基于大概念的小學科學概念建構式教學模式探究

摘要：倡導大概念教學，是實現從知識本位教學向素養本位教學轉變的重要途徑，是育人方式變革的重要抓手。基于大概念的小學科學概念建構式教學模式旨在引導學生在理解內化科學事實、規律、原理的基礎上形成對科學學科知識體系的整體認識，構建并形成概念認知體系。它的具體教學程序包括“概念認知”、“概念建構”和“概念深化”三個階段。以“簡單機械”教學為例，通過構建“簡單機械”單元知識結構概念圖，將教學具象知識與反映學科本質的大概念進行有機聯結，突破了以往以微見微的固化思維，打通了從具體到抽象、從抽象到具體的思維路徑。

關鍵詞大概念；小學科學；概念建構；核心素養

中圖分類號G6236

文獻標識碼A

文章編號20955995（2024）02005403

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）明確提出，要“要聚焦學科核心概念，精選與每個核心概念相關的學習內容，設計相應的系列學習活動，做到適合年齡特征，突出重點、明確要求，確保學生有充足的時間探究、實踐與思考，在學習學科核心概念的基礎上，理解跨學科概念，并應用于真實情境”。倡導大概念教學，是實現從知識本位教學向素養本位教學轉變的重要途徑，是育人方式改變的重要抓手。促進核心素養提升的大概念教學旨在創設具有真實情境的學習環境，實施全身心投入的有意義的學習活動，達成原理深化及價值泛化的教學目標，它是新課標統領下整體育人、全面育人的新型教學方式。

一、何為“大概念”

大概念又名大觀念，在教育領域，有關大概念的研究可以追溯到美國教育心理學家布魯納對于教育過程的研究。他強調，無論教師教授哪門學科，一定要使學生理解該學科的基本結構，掌握學科的基本概念架構，解決課堂內外所遇到的各類問題。克拉克基于布魯納的研究，將觀念與大概念等同起來，認為它提供了構建自身理解的認知框架或結構。埃里克

森認為大概念是學科中的核心概念，是基于事實基礎抽象出來的深層次的、可遷移的概念。

大概念理論發展到現今，其定義已基本被廣泛認可。它是指能反映學科本質，位居學科中心地位，具有廣泛的解釋力與預測性，并具有超越課堂教學的持續性價值與遷移性價值的原理、觀念與方法。2018年1月，教育部發布最新版普通高中課程標準，首次使用了“大概念”一詞，明確提出“重視以大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，共同促進學科核心素養的落實”。

深入把握大概念在教育領域中的價值，并在課堂中落實大概念教學，將有效推進我國教育改革進程。大概念教學對落實核心素養具有重要意義，筆者認為進行大概念教學需要教師做到以下三點：第一，基于學科視角，聚焦學科本質，提煉學科大概念。例如，小學科學學科提煉出13個核心概念和4個跨學科概念，涵蓋了廣義的科學要義。第二，基于課程標準，依據學科教材，明確學科大概念。教師應將下位的教材與上位的課程標準進行精準聯結，幫助學生通過具體知識技能的學習，體會與領悟學科核心概念。第三，基于學生需求，建構大概念統攝下的單元知識層級結構。教師要以單元為主要學習載體，以簡單到復雜的進階學習為主要學習方式，形成產生良好效益的大概念教學模式。

二、基于大概念的小學科學概念建構式教學模式

基于大概念的小學科學概念建構式教學模式具體包括“概念認知”、“概念建構”和“概念深化”三方面教學程序（見圖1）。該教學模式旨在引導學生在理解內化科學事實、規律、原理的基礎上形成對科學學科知識體系的整體認識，構建并形成概念認知體系。從學習角度而言，學生自主、能動地親歷大概念自我建構的過程，有利于他們逐漸形成專家的思維與行事方式，提升他們觀察、解釋自然現象以及解決學科實際問題的能力，進而做出正確的價值判斷。

