以大概念为核心的科学课单元整体学习设计

孙静妮

要改变学生学习中存在的“散、低、浅”的现状，实现教学设计与素养目标的有效对接，老师必须提升教学设计的站位，形成完整的从关注单一的知识点、课时转变到“大单元”的设计。科学教材已经是以主题的形式呈现单元的，那这里强调的单元与教材中的单元有区别吗？崔允漷教授指出，教科书中的教材内容单元与学习单元最突出的区别在于，前者表现为一个单元通常是一个主题下几篇课文，且无一个完整的“大任务”驱动，没有将素养目标、课时、情境、任务、知识点等要素，按照某种需求和规范组织起来，形成一种有结构的整体。确切地说，那只是内容单位，而不是学习单位。那老师如何依据学科核心素养进行大单元的学习设计呢？

概念是儿童建构更复杂能力的基石。在小学科学中，围绕“科学大概念”来组织教育，可使学生的知识结构和认知结构得到系统性建构，有助于学生对科学的理解以及正确科学本质观的形成，从而推动学生核心素养的持续发展。可见，大概念是使课程知识（内容）向核心素养（目标）转化的中介，以大概念为核心开展单元整体学习设计，能突破“只见树木不见森林”的课时思维。通过系统化、结构化和联结性的“完整的学习历程”，帮助学生建立一个对世界的完整理解。二年级下册“它们是用什么做的”单元，以“材料具有一定的性能”为核心概念，以“辨别生活中常见的材料”为主要任务，关注人类对自然资源的发掘和利用。作为学生系统认识材料的起始单元，应该如何以大概念为核心进行完整的单元学习设计，深化“世界是物质的”科学思想呢？

一、厘清科学概念，围绕大概念建构知识体系

以大概念的理念来进行科学教育，首先要对照课程标准，厘清科学概念，确定教学目标与发展大概念之间的联系。通过构建层级化的概念体系“见树见林”，帮助学生形成科学的认知结构，引导学生的理解沿着概念抽象程度不断提升的方向发展。具体来说，就是老师要弄清楚三个问题：这个教学目标指向哪一个大概念？在基础教育阶段，学生对这个大概念的理解是如何发展的？这个概念从小到大的结构体系是怎样的？对每一节课来说，老师还需要对大概念进行细化，将上位的大概念和核心概念拆分成一系列较为具体的概念。

“它们是用什么做的”单元内容隶属物质科学领域，物质、材料和物体是物质科学领域最基本的三个概念。物体是具象化了的物质（肉眼可见的形式）;材料是功能化了的物质（具有特殊的性能）;物体是由材料制成。这三个概念的抽象性是逐渐增加的。低年级学生对于“物质”这个概念的认识有很大的局限，需要借助“物体”“材料”等更直观的概念。同时，相比于物体，材料这个对象对学生而言更抽象，必须剥离物体的外在形状、颜色等属性，才能认识构成物体的材料。所以，小学阶段学生对“物质”认识过程是从认识物体的特征开始，逐渐发展为认识构成物体的材料，再到认识构成材料的物质。

站在大概念的高度梳理和审视“它们是用什么做的”单元中的若干概念，我们可以建构如图1所示的层级结构。最底层是丰富的科学事实，这些具体知识和现象是学生建立科学概念的基础，表现为课堂活动中的特定发现。具体概念，是学生在直接经验基础上形成的概括性认识，通常在教学用书的目标中明确列出来。核心概念，位于具体概念之上，是对学科本质的认识。科学课程标准中提出了18个核心概念，在物质科学领域、生命科学领域、地球与宇宙科学领域及技术与工程领域具有统领和迁移的作用。跨学科主题，是建立在核心概念之上的层级结构，具有跨学科界限的共通性，帮助学生把不同学科中相关联的知识组织成科学连贯的整体认识。最顶层是科学普遍性原理背后渗透的哲学观点，体现某种哲学思维。从图中可以看出，从“小概念”到“大概念”，是一个金字塔式的结构，体现科学概念由小到大、由详细到概括、由具体到抽象的发展过程。通过这样概念体系的梳理和建构，我们可以精准地把握学生应该学什么和学到什么程度。

二、选准基本问題，围绕大概念架构单元内容

围绕科学大概念来组织教学，需要用一个更高层次的、指向和突出大概念的问题统领单元整体学习。这个问题通常具有根本性、综合性、生活性和统摄性，更多关注学习目标与大概念之间的联系，能促进单元内容的深刻理解，激发知识间的迁移和运用。格兰特·威金斯和杰伊·麦克泰格把这个问题称为“基本问题”，把它比作打开学生理解之门的“钥匙”。这个基本问题，应该是“活”的，指向和突出大概念的。它会带来持续的质疑、反思和洞察。这个基本问题，有助于明确和突出教学重点，老师可以用它来架构学习目标，用于展现学习内容间的重要思想和逻辑。这个基本问题，能打开学生的理解之门，能帮助学生建立起知识间的联结，并做好以有意义的方式迁移所学的准备，真正实现深度理解。

