基于大概念的初中科學單元教學實踐

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱課程標準）強調：“依賴于大概念有助于學生建立科學觀念，塑造科學思維模式及方法，培養正確價值觀，并達成課程標準。我們強調以學科大概念為核心，推動學科核心素養的落實。”基于課程標準對大概念教學和核心素養培養的重視，以及學生在學習過程中的主體地位，“以學生為本”成為教學設計的核心原則。

本文以“被子植物的生命周期\"單元教學為例，探討如何基于大概念整合初中科學單元教學。具體而言，以大概念“結構與功能的關系\"和核心概念“物種不會因個體的死亡而絕滅，而是通過生殖得以延續”為統領，構建單元教學路徑，確定單元教學內容，并開展單元教學實踐。

一、傳統教學存在的問題

浙教版科學教材的編排遵照認知規律，即各部分知識大體上遵循由簡至繁、由淺及深、從概念到規律的線性編排原則。這種編排順序在一定程度上致使教師的教學設計按部就班，陷于碎片化知識的課時教學之中，難以從單元結構上進行整體鋪設。學生的學習也較為被動，若能從單元視角統整單元核心知識，便能更好地促進學生思維的發展。在“植物的一生\"教學中，探究種子的內部結構和花的結構是核心知識。若沿著教材思路，則是先學習單、雙子葉植物種子的結構、種子的萌發、花的結構，最后一節再學習被子植物的生殖方式。這樣組織教學會將所有知識內容分割成一個個知識碎片，不利于學生整體把握知識。而且，這種教學方式未能從學生角度出發組織教學，很難激起學生的探究欲望，難以實現知識的內化[2]

從心理學的角度來看，人的認知是沿著“整體一局部一整體\"的規律進行的。而依據學科邏輯安排的學習活動與學生心理認知存在一定的不適性。一方面，學習內容與學習主體存在矛盾；另一方面，學習主體的學習動機不強，處在只見“樹木”不見“森林”的迷茫狀態。當然，教材的編排是按照知識發展的規律進行的，有它內在的合理性。但是，教材線性呈現的意義并非讓教師簡單地按部就班、進行機械課時教學，而是希望教師能夠利用教材這一資源，結合學生的原有知識，統整單元教學，使學生既見“樹木”又見“森林”。在課程實施過程中，教師需依據學生的內在需求及認知特性，適度調整教學內容的呈現順序，使之與學生的心理發展順序相契合，從而促使學生主動構建知識體系。

基于以上分析，本文以單元整體教學理論為支撐，以發展學生科學素養為導向，以初中科學教材為載體，從整體視角對單元內容、單元目標、單元教學設計和單元評價進行系統性規劃，構建具有實踐操作性且指向科學素養的單元教學設計思路，并在教學實踐中不斷優化該思路，提煉單元教學設計范式，進而為課堂轉型提供新的視角與有力支撐。

二、基于大概念的單元教學路徑

單元教學設計的基本路徑是以課程標準為依據劃分單元，立足教材制訂課時計劃。單元教學設計中，需要圍繞一個“中心\"來組織學習內容，這個“中心\"可以由單元大概念或者基本問題來引領[3]，通過創設真實的情境引領問題的解決，發展學生的探究思維能力，使學生能夠像工程師那樣實踐，像科學家那樣探究，在單元學習過程中實現從局部突破到整體解決。

（一）單元內容的統整

“不謀萬世者，不足謀一時；不謀全局者，不足謀一域。\"\"系統論\"知識表明，整體認知大于局部認知之和。教材中的章或單元通常自帶知識體系，具有內在結構合理性，內容相對完整，但也存在單元主題跨度較大的情況（如本案例）。此時，可以靈活設置主題關聯更緊密的小單元教學設計。教學設計需要充分考慮單元整體性與學生認知之間的關聯，統籌安排學習進程。

浙教版科學教材七年級下冊第一章第4節“植物的一生\"和第5節“植物生殖方式的多樣性\"知識點較多且難度較大，教師逐點講解費力，學生學習也費勁。鑒于這兩節內容存在內在聯系，我們提前規劃，在單元整體背景下提煉出“被子植物為什么能代代相傳？\"這一核心問題，確定“被子植物的生命周期”單元主題，并安排5個課時：第1課時安排“種子的萌發”；第2課時圍繞“被子植物為什么能代代相傳”展開，涉及雙子葉植物種子的結構和花的結構；第3課時安排“被子植物種子和果實的形成”；第4課時安排“單子葉植物種子的結構和芽的發育”；第5課時安排“植物的無性生殖”。本單元內容框架如圖1所示（虛線框內容為八年級下冊另一個單元，為展示本單元內容架構的完整性一并列出）。

由于教學時間有限，重新整合的單元教學需要對教學內容進行取舍。具體而言，取基本核心問題，確立單元核心課；舍衍生出的零散知識點，另立非核心課時。通過把握大問題、大概念和注重基本問題的解決來統一安排學習進程[4]