圖1概念建構式教學模式結構圖

第一，概念認知是概念建構式教學模式的基礎。概念認知，即學生對概念的認識過程，通常由注意、記憶、思維等心理活動構成，它是學生習得概念的初始環節。對于小學生而言，在概念認知教學環節中，教師可以結合學生接觸的生活物品或現象，引導學生借助經驗或在生活中形成的具象認知，感知相關概念的基本要素，為學生準確地理解概念、形成概念奠定基礎。例如，對于筷子的使用，學生不僅僅是用來吃飯，還會把它用來撬動物品。筷子形狀就像一根圓木棒，教師引入生活中撬糖果罐的情境，學生就能快速建立繞著支點轉動的木棒即為杠桿的概念認知。

第二，概念建構是概念建構式教學模式的核心。概念建構是具有層次性、邏輯性和進階性的，是通過具體、典型的事實性證據，通過演繹與推理、探究與論證、歸納與概括等方式不斷總結、提煉與整合的結果。在概念構建教學階段，教師需要組織學生開展科學探究活動，通過記錄現象、分析數據、辨析問題、探究規律、歸納總結等方式，逐漸形成對概念的理解和運用，從而幫助學生把握概念的核心要義，將概念內化到原有知識結構中。例如，教師以平衡尺為杠桿模型，引導學生探尋杠桿“臂長省力，臂短費力”的現象，在活動探究中實現對杠桿概念的建構（省力、等力、費力杠桿）。

第三，概念深化是概念建構式教學模式的升華。概念深化意味著學生不僅要理解概念的，還有能遷移和運用概念。在概念深化教學階段，教師需要將課堂拓展延伸，把概念和生活關聯起來，引導學生運用所學知識解決生活中的實際問題，達到學以致用的目的。例如，在杠桿概念建構的基礎上，教師讓學生對指甲鉗、掃把、垃圾桶、剪刀等常見的生活用品進行杠桿類型分析，并在此基礎上設計制作生活小工具。這激發了學生的創新思維，深化了學生對杠桿概念的理解認知和遷移運用。

三、基于大概念的概念建構式教學模式的實踐運用——以“簡單機械”教學為例

大概念教學的意義在于促進學生有效進行知識理解與遷移。學生對學科知識的理解和應用，包括對事物意義和因果關系的理解，在此基礎上，將知識遷移到新情境。五年級下冊教材第四單元“簡單機械”包括“撬重物的竅門”“擰螺絲的學問”“升旗的方法”和“斜坡的啟示”四個課題，分別對應杠桿、輪軸、滑輪、斜面四種簡單機械。“杠桿、輪軸、滑輪、斜面”作為分解概念，指向“簡單機械”這一主要概念，向上對應“能的轉化與能量守恒”這一核心概念。而這一核心概念所蘊含的知識范疇并非物理學科獨有，化學、生物等學科中也有體現。可見，大概念不僅居于學科的中心地位，還兼具跨學科、超學科特點。由此，筆者構建了“簡單機械”單元知識結構概念圖（見圖2），將教學具象知識與反映學科本質的大概念進行有機聯結，突破以往以微見微的固化思維，打通從具體到抽象、從抽象到具體的思維路徑。

本單元實踐課例以“撬重物的竅門”“擰螺絲的學問”“升旗的方法”三節公開課為例，均按照概念建構式教學模式組織開展教學活動。

（一）引導學生初步感知，建立與概念相關的認知

課堂伊始，教師緊密結合生活實際，引導學生借助經驗，初步感知概念，建立相關認知。在教學“撬重物的竅門”時，教師通過撬糖果罐，巧妙導入杠桿話題，激發學生探究杠桿興趣，初步感知杠桿原理。在教學“擰螺絲釘的學問”時，教師引導學生通過對比用刀桿和刀柄擰螺絲的感受差別，產生對“輪”和“軸”的概念認知。在教學“升國旗的方法”時，教師借助每周升國旗儀式進行情景導入，引導學生初步認識滑輪裝置，感知滑輪概念。

