大概念統攝下的小學科學單元教學實踐研究

學科大概念是居于學科中心、構成學科骨架且能反映學科本質特征的概念。它具有較強的解釋力，能夠在更廣泛的范圍、更持久地闡釋某些現象，指向具體概念背后更為深層的概念或思想。在小學科學課程中，關注大概念，理解每一具體概念背后大概念的指導意義是一個重要的內化過程。這一過程可促使學生將所見、所聞、所思轉化為思維觀念，并經過實踐驗證、綜合分析，領悟出具有客觀價值的知識體系，對學生形成概念體系、培育科學核心素養大有裨益。本研究基于具體的小學科學課堂實踐，總結了大概念統攝下單元教學的相關策略。

一、領悟大概念，探索單元本質

以教科版二年級上冊“材料\"單元為例，在該單元，學生將初步接觸\"物體\"“材料\"“物質\"等基本概念。通過對具體\"物體\"特征和\"材料\"功能的認識，學生逐步形成\"物質\"的概念。單元起始課“我們生活的世界”旨在引導學生區分人工世界和自然世界，建立這兩個世界的概念，探索不同材料，學會從材料的角度看待這兩個世界。以下教學片段中的談話，有助于引導學生從生活世界出發進行思考，緊扣教材設定主題。

師：人工世界是由人根據不同用途設計并制造出來的，你認為這是一個怎樣的過程？

生：這是一個不斷對材料進行改進和應用的過程。

師：這些材料來自哪里？

生：木頭、棉花、橡膠等許多材料來自自然世界。

生：也有一些是人工合成的。

小學科學教材采用\"大單元\"的組織形式，這既符合小學生科學探究的思維與認知發展規律，又更好地體現了科學概念的綜合性與連貫性。其中，大概念是貫穿單元各具體知識條目的核心主線。教師在備課過程中，需充分領悟單元大概念的內涵，以最優方式組織各具體概念，從而真正探尋大單元的本質。

師：人類不斷利用和改造自然世界，從而形成了豐富多彩的人工世界。

如此，教師引導學生將關注點聚焦于“材料”。通過起始課的引入，讓學生從材料視角看待人工世界和自然世界，進而認識到世界是物質的。此后學習整個單元，學生便有了大概念的意識，能夠更深人地理解單元本質。

又如該單元中的《神奇的紙》一課，其教學重點是通過對比感受兩種形狀紙張的差異，體會材料經過加工、改造、優化后性能會發生改變。只有讓學生經歷對紙進行加工改造的過程，如\"折一折，加一加\"等，使其深刻感受紙這種材料經改造后可產生更多功能，才能讓學生體會“材料經過加工改造之后，可以表現出原本沒有的性能，物質的性質決定其功能和用途”，也更深刻地理解人類改造自然世界、創造人工世界的過程。

縱觀“材料\"單元，本單元并非要求學生記憶每種材料的特點，而是引導學生用發展的眼光看待材料，避免固化認知。隨著科技的發展，材料的特點也在不斷變化。

二、基于大概念，理解科學觀念

大概念的形成離不開一個個具體科學觀念（即小概念）的發展。小概念的學習依賴于對具體現象的探究，學生逐步從探究中概括出能解釋更多現象的概念，這一過程便是大概念的習得過程。

例如，五年級下冊第四單元“熱\"通過探究熱量在不同物體間以及相同物體不同部位間的變化過程，還有水、空氣、金屬等不同狀態物質的熱量變化情況，總結出“熱傳遞\"這一上層概念，進而指向\"能的轉化與能量守恒\"這一核心概念（依據2022版課標）。

對小學五年級學生而言，學習“熱\"的相關內容時，需要借助溫度計、感溫油墨等材料進行探究，觀察和思考不同物體冷熱變化相關的熱現象，探究熱的傳遞過程。本單元包含三大模塊：首先，讓學生理解溫度是影響水結冰、水沸騰等物態變化的主要因素，學習內容主要指向熱可以改變物質的狀態。然后，單元主體課程為第 3～5 課，通過不同溫度物體（包括液體、固體、氣體）相互接觸后的變化，讓學生感受熱的傳遞過程，學習內容指向熱以不同方式傳遞；最后，從導熱性能角度對不同材料制成的物體進行比較，同時明確保溫的原則是盡量減少熱量損失，學習內容指向熱的不同傳遞速度。最后在以上具體概念的聚合下，歸納出更上層的概念：熱量可以從一個物體轉移到另一個物體，且熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體，這些最終共同支撐起一個更上位的科學概念一—熱是一種能量的形式。

每節課均以探究實驗引發學生思考，實驗后的研討環節至關重要，教師可適時予以點撥。例如，在實施“熱在金屬中的傳遞\"實驗后，教師可提出問題：“熱在金屬條中是怎樣傳遞的？在金屬片中又是怎樣傳遞的？兩者傳遞有什么相同點？如何將觀察到的現象轉化為科學語言？”引導學生回顧實驗過程中感溫油墨的顏色變化情況，顏色變化代表溫度變化，溫度變化則代表熱量變化，從而總結出熱量的變化及傳遞情況。通過探究熱在金屬中的傳遞過程，最終深化對\"熱是一種能量\"這一概念的理解。

三、關注大概念，促進進階內化

學習進階是基于教學理論、實證研究與教學經驗提出的，針對學生特定年級認知發展的學業要求。隨著學生年齡增長，學習內容在學業范圍和深度上呈現由淺入深、循序漸進的特點。在小學科學課程中，許多大概念貫穿多個年級段課程，并在不斷深化的過程中促進學生的理解，這也契合學生核心素養的發展進程。經過一個進階、連貫的學習過程，學生通過觀察、傾聽、思考以及實踐驗證，不斷深化對原理的領悟，推動大概念的發展。

