以大概念為核心的科學課單元整體學習設計

孫靜妮

要改變學生學習中存在的“散、低、淺”的現狀，實現教學設計與素養目標的有效對接，老師必須提升教學設計的站位，形成完整的從關注單一的知識點、課時轉變到“大單元”的設計。科學教材已經是以主題的形式呈現單元的，那這里強調的單元與教材中的單元有區別嗎？崔允漷教授指出，教科書中的教材內容單元與學習單元最突出的區別在于，前者表現為一個單元通常是一個主題下幾篇課文，且無一個完整的“大任務”驅動，沒有將素養目標、課時、情境、任務、知識點等要素，按照某種需求和規范組織起來，形成一種有結構的整體。確切地說，那只是內容單位，而不是學習單位。那老師如何依據學科核心素養進行大單元的學習設計呢？

概念是兒童建構更復雜能力的基石。在小學科學中，圍繞“科學大概念”來組織教育，可使學生的知識結構和認知結構得到系統性建構，有助于學生對科學的理解以及正確科學本質觀的形成，從而推動學生核心素養的持續發展。可見，大概念是使課程知識（內容）向核心素養（目標）轉化的中介，以大概念為核心開展單元整體學習設計，能突破“只見樹木不見森林”的課時思維。通過系統化、結構化和聯結性的“完整的學習歷程”，幫助學生建立一個對世界的完整理解。二年級下冊“它們是用什么做的”單元，以“材料具有一定的性能”為核心概念，以“辨別生活中常見的材料”為主要任務，關注人類對自然資源的發掘和利用。作為學生系統認識材料的起始單元，應該如何以大概念為核心進行完整的單元學習設計，深化“世界是物質的”科學思想呢？

一、厘清科學概念，圍繞大概念建構知識體系

以大概念的理念來進行科學教育，首先要對照課程標準，厘清科學概念，確定教學目標與發展大概念之間的聯系。通過構建層級化的概念體系“見樹見林”，幫助學生形成科學的認知結構，引導學生的理解沿著概念抽象程度不斷提升的方向發展。具體來說，就是老師要弄清楚三個問題：這個教學目標指向哪一個大概念？在基礎教育階段，學生對這個大概念的理解是如何發展的？這個概念從小到大的結構體系是怎樣的？對每一節課來說，老師還需要對大概念進行細化，將上位的大概念和核心概念拆分成一系列較為具體的概念。

“它們是用什么做的”單元內容隸屬物質科學領域，物質、材料和物體是物質科學領域最基本的三個概念。物體是具象化了的物質（肉眼可見的形式）;材料是功能化了的物質（具有特殊的性能）;物體是由材料制成。這三個概念的抽象性是逐漸增加的。低年級學生對于“物質”這個概念的認識有很大的局限，需要借助“物體”“材料”等更直觀的概念。同時，相比于物體，材料這個對象對學生而言更抽象，必須剝離物體的外在形狀、顏色等屬性，才能認識構成物體的材料。所以，小學階段學生對“物質”認識過程是從認識物體的特征開始，逐漸發展為認識構成物體的材料，再到認識構成材料的物質。

站在大概念的高度梳理和審視“它們是用什么做的”單元中的若干概念，我們可以建構如圖1所示的層級結構。最底層是豐富的科學事實，這些具體知識和現象是學生建立科學概念的基礎，表現為課堂活動中的特定發現。具體概念，是學生在直接經驗基礎上形成的概括性認識，通常在教學用書的目標中明確列出來。核心概念，位于具體概念之上，是對學科本質的認識。科學課程標準中提出了18個核心概念，在物質科學領域、生命科學領域、地球與宇宙科學領域及技術與工程領域具有統領和遷移的作用。跨學科主題，是建立在核心概念之上的層級結構，具有跨學科界限的共通性，幫助學生把不同學科中相關聯的知識組織成科學連貫的整體認識。最頂層是科學普遍性原理背后滲透的哲學觀點，體現某種哲學思維。從圖中可以看出，從“小概念”到“大概念”，是一個金字塔式的結構，體現科學概念由小到大、由詳細到概括、由具體到抽象的發展過程。通過這樣概念體系的梳理和建構，我們可以精準地把握學生應該學什么和學到什么程度。

二、選準基本問題，圍繞大概念架構單元內容

圍繞科學大概念來組織教學，需要用一個更高層次的、指向和突出大概念的問題統領單元整體學習。這個問題通常具有根本性、綜合性、生活性和統攝性，更多關注學習目標與大概念之間的聯系，能促進單元內容的深刻理解，激發知識間的遷移和運用。格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰格把這個問題稱為“基本問題”，把它比作打開學生理解之門的“鑰匙”。這個基本問題，應該是“活”的，指向和突出大概念的。它會帶來持續的質疑、反思和洞察。這個基本問題，有助于明確和突出教學重點，老師可以用它來架構學習目標，用于展現學習內容間的重要思想和邏輯。這個基本問題，能打開學生的理解之門，能幫助學生建立起知識間的聯結，并做好以有意義的方式遷移所學的準備，真正實現深度理解。

