溯源設計：基于核心概念學習的策略與途徑

孫奕丹?陳平

摘要：對概念進行溯源，設計創造性學習任務，是讓學生獲得學習體驗、實現能力遷移的有效方式。概念溯源，是追溯概念產生的源頭及過程，讓學生把原本抽象的、理論化的知識，回歸事物的本源，在“還原”的情境或過程中探索與理解知識。溯源設計，就是教師通過對產生核心概念的背景及條件進行分析，設計具有情境性、挑戰性、開放性的創造性學習任務，重建或模擬知識形成時的特定情境或過程，學生在教師設計的真實情境或問題情境中進行探究性學習。

關鍵詞：溯源設計；核心概念；創造性學習任務

中圖分類號：G424 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2023）08-0019-05

龐雜的、瑣碎的學科知識會影響學生的學科理解，解決這一問題的有效方式就是重視學科概念特別是核心概念的學習。概念是思維的一種基本形式，它反映客觀事物的根本屬性。但概念通常具有不明顯、違反直覺和其他抽象性的特點，給學生學習理解帶來一定的困難。所以，概念學習需要“通過精心設計的學習體驗來揭示核心內容的可能含義。很少有教材是圍繞一系列明確的學習體驗來設計的，而精心設計的體驗是將觀念轉變為現實的唯一途徑”[1]295。對概念進行溯源，設計創造性學習任務，是讓學生獲得學習體驗、實現能力遷移的有效方式。

一、溯源設計的意義：概念學習需要回到現場

以概念為主的學科知識，是人們（主要是科學家）在長期的社會實踐或科學研究中得來的，這些知識的形成離不開特定的情境和活動，有些還經歷了漫長的探索過程。溯源設計的本質是概念溯源，就是追溯概念產生的源頭及過程，把原本抽象的、理論化的知識，回歸事物的本源，學生在“還原”的情境和過程中學習、探索、體驗，從而理解、掌握及運用知識。

（一）概念溯源，讓學生“知道得少，但懂得多”

概念溯源，是一種深度探究式學習，可以讓學生深入理解學科概念，而學科概念是整個學科知識的內核，能夠幫助學生在頭腦中支起學科知識的大網，達到“教得少，但學得多”的效果。達爾文的生物知識遠遠不及那些為他將這些生物作了分類的英國專家們。但達爾文喜歡對知識追根溯源，“一個又一個的專家都忽視了達爾文的收集所具有的革命性意義?？梢哉f，達爾文知道得少，但懂（理解）得多”[1]49。概念溯源有利于學生形成學科觀念，獲得學科素養，讓學生像科學家一樣學習與思考。學科觀念，是“基于學科知識升華出來的認識世界與改造世界的價值觀和方法論，能夠讓學生自覺基于學科視角思考問題與解決問題，具有超越事實的持久價值和遷移價值”[2]。像科學家一樣學習與思考，是為了形成“專家的知識”，“專家的知識是圍繞重要概念而聯系和組織起來的（如牛頓的第二運動定律）；它‘有條件地’指明了知識可使用的情境；它支持理解和遷移（到其他情境），而不僅僅是記憶”[3]8。概念溯源，回溯知識形成過程，讓學生在具體、復雜的生活情境或問題情境中尋找事物的本源，從日常思維上升到學科思維，從經驗性知識上升到學科素養。概念溯源學習看似更耗時間，其實事半功倍。我們在進行概念教學時，如果從概念的本源出發，學生在學習中可以少走很多彎路，提高學習效率。

（二）概念溯源，讓學生重構學科概念

學生能背誦的概念不一定是能掌握的概念，而能掌握的概念一定是能理解并在實踐情境中能應用的概念?！白呦蚶斫馐侵R學或認識論的新進展?？茖W乃至整個學科世界開始突破牢籠，不再試圖一勞永逸地追求能夠準確反映世界的、永遠正確的、寫真主義的‘客觀真理’或知識事實，而是永無止境地尋求對世界的日益深入、豐富而多元的理解。學習不再是獲得固定而正確的知識事實，而是學會理解?！盵4]如果學習僅僅是告訴或者記憶，那學生掌握的只能是別人的結論，而不是他們自己的理解，知識對他們來講是一個暫時存儲在大腦中的“包裹”。而概念溯源使學生親歷了知識“生產”的過程，代入了自己的生活經驗、學習體驗及個性發現，能夠幫助學生真正地理解概念。學生也從親歷親為的經驗性知識上升到概念性知識，生成了屬于自己的概念，獲得概念重建的能力。正如杜威所說：“沒有概念生成的過程，就不能獲得任何知識的遷移，更不能對新體驗產生更好的理解。”[1]40

