大單元教學(xué)下科學(xué)概念層次模型與評(píng)估

大單元教學(xué)是我國(guó)科學(xué)教育關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提到，要探索大單元教學(xué)，積極開展主題化、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等綜合性教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生舉一反三、融會(huì)貫通，加強(qiáng)知識(shí)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，促進(jìn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化。教科版教材注重采用大單元的組織形式，讓學(xué)生形成連貫的思維以及整體認(rèn)識(shí)。在三年級(jí)“水”單元教學(xué)中，我們嘗試運(yùn)用科學(xué)概念驅(qū)動(dòng)大單元教學(xué)，并對(duì)比傳統(tǒng)單課教學(xué)評(píng)估其有效性。

一、大單元教學(xué)內(nèi)涵與實(shí)施路徑

大單元教學(xué)立足于大概念統(tǒng)領(lǐng)，注重單元內(nèi)容的結(jié)構(gòu)與聯(lián)系，關(guān)注和體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。大單元教學(xué)中，教師在發(fā)展情境中以清晰的學(xué)習(xí)路徑調(diào)控與干預(yù)教學(xué)，在一個(gè)相對(duì)完整的單元周期內(nèi)，依托大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元課程內(nèi)容，朝著某一個(gè)具體的核心概念或跨學(xué)科概念進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的教學(xué)，幫助學(xué)生最終獲得對(duì)問題、現(xiàn)象、事物、事件等的完整解決或解釋。

“水”單元的科學(xué)概念為，物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，有的還是原來的物質(zhì)，有的不是原來的物質(zhì)（物理變化和化學(xué)變化的概念雛形）。我們運(yùn)用此概念統(tǒng)攝單元教學(xué)內(nèi)容，具體實(shí)施方法如下。

第1課進(jìn)行單元問題驅(qū)動(dòng)，提出問題：水是什么樣子的？水還有哪些特點(diǎn)？

第1～7課，引導(dǎo)學(xué)生了解水的更多特點(diǎn)（如水的三態(tài)變化特點(diǎn)和溶解特點(diǎn)），并將每一課學(xué)習(xí)的概念點(diǎn)用圖示方式記錄下來；第8課，讓學(xué)生感受更多其他物質(zhì)的變化特點(diǎn)，同樣用圖示方式記錄下來（如圖1）。

基于整個(gè)單元的知識(shí)進(jìn)行單元總結(jié)，讓學(xué)生補(bǔ)充說出水的更多特點(diǎn)，完成單元問題閉環(huán)。同時(shí)，歸納總結(jié)本單元的科學(xué)概念，即水、水蒸氣和冰在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化，物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，有的還是原來的物質(zhì)，有的不是原來的物質(zhì)。

單課教學(xué)偏重于各課的獨(dú)立意義，忽視課與課、課與單元之間的聯(lián)結(jié)，這導(dǎo)致整個(gè)單元沒有核心驅(qū)動(dòng)問題，也沒有核心概念來統(tǒng)攝整個(gè)單元的教學(xué)內(nèi)容，也就無法發(fā)揮大單元教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。分析圖1可以知道，大單元教學(xué)關(guān)注單課的獨(dú)立意義，同時(shí)關(guān)注課與課、概念與概念之間的意義聯(lián)結(jié)。單元學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生獲得更加上位的科學(xué)概念，同時(shí)獲得對(duì)問題或現(xiàn)象等的解釋。

二、科學(xué)概念層次模型

科學(xué)概念是組成科學(xué)知識(shí)的基本單元，當(dāng)概念與概念發(fā)生聯(lián)系時(shí)，就能共同揭示更為宏觀的概念，或者是更加上位的規(guī)律和原理。因此，我們把科學(xué)概念層次模型分為5個(gè)層次：無概念、具體概念、核心概念、跨學(xué)科概念和普適概念。其中，科學(xué)概念多分布于“具體概念”層次中，規(guī)律、原理和理論多分布于“核心概念、跨學(xué)科概念和普適概念”這三個(gè)層次中。各科學(xué)概念層次模型的內(nèi)涵見表1。

基于以上科學(xué)概念層次模型的具體內(nèi)涵可知，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念不是一蹴而就的，而是經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從具體到抽象、從低級(jí)到高級(jí)、從零亂到成體系的認(rèn)知發(fā)展過程。

三、科學(xué)概念層次評(píng)估

1.評(píng)估設(shè)計(jì)與實(shí)施

評(píng)估采用問卷形式，以匿名方式進(jìn)行調(diào)查。問卷發(fā)放前，實(shí)驗(yàn)班和非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生都學(xué)習(xí)了“水”單元。問卷主要分為兩部分（見表2）：第一部分（第1～18小題）主要檢測(cè)學(xué)生是否達(dá)到概念層次1、2、4，第二部分（第19～20小題）主要檢測(cè)學(xué)生是否達(dá)到概念層次3（此內(nèi)容中層次5超出小學(xué)生的認(rèn)知水平）。本次問卷調(diào)查以班級(jí)為單位，實(shí)驗(yàn)班采用大單元教學(xué)方法，非實(shí)驗(yàn)班采用單課教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)班共43人參與測(cè)試，非實(shí)驗(yàn)班共37人參與測(cè)試。我們通過比較實(shí)驗(yàn)班學(xué)生與非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生做題的準(zhǔn)確率（百分比）分析他們的各概念層次。回收問卷后，我們利用Excel軟件制作圖表，展開具體分析。

