的开展，不仅有利于学生对动植物成长周期的观察与记录，更能提高学生的实践探究能力，帮助学生体验生命世界的神奇，从而建构生命世界单元的概念。
　　对于学生开展的长周期观察活动，教师要采取合理的长效机制，引领学生在亲历活动中深化体验，获得刻骨铭心的感受和领悟。比如要确立明确的观察目标。在长期观察活动的初期，教师应多指导一些，帮助学生制定具体可行的计划和观察目标，当他们带着目标去观察时，学生的有效观察就开始了。同时，要指导设计合理的观察记录单。和学生商量还观察所用的表格，既能记录观察目标的特征和变化过程，又便于使用简图或简单文字进行记录。
　　当然，以学习进阶理论为指导，以大概念的理念进行教学，对教师本身联系到科学的大概念时会遇到特有的挑战，学生的探究活动一般聚焦于他们周围以及在这种环境中存在的生物与非生物。他们探究和观察而引导到一些小的概念，这些小概念和科学的大概念之间的联系可能看起来含糊。这样就需要教师加强培训，做到心中有大概念，教师本身对这些小概念和大概念之间的联系的关系应该是很清晰的，要做到明确“走向何方”、“所在何处”。
　　参考文献
　　[1] （英）温·哈伦.以大概念理念进行科学教育[M].韦钰译.科学普及出版社，2016.
　　[2] （英）温·哈伦.科学教育的原则和大概念[M]韦钰译.科学普及出版社，2011.
　　[3] 小学科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版集团，2017.
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