（三）概念溯源，讓學生素養從學科知識到學科文化的飛躍

探索概念形成過程，就是探索學科的發展史。很多概念的形成需要經過幾代甚至幾個世紀科學家持久不懈地探索，其學科發展史就是一部波瀾壯闊的科學探究史。例如函數的概念萌芽于古羅馬時期，文藝復興時科學家開始尋求“行星運轉軌道為什么是橢圓形的？”“炮彈發射的距離與高度關系是怎樣的？”等等。1673年，數學家笛卡兒在解析幾何中關注到一個變量對于另一個變量的依賴關系，17世紀德國數學家萊布尼茨首次使用了函數一詞表示“冪”。隨著人們對科學研究的深入，函數概念的定義不斷得到發展與完善。概念溯源，就是回溯概念的形成過程，讓學生了解學科波瀾壯闊的發展史，形成學科文化，提升學科素養。

因為學科性質的不同，一些學科的知識主要由概念組成，如物理、化學等，但也有一些學科以學科能力或技能為主，其學科概念相對要少，如體育、藝術、通用技術等。所以，概念溯源，也包括對學科關鍵能力的溯源。

二、溯源設計的路徑：設計創造性學習任務

概念溯源的過程就是學習的過程，這樣的學習是學生圍繞學習任務展開的。設計創造性學習任務是溯源設計的目的所在。

（一）還原“問題場景”，設計創造性任務

溯源設計，是教師通過追溯概念產生的源頭及過程，設計具有情境性、挑戰性、開放性的創造性學習任務，從而模擬和重建知識形成時特定的情境或過程，讓學生在教師設計的真實情境或問題情境中進行探究性學習?；诤诵母拍钏菰丛O計創造性的學習任務，可以解決學生學習中過程與體驗缺失的問題，避免碎片化知識給學生帶來不良的知識結構，激發學生學習興趣，提高學習的主動性與創造性。

知識溯源是回溯科學家發現知識、揭示規律的過程。溯源設計需要尋找到與知識或規律相關的“現象”（環境、條件、背景等），進而設計出能適合學生學習的，具有情境性、挑戰性的學習任務。這樣的學習任務能把學生帶入概念形成時的“問題場景”中，學生在還原的“問題場景”中探索發現、歸納推理出所要學習的概念（或能力）（如圖1）。

還原“問題場景”，是溯源設計創造性任務的根本，也是一個理想的學習問題設計的關鍵。例如在1831年，達爾文乘坐英國皇家軍艦“小獵犬號”環球考察，來到加拉帕戈斯群島，島嶼周圍豐富的海洋生態是他發現進化論的重要靈感。在學習進化論這一個概念時，高中生物學科的教師設計了這樣的學習任務：閱讀達爾文的《物種起源》，完成讀書報告“假如我是達爾文，站在加拉帕戈斯群島，我發現……”。書本內容及老師提出的問題，把學生“帶”到了加拉帕戈斯群島的海灘，回到達爾文發現進化論時所處的生態環境。這一問題很好地構建了研究達爾文學說的“問題場景”，學生能像達爾文一樣思考多樣化物種給人們帶來的啟示。溯源設計對教師來講也是一個創造過程。