2.調(diào)查目的與對(duì)象

調(diào)查的目的是評(píng)估科學(xué)概念層次模型所對(duì)應(yīng)的概念發(fā)展水平，主要從四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估，即基于單元的事實(shí)知識(shí)（旨在考查科學(xué)概念層次模型的無概念層次），基于單元的小概念（旨在考查科學(xué)概念層次模型的具體概念層次），基于單元的大概念（旨在考查科學(xué)概念層次模型的核心概念層次），基于單元中與科學(xué)有關(guān)的概念（指認(rèn)識(shí)世界本身的方法，例如對(duì)比實(shí)驗(yàn)法，旨在考查科學(xué)概念層次模型的跨學(xué)科概念層次），依次代表概念水平等級(jí)（見表3）。調(diào)查結(jié)果見表4。

3.調(diào)查結(jié)果與分析

（1）基于單元的事實(shí)知識(shí)的教學(xué)效果分析（0級(jí)）

通過對(duì)比分析數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)：在事實(shí)性知識(shí)方面，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的做題平均準(zhǔn)確率比非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的大致高出13%左右，這說明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在這方面的掌握水平總體高于非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的掌握水平。但是在判斷“水蒸氣是否有重量”時(shí)，非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的準(zhǔn)確率反而比實(shí)驗(yàn)班學(xué)生高出大概37%。這說明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生有兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的準(zhǔn)確率低于70%，非實(shí)驗(yàn)學(xué)生有三個(gè)知識(shí)點(diǎn)的準(zhǔn)確率低于70%。

（2）基于單元的小概念的教學(xué)效果分析（1級(jí)）

通過對(duì)比分析數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)：在小概念知識(shí)方面，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的平均準(zhǔn)確率比非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生高出10%左右，這說明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在這方面的掌握水平總體高于非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的掌握水平。這說明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在“液體”與“沸騰”兩個(gè)概念點(diǎn)上的準(zhǔn)確率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于70%，非實(shí)驗(yàn)學(xué)生有四個(gè)概念點(diǎn)的準(zhǔn)確率低于70%，分別是“液體”“沸騰”“結(jié)冰”“融化”。

（3）基于單元的大概念的教學(xué)效果分析（2級(jí)）

對(duì)于19題的7個(gè)小題，通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析我們發(fā)現(xiàn)：在解釋單個(gè)概念與單個(gè)概念之間的關(guān)系方面，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在“水的三態(tài)變化”這一知識(shí)點(diǎn)上的總體掌握水平高于非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生，做題平均準(zhǔn)確率也比非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生高出14%左右。這說明，非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在“蒸發(fā)”“沸騰”兩個(gè)概念點(diǎn)上的做題準(zhǔn)確率低于70%，而實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的做題準(zhǔn)確率幾乎都高于80%。

對(duì)于13題和20題，通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析我們發(fā)現(xiàn)：大概念下的大單元教學(xué)有助于學(xué)生獲得對(duì)所有概念的綜合理解。針對(duì)單元第一個(gè)大概念“水、水蒸氣和冰是同一種物質(zhì)”，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生和非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的做題準(zhǔn)確率分別是83.7%和67.6%；針對(duì)單元第二個(gè)大概念“物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，有的還是原來的物質(zhì)，有的不是原來的物質(zhì)”，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生和非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的做題準(zhǔn)確率分別是86.1%與73.0%。

（4）基于單元中與科學(xué)有關(guān)的概念的教學(xué)效果分析（3級(jí)）

通過對(duì)比分析數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)：在學(xué)習(xí)對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法時(shí)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的總體掌握水平要高于非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生，做題的平均準(zhǔn)確率也比非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生高出25%左右。這說明非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)的準(zhǔn)確率都低于70%。

比較實(shí)驗(yàn)班和非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在各級(jí)概念層次上的平均值，可以發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在各級(jí)概念層次上的掌握水平全都高于非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生，大約領(lǐng)先10%～25%。這說明大單元教學(xué)在一定程度上能幫助學(xué)生在習(xí)得事實(shí)性知識(shí)、理解與構(gòu)建科學(xué)概念、認(rèn)識(shí)世界本身的方法論、綜合理解概念之間的關(guān)系等方面取得成功。

（作者單位：廣東省深圳市大鵬新區(qū)葵涌中心小學(xué)）