（二）大概念統領下的單元教學設計思路

研究顯示，借助大概念開展單元教學有助于教師精準把握教學核心及關鍵要素。在此基礎上，本研究立足大概念，構建貫穿式問題情境，并結合新課標概念體系對單元內容進行深度剖析。進一步地，從單元內容和學情分析出發，確立指向學科核心素養的教學目標，并在學習活動中予以落實。學習活動設計注重\"實踐一探究\"循環的構建，引導學生發現并解決問題。在此過程中，“學科實踐”與“探究活動\"以“關鍵問題\"的發現和解決為紐帶緊密相連，構成統一的學習活動整體。此外，單元評價貫穿學習活動的全過程，實時反饋學生的學習狀況，以便教師及時調整教學策略，實現教學與評價的一致性。大概念統領下的單元教學設計整體思路如圖2所示[5]。

本單元教學設計依托維金斯和麥克格泰的UbD理論，該理論倡導的單元教學設計遵循“逆向設計”原則，即優先明確預期學習成果，然后在完整的單元設計框架下具體規劃教學課時[6]。

三、基于大概念的單元教學實踐探索

（一）單元教學目標

依據前述單元內容分析，本研究立足學生核心素養的提升，規劃了如下教學目標。

（1）通過對植物根、莖、葉、花、果實、種子的解剖探究活動，引導學生理解植物生命活動的基本過程與原理，有效構建植物生長發育相關概念，認識植物各器官結構與功能之間的關聯，初步樹立結構與功能相適應的觀念。科學觀念）

（2）培養學生對“探究種子萌發條件\"等實驗數據進行有效比較、歸納、推理、分析的能力，并能夠運用模型解釋“植物水分與無機鹽運輸\"等生理現象。（科學思維）

（3）在“豌豆生長影響因素探究”等活動中，讓學生體驗科學探究的一般過程，掌握抽樣檢測、單一變量等實驗設計方法，并將所學知識應用于豌豆種植的跨學科實踐中，以解決實際問題。（探究實踐）

（4）通過一系列探究活動，培養學生樂于探索、尋求證據、嚴謹求實的科學態度，使其認識到科學與生活的緊密聯系。（態度責任）

（二）單元活動設計

單元活動設計依據單元設計框架，以學科實踐為主線，通過關鍵問題驅動探究活動的開展，評價環節用于考量目標達成情況。整個單元活動設計緊緊圍繞從“被子植物的生命周期\"所提煉出的大問題“被子植物為什么能代代相傳\"而展開。部分單元活動設計如表1所示。

（三）以第2課時“被子植物為什么能代代相傳”為例

1.教學流程

展示種子到幼苗的生長過程（圖片或者視頻）一揭示幼苗由種子發育而來一猜測種子結構一解剖論證結構一討論揭示各部分結構的功能一探究種子是如何形成的一觀察花的結構，猜測種子形成過程（重點突出雙受精現象）一通過視頻展示、論證學生推測一完善被子植物代代相傳的整個認知過程。

2.前置任務

在課前一周，布置學生完成種子萌發實驗，并詳細觀察和記錄種子的萌發過程，探究種子萌發的外因（環境條件）和內因（種子結構）。

3.教學設計（如表2）

四、實踐與反思

關于本單元的教學設計，可以有兩種選擇：一是按照教材的編排順序進行教授，二是圍繞真實問題的解決創設真實的問題情境展開教學，緊緊圍繞“被子植物為什么能代代相傳\"這一中心主題，探究種子內部的奧秘，以此激發學生學習的欲望。顯然，我們選擇了后者。倘若在第一課時講解種子的結構時，讓學生陷入“不明白為什么要學習種子的結構，學習目的僅限于教師教、學生學\"的尷尬境地，學生就會缺乏內在動力，無法體會到學習的意義。本教學設計主要從以下兩個方面來展開：其一，創設真實的問題情境，讓學生體驗種子的萌發過程，以實踐為核心形成關鍵問題，然后在真實的問題情境中促進學生思維的進階發展；其二，任務前置，為問題解決提供思維工具，有效解決學生面對真實問題時因方法欠缺和知識斷層而產生的困難。圍繞真實問題解決的教學設計，能讓學生迅速將問題和知識建立聯系，使學習知識成為解決問題的需要，從而提升學生學習的主動性，提高學生解決問題的能力，促進學生思維能力的進階。我們驚喜地發現，學生已有的問題儲備使課堂學習變得更加輕松，師生之間更加平等，交流更加順暢，課堂生成的內容更加豐富、深刻。

一言以蔽之，為落實新課標課程育人目標，教師應展開單元教學構想，著力整合教育資源，摒棄過去局限于個別知識點、課時教學的碎片化模式，勇于探索以知識體系為主線、單元為單位的整體教學設計，從而實現教學策略與素養自標之間的緊密結合。

[參考文獻]

[1」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]劉晟，劉恩山.學習進階：關注學生認知發展和生活經驗[J].教育學報，2012，8（2）：81-87.

[3」陳培瑩，鄒艷，李娘輝，等.基于深度教學的高中生物學“基因工程”單元教學設計[J].中學生物學，2023，39（10）：30-32，36.

[4」徐承翔.UbD理論逆向設計在初中化學單元教學中的實踐與反思：以《微粒的模型與符號》單元教學為例[J].化學教與學，2019（8）：6-10，5.

[5」周和建.基于逆向設計的“STEM + 物理”課例開發：以“橋梁 + 力的分解”為例[J].中學物理，2020，38（5）：38-40.

[6]威金斯，麥克泰格.追求理解的教學設計[M].上海：華東師范大學出版社，2017.

（責任編輯 羅艷）