（二）創造性學習任務是高階的學習任務

按照布魯姆教學目標分類法，學習從低階到高階分為記憶/回憶、理解、應用、分析、評價、創造六個層級[5]。一般來講，學習是從簡單到復雜、從低階目標到高階目標循序漸進地進行。這種從記憶、理解開始的線性學習，對教師的教學沒有太多策略性和技術性要求。但如果我們的課堂都是從記憶/回憶等低階目標開始教學，而很少從真實性問題出發，學習就缺少探究性，長此以往會消減學生的學習興趣，大量瑣碎及孤立的知識讓學生難以應對新的問題情境，知識及能力無法得到遷移。事實上，人們的學習往往是非線性的，生活中很多人恰恰是從具體的問題開始學習。在創造性的問題解決中，可以學到包括學科知識在內的更多東西。溯源設計的創造性學習任務，便于以高階目標驅動低級目標的學習，以核心概念的學習支撐起整個課程學習的大網，把學生的學習興趣、能力發展與知識學習融合在一起。

（三）創造性學習任務的基本特征

概念溯源能夠再現知識發現的場景，注重學習體驗，回歸學習本源，符合學習邏輯，據此設計的學習任務具有情境性、挑戰性、開放性，能激發學生創造性學習，讓學生脫離淺層學習困境，整個身心卷入“深度學習”之中。

1.情境性

知識是活在背景中的，“一個概念只有在某些條件下才具有有效性，脫離了這些條件，這個概念就不再有任何價值，或是具有了其他意義”[6]。學生在具體的情境中理解知識，并在具體的情境中學會知識遷移。美國學習研究與教育實踐委員會布蘭思福特等學者認為，遷移就是“把在一個情境中學到的一門課中的一個問題遷移到新情境的能力”[3]45。所以，溯源設計有真實任務的問題情境是創造性學習任務的生命，不具有情境性的學習任務是單調乏味的，會影響學生學習的投入度。

2.挑戰性

溯源設計學習任務因為再現了科學家發現知識的過程，所以其學習任務帶有了很大的挑戰性。從生活、社會或實驗現象中發現的問題，一般不是簡單問題，往往是具有跨學科特點的復雜問題，在學習過程中會引起學生的認知沖突。挑戰性問題還可以給學生帶來學習的愉悅感。這樣具有挑戰性的學習任務，更能激發學生興趣，激活學生的思維。

3.開放性

開放性是創造性的一個特征，學習任務的開放，包括學習方式及學習結果兩個方面。學習方式開放是指解決問題不限于一種方式或可以不按照常規方式去解決問題。學習結果開放是指要解決的問題不設標準答案，答案（作品）是否有創意、有突破，成為評價學習成果的一個標準。

三、溯源設計的策略：從現象中發掘問題

設計創造性學習任務，需要對核心概念進行科學、準確、充分地分析，概念形成的環境、條件不同，其分析手段也不同。設計學習任務時應從不同的現象中發掘問題，特別是從生活現象發現概念學習的價值，并能把抽象的概念轉化成現實問題。

（一）不同學科概念應采用不同的分析手段

不同學習領域的概念其形成過程不同，對“現象”分析的手段也不相同。人文領域的概念，主要通過文獻研究、社會調查等方式進行分析。如“蘇軾詩詞的語言特點”，需要通過廣泛閱讀蘇軾的詩詞及查閱有關文獻進行分析?？茖W領域內的概念大多采用觀察生活現象，通過實驗驗證等方式研究分析事物規律。如物理的“力和運動”中的一些概念需要通過驗證實驗方式進行分析研究，生物的一些概念則需要通過觀察自然及生活現象來進行分析。

在充分、科學分析了概念形成的“現象”后，我們就可以設計學習任務。例如動量守恒定律是科學家們在觀察周圍運動著物體及宇宙運動的現象后逐步發現的。在教學動量守恒定律這一概念時，教師可以根據觀察物體運動規律得出“動量守恒定律”這一現象，設計“制作水火箭”這個學習任務，學生通過“水火箭”的設計、制作及驗證等活動過程，發現反沖原理，推導動量守恒定律，最后完成概念的學習。

（二）從生活現象中尋找概念學習的意義

概念只有賦予一定的情境，它才有生命和價值。溯源設計學習任務，應該多從生活情境、生活現象中發現靈感，尋求意義。把概念學習置于生活情境中，是溯源設計的一個基本策略。

例如，數學中有一個坡度的概念，為了方便學生理解、運用概念，我們就需要把概念放在與社會生活相關的問題中去思考。比如，“不同地區屋頂的斜度為什么不一樣？”“長江大橋引橋為什么那么長？”“兒童滑滑梯應該怎樣設計？”等等。坡度還涉及人們生活的安全。依據國際地理學聯合會地貌調查與地貌制圖委員會定義的坡度等級，分平原、微斜坡、緩斜坡、斜坡、陡坡、峭坡、垂直壁等，不同坡度其危險度也不同。根據這些問題，有教師設計了如下學習任務：