圖2“簡單機械”單元知識結構概念圖

（二）引導學生開展探究，通過思辨去建構概念

在概念建構階段，教師需要科學設計教學，引導學生開展探究，通過自己的思辨去歸納概括，直至建構出主要概念和核心概念。在教學“撬重物的竅門”時，教師以平衡尺為模型，引導學生參與“找平衡”系列趣味探究活動，通過觀察現象、記錄數據、分析比較、得出結論的過程探究杠桿工作原理。在教學“擰螺絲釘的學問”時，教師通過循序漸進的探究活動，引導學生對比平衡時輪與軸的半徑及鉤碼數之間關系，歸納輪軸省力本質，從而實現概念建構。在教學“升國旗的方法”時，教師以學校新校區天臺農場需運沙袋為驅動性任務，引導學生思考如何設計組裝滑輪，解決搬運問題。隨著探究活動的深入開展，動、定滑輪的特點及工作原理逐漸浮出水面，學生的批判性、探究性思維品質得到提升。

（三）引導學生解決實際問題，深化概念理解

在探尋概念要義基礎上，教師應緊密關聯生活，對知識進行拓展延伸，引導學生運用概念解決實際問題，激發學生創新思維，從而深化學生對概念本質的理解。在教學“撬重物的竅門”時，教師引導學生對生活中發生的實際案例進行應用分析，推動概念學習與生活實際相印證，不僅加深了學生對杠桿概念的記憶、理解，還進一步強化了學生遷移、運用杠桿概念的水平，取得良好的課堂效果。在“擰螺絲釘的學問”教學中，教師從學生熟悉的車把手、水龍頭、削筆刀等生活用品入手，組織小組討論，并匯報討論結果。學生在溝通交流中加深了對概念的理解和認識，逐漸破除了輪軸一定是“圓形”的錯誤認識，達到概念學習深化的良好效果。在教學“升國旗的方法”時，教師基于生活中的滑輪用品，如起重機、吊車、電梯、晾衣架等，引導學生進一步強化對概念知識的學習內化，在此過程中，學生逐漸認識到滑輪、輪軸即是變形杠桿，從而深化了對概念的學習。

基于概念建構式教學模式的基本流程，教師順利完成了“簡單機械”單元不同課題的教學活動。“能的轉化與能量守恒”大概念中蘊含能量的轉化與能量守恒定律。無論是杠桿、輪軸，還是滑輪，從費力、等力、省力杠桿，到輪大軸小、輪越大越省力，再到定滑輪不省力、動滑輪省力的具體機械原理的探究中，我們可以發現這些“簡單機械”無不遵循著“費力省距離，省力費距離”原理。三節課使用了不同的簡單機械載體，雖然它們在生活中具體的應用形式也有所不同，但輪軸與滑輪均為變形杠桿。教師按照杠桿、輪軸、滑輪的課時順序組織教學，符合拾級而上的進階學習原理和學生的認知規律，有利于學生認知簡單機械的概念，在課堂活動探究中逐漸理解和掌握“能的轉化與能量守恒”大概念。

（黃威，廈門市翔安區振南小學，福建 廈門 361100）

參考文獻：

中華人民共和國教育部. 義務教育科學課程標準（2022年版）［M］. 北京：北京師范大學出版社， 2022：2.

李剛.科學大概念的課程轉化研究——以小學科學課程中的能量大概念為例.長春：東北師范大學，2019：1011.

韋鈺. 以學科大概念理念進行科學教育［J］. 人民教育，2016（1）：1216.

責任編輯：謝先成

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基金項目：福建教育科學規劃2022年立項課題“‘雙新背景下在高中物理教學中實施學科思政課程的研究”（編號：Fjxczx22095）。