在科学教材中，有很多单元是以问题作为单元名称的。这些问题能作为单元的基本问题吗？比如，这个单元的主题是“它们是用什么做的”，它能用来建构单元学习吗？可以看出，这个问题指向的是辨别材料，以陈述性知识为主，并不是一个合适的问题。这个单元的主旨在于，引导学生从“材料”的角度认识物质世界，而不仅仅是识记材料和具体特性。那为什么我们要以另一种视角去理解周围的世界呢？材料对我们意味着什么？

深入思考可以发现，每一种材料都可以用很多形容词来描述，这与材料的特性和用途密不可分。而研读神奇物质背后的科学故事，能帮助学生读懂每个人与物质世界之间千丝万缕的关系。因此，探讨“材料对我们意味着什么”，从更广的视角探索材料的价值。这有助于学生懂得材料是如何展现人的需求与渴望，理解“人类的文明史就是材料的进化史”，从而真正认识物质世界的核心和本质。不仅如此，关于材料的价值问题，是值得在整个单元或更长的教学中反复提问的，能激发学生持续的思考、讨论和探究。在确定单元基本问题的基础上，我们可以用“它们用什么做的？”“为什么用这种材料？”“还有更好的材料吗？”三个专题问题来解构材料的价值问题。这些与基本问题契合度高、序列性强的专题问题，引导学生从关注物体的特征到关注材料的特性;从学会科学地描述材料的特性和对物品分类，到了解人们如何根据需求选择不同特性的材料;从认识优化和改变物质性能创造新材料，到理解物品会随着材料的发展发生不断演变。在这样一组结构化问题集的引导下，学生的思维逐步走向深入，对“材料”的认识和理解更加深刻。

以大概念为核心推进深度学习，老师必须警惕任务的碎片化问题，对学习任务进一步结构化，引导学生在解决“结构化”任务的过程中持续理解。任务结构化，是指学习任务在指向大概念的同时，使任务与任务之间、任务的内部诸要素之间存在一种关联的逻辑关系，形成一个意义上互为联系的“任务结构”。使这种“学习任务结构”成为呈现知识结构的一种形式，以引发学生在解决系列任务的过程中，透过任务结构探究知识结构，引导学生在解决结构化任务的过程中，将对大概念的“理解”结构化。设计单元学习任务时还要注意，要依据课程标准，分析编者意图，读懂隐含在课本中的重要思想和逻辑。在用好教材的同时，又不囿于教材。基于学情对教材进行优化和重构，但不是将原有各课的学习任务简单删减或整合，而是围绕大概念和单元基本问题，设计递进式的任务链，由浅入深规划进阶路径。

“它們是用什么做的”单元由《认识常见材料》《各种各样的杯子》《神奇的新材料》三课组成，按照先常规后特殊的顺序展开。第一课《认识常见材料》是对材料的总体认识，辨认常见材料及认识这些材料的基本特点;第二课《各种各样的杯子》是通过杯子这一具体的物品，更深入地理解材料的不同特点，及针对材料特点改善物品性能;第三课《神奇的新材料》重点感受新材料给人类生活带来的便利，激发学生对新材料的兴趣。从分析可以看出，课与课之间的关联性还不够强，学习任务间缺乏内在发展线索，学生建立“材料”的整体认识是有困难的。基于“大单元”这一设计思维，可以将单元学习任务调整为如图3所示，搭建“辨别和分类—性能与应用—改造和创新”这样由易到难的三级学习进阶，从在真实的生活中观察、识别和比较材料，到对材料性能的运用及基于需求进行加工和改造，从偏重机械记忆、浅层理解和简单应用的低阶思维活动，发展到侧重分析评价、理性思辨、问题解决和设计创造等相对复杂的高阶思维活动，实现从浅层学习走向深度学习。

学科核心素养呼唤大单元教学设计，以大概念为核心展开的单元整体学习设计，要找到核心素养、学科大概念、课程标准与单元教学目标之间的对接点，然后通过基本问题来明确包含在其中的大概念和核心任务，并将其结构化为彼此关联又进阶的任务链，让学生在有意思、有意义的活动中“见树见林”，激发和推动学生自主学习、自主探究、自主建构，进而落实学科核心素养，实现学生全面、立体的发展。

【本文为江苏省中小学教学研究第十三期立项课题“指向‘意义理解的小学科学教学设计研究”（编号2019JK13-L050）阶段性研究成果】