在科學教材中，有很多單元是以問題作為單元名稱的。這些問題能作為單元的基本問題嗎？比如，這個單元的主題是“它們是用什么做的”，它能用來建構單元學習嗎？可以看出，這個問題指向的是辨別材料，以陳述性知識為主，并不是一個合適的問題。這個單元的主旨在于，引導學生從“材料”的角度認識物質世界，而不僅僅是識記材料和具體特性。那為什么我們要以另一種視角去理解周圍的世界呢？材料對我們意味著什么？

深入思考可以發現，每一種材料都可以用很多形容詞來描述，這與材料的特性和用途密不可分。而研讀神奇物質背后的科學故事，能幫助學生讀懂每個人與物質世界之間千絲萬縷的關系。因此，探討“材料對我們意味著什么”，從更廣的視角探索材料的價值。這有助于學生懂得材料是如何展現人的需求與渴望，理解“人類的文明史就是材料的進化史”，從而真正認識物質世界的核心和本質。不僅如此，關于材料的價值問題，是值得在整個單元或更長的教學中反復提問的，能激發學生持續的思考、討論和探究。在確定單元基本問題的基礎上，我們可以用“它們用什么做的？”“為什么用這種材料？”“還有更好的材料嗎？”三個專題問題來解構材料的價值問題。這些與基本問題契合度高、序列性強的專題問題，引導學生從關注物體的特征到關注材料的特性;從學會科學地描述材料的特性和對物品分類，到了解人們如何根據需求選擇不同特性的材料;從認識優化和改變物質性能創造新材料，到理解物品會隨著材料的發展發生不斷演變。在這樣一組結構化問題集的引導下，學生的思維逐步走向深入，對“材料”的認識和理解更加深刻。

以大概念為核心推進深度學習，老師必須警惕任務的碎片化問題，對學習任務進一步結構化，引導學生在解決“結構化”任務的過程中持續理解。任務結構化，是指學習任務在指向大概念的同時，使任務與任務之間、任務的內部諸要素之間存在一種關聯的邏輯關系，形成一個意義上互為聯系的“任務結構”。使這種“學習任務結構”成為呈現知識結構的一種形式，以引發學生在解決系列任務的過程中，透過任務結構探究知識結構，引導學生在解決結構化任務的過程中，將對大概念的“理解”結構化。設計單元學習任務時還要注意，要依據課程標準，分析編者意圖，讀懂隱含在課本中的重要思想和邏輯。在用好教材的同時，又不囿于教材。基于學情對教材進行優化和重構，但不是將原有各課的學習任務簡單刪減或整合，而是圍繞大概念和單元基本問題，設計遞進式的任務鏈，由淺入深規劃進階路徑。

“它們是用什么做的”單元由《認識常見材料》《各種各樣的杯子》《神奇的新材料》三課組成，按照先常規后特殊的順序展開。第一課《認識常見材料》是對材料的總體認識，辨認常見材料及認識這些材料的基本特點;第二課《各種各樣的杯子》是通過杯子這一具體的物品，更深入地理解材料的不同特點，及針對材料特點改善物品性能;第三課《神奇的新材料》重點感受新材料給人類生活帶來的便利，激發學生對新材料的興趣。從分析可以看出，課與課之間的關聯性還不夠強，學習任務間缺乏內在發展線索，學生建立“材料”的整體認識是有困難的。基于“大單元”這一設計思維，可以將單元學習任務調整為如圖3所示，搭建“辨別和分類—性能與應用—改造和創新”這樣由易到難的三級學習進階，從在真實的生活中觀察、識別和比較材料，到對材料性能的運用及基于需求進行加工和改造，從偏重機械記憶、淺層理解和簡單應用的低階思維活動，發展到側重分析評價、理性思辨、問題解決和設計創造等相對復雜的高階思維活動，實現從淺層學習走向深度學習。

學科核心素養呼喚大單元教學設計，以大概念為核心展開的單元整體學習設計，要找到核心素養、學科大概念、課程標準與單元教學目標之間的對接點，然后通過基本問題來明確包含在其中的大概念和核心任務，并將其結構化為彼此關聯又進階的任務鏈，讓學生在有意思、有意義的活動中“見樹見林”，激發和推動學生自主學習、自主探究、自主建構，進而落實學科核心素養，實現學生全面、立體的發展。

【本文為江蘇省中小學教學研究第十三期立項課題“指向‘意義理解的小學科學教學設計研究”（編號2019JK13-L050）階段性研究成果】