例如，前文提及“材料\"單元所指向的大概念，學生在一年級時接觸水、空氣等具體的\"物體”;到二年級“材料”單元，則進一步細化物體的結構和功能，使學生理解不同“材料\"具有不同功能，且能被加工成不同物體，這也為高年級學習\"物質\"相關內容奠定了基礎。

小學科學課程中的\"溶解\"是一個較為抽象的概念。在2022版新課標\"2.物質的變化與化學反應\"這一大概念下，針對 _1～2 年級的內容要求為：知道有些物質能溶解在水中，有些物質很難溶解在水中。課堂上，教師要求學生觀察并描述物質在水中的溶解現象，同時判斷物體是否能溶解于水。一年級開展\"它們去哪里了\"\"鹽、紅糖、小石子放人水中的變化\"等活動后，教師提問“鹽和紅糖真的消失了嗎？\"引發學生思考，并引導他們尋找證據進行解釋。起初，有學生認為它們在水中看不見了，就是消失了。但經過深人思考，學生會發現，鹽水和紅糖水有味道，這就說明它們并未消失。鹽或紅糖放入水中，是分散在水里，慢慢變得“看不見”了，這便是溶解現象，它們只是以一種“看不見\"的形式存在于水中。在此過程中，學生需進行思考辨析，初步構建\"溶解\"的概念。

在 3～4 年級的科學課程中，學生需認識物質在一定量水中的溶解程度，這是對“溶解\"概念的深入理解與探索。教材設計了“水能溶解多少物質”“加快溶解\"兩節課，助力學生更深入地理解“顆粒分散在水中”這一動態過程。在《混合與分離》一課中，學生認識到食鹽溶解于水的變化是可逆的。學完本課后，教師可讓學生嘗試用自己的語言描述食鹽溶解、過濾、蒸發的過程，以此表達對“溶解\"這一概念的理解。

四、立足大概念，化寬度為深度

科學教育的目標在于，通過一系列探究與實踐活動，促使學生習得更深層次的知識，減少過多不相關內容的廣度。為此，教師需深入挖掘承載大概念的知識內容，精心設計相應的探究目標與任務，厘清深度知識鏈條，推動學生開展深度學習，對那些不相關的知識廣度以及純記憶性的邊緣知識，應適當予以刪減。

例如，四年級下冊第三單元\"巖石與土壤\"單元，指向“10.地球系統\"這一核心概念。在 _1～2 年級，學生已了解到土壤為眾多動植物提供了生存場所。而本單元則聚焦于對巖石和土壤進行深層次觀察，并構建巖石與土壤之間的關聯。不少小學科學教師對本單元教學存在畏難情緒，常抱怨自身對巖石缺乏了解、難以識別，不知如何引導學生學習。實際上，本單元關于常見巖石和常見礦物的識別，是基于科學觀察方法的學習過程，并非重點考查學生對巖石和礦物的識別能力，學生僅需對常見巖石礦物有一定了解即可。不過，課標對土壤的要求相對“嚴格”，明確提出“10.3.4知道土壤的主要成分，觀察并描述沙質土、黏質土、壤土”。學生需通過對土壤樣品進行觀察、揉捏、沉降及研究等操作，分析土壤的組成成分，了解不同土壤之間的差異及其特點，并能舉例說明不同土壤適宜生長的植物。

由此可見，本單元的深度學習應圍繞土壤展開，巖石和礦物的識別屬于單元的廣度內容?？茖W研究的宗旨在于助力學生更好地描述和解釋自然現象，對巖石與礦物的識別，可視為本單元的一個趣味拓展，旨在增加學生學習興趣、培養自然觀察愛好，進而引導學生將巖石和土壤與地球系統聯系起來。

五、聯結大概念，形成跨學科概念

2022版科學課程標準提出了13個核心概念，同時明確界定了4個跨學科概念：物質與能量、系統與模型、結構與功能、穩定與變化。多個學科核心概念相互聯結，最終指向跨學科概念。

教科版五年級下冊\"環境與我們\"這一單元綜合性極強，指向“人類活動與環境\"這一核心概念，其背后更關聯著“系統與模型”“穩定與變化\"這兩個跨學科概念。在教學過程中，教師可先引導學生了解地球的珍貴與獨特，以及其面臨的環境問題，以此喚起學生對環境問題的關注。隨后，帶領學生聚焦本單元，學習水污染、垃圾污染、能源危機等與生活緊密相關的環境問題，幫助學生樹立環境保護意識，這也緊扣“人類活動與環境\"這一大概念。

最后一課《分析一個實際的環境問題》，以某城市的湖水環境問題為例，讓學生理解環境問題的復雜性。同時，引導學生從不同職業、不同群體的視角進行思考，培養其生態平衡的系統思維，建立“系統與模型\"跨學科概念，使學生感受生態平衡背后所涉及的城市生態、經濟、法律、人文、責任等諸多因素形成的復雜關系。此外，學完本單元后，教師應引導學生關注社會、關心環境問題，促使學生能夠綜合分析、判斷和評價各類環境問題。

六、結語

小學科學教學應摒棄知識碎片化與堆砌式的教學方式，凸顯大概念的引領作用。在人類的知識結構體系中，最底層為事實，事實之上是統攝性較低的具體概念。大概念是高于具體概念、具備較強解釋力的概念，而在大概念之上，還存在跨學科概念，甚至還有統攝其他所有知識的哲學觀點。在實際生活與學習中，人們運用最為頻繁的便是借助大概念來解釋自然現象和諸多事實。因此，理解大概念知識是形成學科素養的關鍵環節。

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