簡析科學教學中的“大概念”

姜紅方

【摘? ?要】圍繞大概念開展科學教學，已經成為科學教育界的共識。因此，厘清大概念與其他科學概念的關系，認識大概念在認知體系中的地位，了解基于大概念開展科學教學的方法，有助于學生深入理解和遷移運用科學知識，形成科學思維，理解科學本質，為學生將來的學習和生活奠定基礎。

【關鍵詞】大概念;科學教學;生命世界

大概念是指在科學知識的學習過程中，能夠用于解釋和預測較大范圍自然界現象的概念，是科學領域中的核心思想，是人們認識世界、改造世界的核心觀念。例如，“適者生存，優勝劣汰”就是一個大概念，用它可以解釋為什么一些物種滅亡了，而其他物種卻可以生生不息地繁衍下去，以及解釋生物的進化、退化、遺傳、變異現象，甚至可以預測目前生存的一些物種將來的命運可能會如何。

由溫·哈倫編著的《科學教育的原則和大概念》一書指出：要基于大概念來組織小學科學教學。韋鈺院士在《以大概念的理念進行科學教育》一文中也指出：科學教學要圍繞涉及重要領域的有結構、有組織的科學核心概念和模型——大概念來進行。用大概念構建課程內容框架也是《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》的設計思想和研制基礎之一。由此可見，圍繞大概念來進行課堂教學已成為國內外科學教育界關注的熱點。厘清大概念與其他科學概念的關系，認識大概念在認知體系中的地位，了解基于大概念開展科學教學的方法，有助于學生深入理解和遷移運用科學知識，形成科學思維，理解科學本質，為學生將來的學習和生活奠定基礎。

一、厘清大概念與其他科學概念的關系

科學概念可以分解為統一概念、大概念、主要概念、具體概念四個統攝性程度不同的概念。科學概念中統攝性程度最高的是統一概念，它是從不同領域中抽象出來的自然規律、觀念或思想。例如“物質是變化的”就屬于統一概念的范疇。統一概念的下位概念是大概念。雖然大概念抽象和覆蓋的程度不如統一概念，但它是一個學科領域中最主要、最核心的思想和觀點。例如“生物的多樣性、存活和滅絕都是進化的結果”“生物需要能量和營養物質，為此它們經常需要依賴其他生物或與其他生物競爭”等是大概念。大概念的下位概念是主要概念，它是學生在科學學習中需要理解和運用的概念。主要概念比大概念更細化、更具體，也更適合學生理解。如“動物能適應環境，通過獲取植物和其他動物的養分來維持生存”“植物能夠適應環境，可制造和獲取養分來維持自身的生存”等。更下位的概念就是具體概念，它比主要概念具體得多，可以細化為好幾項，是小學科學課堂教學的重要內容。例如“動物的行為能夠適應環境的變化”“植物具有制造和獲取養分的結構”等就是具體概念。而“蛇會冬眠”“植物葉子能進行光合作用”等都屬于具體事實，它是建立具體概念的基礎。

二、認識大概念在認知體系中的地位

人的知識結構呈金字塔形。最底層的全是事實性知識，在事實性知識上面是統攝性程度較低的具體概念，具體概念往上分別是主要概念、大概念、統一概念，哲學觀點是統攝所有知識的，位于頂層（見圖1）。

由此可見，大概念在人的認知體系中占有非常重要的地位。學生頭腦中孤立的、瑣碎的、毫無聯系的各種事實性知識、公式和具體概念等，必須抽象形成緊密聯系的主要概念，構建成指向大概念的概念框架，并隨著大概念的進一步發展，逐漸形成統一概念，進而指向哲學觀點。這樣的認知體系能促使學生成長為有一雙慧眼的智者，為將來成為社會適應能力良好的決策人打下基礎。因此，建構以大概念為先導的教學認知體系，才是教師應該追求的教學目標和教育理想——教育為人的一輩子幸福奠基。

三、了解基于大概念開展科學教學的方法

學生的科學學習不能只停留在事實知識層面，而應從事實中抽象出具體概念，由此上升到主要概念，再趨向于大概念。指向大概念的科學學習，旨在培養學生遷移和運用知識的能力，從而能夠舉一反三地解釋更多的具體事實和現象（見圖2）。

指向大概念的科學探究，能夠促進學生對知識的深層理解，促進學生科學思維的發展，提升學生的科學素養?？茖W家彭加萊曾經說過：科學是基于事實之上的，就好像房子是用磚石砌成的一樣。但事實堆積并不是科學，就好像堆在一起的磚石并不是房子一樣。《科學教育的原則和大概念》一書指出，學生需要學習的大概念是有組織、有結構的科學知識和模型，它們能夠解釋較大范圍內的一系列相關現象。無論學生將來是否進一步學習科學或直接從事科技工作，這些大概念都將有助于他們理解所觀察到的自然界現象，以及依據科學知識參與那些影響自己和他人生活質量的決策。

四、引導學生構建概念框架

布魯納認為：任何學科都有其基本結構，任何與該學科有聯系的事實、論據、概念等都可以不斷地納入一個處于不斷統一的結構之中。這種基本結構就是由各級概念構成的學科框架。

以生命世界領域“生物與環境”主題為例，教師先引導學生對仙人掌的刺、松樹的松針進行觀察研究，得出仙人掌的刺和松樹的松針都是為了更好地適應生存環境而演化的結果。這一過程旨在引導學生把具體的事實性知識轉化為對具體概念的理解。接著，教師借助更多植物適應環境的具體概念，引導學生理解主要概念——植物能夠借助自身結構適應環境?！爸参锬軌蚪柚陨斫Y構適應環境”“動物能夠借助自身結構適應環境”等大量關于植物和動物進化、退化、變異、遺傳的一般性主要概念，有利于學生形成并理解“生物能夠借助自身結構適應環境”的大概念。這種大概念（規律性認識）具有普適性，可以統攝主要概念和具體概念，且具有遷移運用價值。學生一旦形成了“生物能夠借助自身結構適應環境”的大概念，就無須學習生命世界領域中大量的具體事實，只要遷移運用大概念，就可以解釋大量的事實性現象——特定環境中的植物所具有的特征，如“為什么沙漠和戈壁灘中的植物葉子會退化成針狀”等。概念框架就此建構完成。概念框架的建構，不但減輕了學生的學習負擔，而且提高了他們分析問題、解決問題的能力。這就是基于大概念教學的價值所在。

綜上所述，大概念不同于主要概念和具體概念，它可以統攝下位概念，揭示知識的本質和學科知識之間的聯系，具有統整學科知識的功能。具體概念和主要概念可以解釋很多具體知識，但解釋空間和遷移運用價值遠不如大概念。大量的具體事實性知識是形成具體概念的基礎。具體概念是形成主要概念的基礎，主要概念是形成大概念的保證。對科學大概念的理解，可以促使學生整體、聯系、本質地看問題，形成科學的思維習慣，掌握有效的科學學習方法。

（浙江省衢州市實驗學校教育集團悅溪校區? ?324000）