城市游泳區需要一個新的水中滑梯，作為一名工程師，你需要提交一個方案。

1.滑梯分為三部分：開始的時候陡峭，然后緩一些，最后是和起始一樣的斜度。在設計滑梯每一段的斜度的時候，要考慮到安全性和趣味性。為了讓決策者了解設計意圖，你需要提供一個滑梯的圖紙和每段滑梯斜度的數學說明。

2.垂直變化和水平變化的比率叫斜度。描述一下在你設計水下滑梯的時候，斜度的作用和重要性。除了水下滑梯，斜度在其他方面的重要性是什么？用你自己的話解釋斜度與垂直變化和水平變化的關系[7]。

這個有關坡度概念學習的問題為什么具有挑戰性和創造性，就是因為設計者深度挖掘了生活問題的綜合性及情境性。學生通過這樣的學習深化了概念的理解，實現了能力的遷移。

（三）從學科邏輯到學習邏輯

溯源設計是基于概念的學習，它依據學科但不拘泥學科，特別是在設計學習任務時，遵循學生的學習邏輯，必要時需要跳出學科邏輯去思考問題。學科邏輯從概念出發，反映了事物的本質及共有的特性。按照美術的學科邏輯去分析人的頭部時，會按照“三庭五眼”的比例去分析，但事實上很少有人恰好符合這樣的標準。孩子們認識人恰恰從“這個人大眼睛”“這個人高鼻子”“這個人瓜子臉”等個性化的特征開始的。孩子的認知規律，就是我們所應關照的學習邏輯。

溯源設計，就是要對孩子認知的回歸，從學生學習邏輯出發，設計真實問題和現實問題，這樣可以彌補學科邏輯因缺乏情境性及問題性，給學生學習帶來的認知障礙。

例如“描述交變電流的物理量”是高中物理的一個內容，其中物理概念眾多，包括周期、頻率、峰值、瞬時值、平均值、有效值等。如果按照學科邏輯去設計問題是這樣的：1.什么是交變電流的周期？什么是頻率？兩者有什么樣的關系？2.什么是交變電流的相位與初相位？3.什么是交變電流的峰值？什么是交變電流的有效值？正弦交變電流有效值與峰值的關系是怎樣的？這樣設計的學科邏輯無疑是嚴謹的，但學生得到的信息是瑣碎、孤立的，知識與知識之間缺乏聯系，學生學習會覺得乏味無趣，影響學生持久學習的動力。我們如果按照學習邏輯去構建學習問題，可以是這樣的：1.電網公司對發電廠發出的電有何要求（周期、頻率、相位……）？2.如何實現電能買賣交易的需求（電能、電功）？3.如何計算交變電流的電能與電功（峰值、有效值……）？[8]

按照學習邏輯構建的問題，是現實問題、情境性問題，所以學生能理解，愿學習。學生在親歷知識產生的過程中，豐富了學習體驗，構建了屬于自己的知識結構，并最終獲得學科素養。

參考文獻：

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[6] 安德烈·焦爾當.學習的本質[M].杭零，譯.上海：華東師范大學出版社，2022：80.

[7] 林恩·埃里克森，洛伊斯·蘭寧.以概念為本的課程與教學：培養核心素養的絕佳實踐[M].魯效孔，譯.上海：華東師范大學出版社，2020：23.

[8]鄧靖武.基于學習視角的物理課堂構建策略[J].課程·教材·教法，2019（8）：113-114.

責任編輯：趙赟

收稿日期：2022-03-06

作者簡介：孫奕丹，江蘇省錫東高級中學副校長，高級教師，無錫市學科帶頭人，江蘇省“333高層次人才培養工程”培養對象；陳平，江蘇省錫東高級中學原副校長，正高級教師，特級教師，江蘇省人民教育家培養工程培養對象。