指向大概念的小学科学单元教学设计路径

文∣汪鑫雯 何善亮

大概念(big ideas)也被译为大观念，是居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法；是对个别的事实和技能赋予意义和联结之概念、主题、问题。[1]2009年，哈伦等人编写了《科学教育的原则与大概念》，明确提出基础教育阶段应该学习的14个科学大概念。大概念与学科核心素养有着潜在关联，在学科核心素养落实中扮演重要角色，也要求从基于知识点或课时的教学设计转变为单元教学设计。指向大概念的单元教学设计究竟意味着什么？有什么价值？如何基于大概念进行单元教学设计？本文将结合笔者教学过程中自身思考和具体案例，探讨指向大概念的单元教学设计，希冀为教学实践提供一种思路或框架。

一、指向大概念的科学课单元教学设计价值

课时教学设计容易形成“只见树木不见森林”的局面，容易忽略能力和情感态度的培养，暴露出知识碎片化、能力难形成、素养不落地等问题。有意义的单元教学设计需要围绕大概念进行，而大概念视角使得单元教学从可能变为现实。[2]指向大概念教学设计有以下四方面的价值意义。

(一)大概念教学有助于学生把握整体，形成结构

大概念可以统摄、联系某一学科或跨学科的许多概念，有助于学生把握知识的整体，突破知识之间的壁垒，形成知识网络结构。

依据所适用的范围，大概念可分为学科大概念和跨学科大概念。学生学习了某一学科的基本概念后，可以进一步深入挖掘和思考，学会“像专家一样思考”，梳理、挖掘、理解相应的学科大概念。这些学科大概念就像是某片知识“森林”里最高最粗的一些“大树”，让学生对这片“森林”整体有了一定的见解，并且部分“大树”还可以划分到不同片区“森林”，加强不同片区“森林”的联系。通过一些共通的大概念打破知识壁垒，将知识连接成网，并且统摄了较广范围内的知识就形成了跨学科大概念。

指向大概念的单元教学设计，能够厘清学科知识之间的关系，让“大树”和“森林”都呈现在学生面前，让学生对知识的整体与局部更加理解，帮助学生理解知识之间的相互联系。打破“只见树木不见森林”的局限，而拥有“先有森林再有树木”“既有树木又有森林”的总体感。

(二)大概念教学有利于学生深入思考，深度理解

知识爆炸的时代，学生不需要死记硬背大量细枝末节的知识，而是需要学会深入思考。目前科学教育是“面向全体学生，立足素养发展”，《义务教育科学课程标准(2022年版)》指出要遵循“少而精”原则，聚焦学科核心概念。学校教学不应只追求知识的广度，也要考虑知识的深度。而大概念教学与这样的追求不谋而合，也符合“双减”要求，能减轻学生的学习负担。

学生对知识需要深入理解，而大概念与深度理解相伴相生。相较于学习大量的浅层知识，学生学习并掌握“少而精”的大概念，能够建立网状、层级的知识体系，能够更深入理解知识。这种理解是比较持久的，不易遗忘的，利于终身学习。作为教师，不应将教学侧重点放在教授“专家结论”上，而是应该教授学生“专家思维”，让学生能用“专家思维”理解知识。而大概念是专家思维的典型特征。

指向大概念的单元教学设计，追求“少而精”原则，克服了传统课堂中知识缺乏深入思考、深入理解的问题。将“专家思维”运用于学习之中，深入思考、深度理解，有利于学生的终身发展。

(三)大概念教学有助于学生灵活迁移，走向创新

大概念具有可迁移性，能够应用于纵向或横向的学科情境或真实情境中，迁移的目的是解决真实情境中的问题。面对结构不良、复杂多样的真实情境，大概念能帮助学生在庞大的知识“森林”中搜寻最重要的信息，灵活地将知识迁移至问题情境，提高学生应用所学知识解决真实问题的能力。

根据珀金斯、斯特恩等人创设的迁移四象限理论(如图1)，大概念的真实可迁移性属于“高通路迁移”，而创新也属于高通路型迁移[3]，迁移是创新思维形成的重要环节。因此，指向大概念的单元教学设计，为学生创新能力的培养提供了保障。

图1 迁移的四个象限

(四)大概念教学有助于学生形成积极态度，勇于担当责任

《义务教育科学课程标准(2022年版)》指出科学课程要有育人价值，其中包括态度责任。态度责任是在认识科学本质及规律，理解科学、技术、社会、环境之间关系的基础上，逐渐形成的科学态度与社会责任。由此可见新课标对情感态度教育的重视。但值得一提的是，人类情感态度的形成不是一蹴而就的，是复杂且内隐的，从具体行为态度到抽象信念形成，具有简单到复杂的分类层次。[4]情感态度与价值观的评测不像认知目标检测较易开展，需要从总体上进行把握。

大概念能让学生更好地理解科学、技术、社会与环境之间的关系，能够让学生从整体上认识世界，理解科学的本质及规律。让学生不盲目且理性看待同一事物，不局限且从正反两面、多个角度看待同一事物，帮助他们形成正确积极的科学态度和社会责任。此外，应用大概念单元教学可以从整体上制定相应情感态度与价值观的目标，协助教师更好地设计相应的教学活动。大单元概念教学改善了传统教学中教师对情感态度培养的忽略、不全面的问题，可以更好地培养学生形成科学态度与社会责任。

指向大概念的单元教学设计从知识、思维、能力和情感等多个层面考虑，着眼于学生的深度学习和终身发展。大概念教学能够让学生跳出局限视角，运用专家思维从整体视角深入地理解、记忆知识，快速把握核心知识，形成网络化知识结构，形成终身受益的学科观念，促进知识联结、迁移和应用，促进解决问题能力、创新能力的培养，进而促进核心素养的养成。

二、指向大概念的科学课单元教学设计路径

“逆向教学设计”模式是先把学习的预期结果设计出来，也就是先确定学习目标，再根据目标对评价方法进行设计，最后确定达到预期学习结果的具体教学活动和实施方法。[5]逆向教学设计是按照“目标—评价—教学”来进行，可以成为大概念单元教学的设计路径。

(一)阶段一：以大概念为核心，确定预期的单元学习目标

第一，教师需要研读新课程标准和教材的内容，梳理逻辑，并利用课程资源，确定学期的学习目标、单元数和单元主题。第二，教师可以结合学科核心素养的要求，思考学生应该知道什么、理解什么、做到什么，思考学生需要掌握什么大概念，从而提取学生需要理解掌握的大概念。第三，在提取、确定出相应的大概念的基础上，根据学生发展情况和实际情况，教师需要思考将哪些大概念分配于哪些单元主题之中，如何分配，并梳理大致的单元教学目标。第四，教师需要思考如何将大概念转换成大问题，将大问题分解成单元教学小问题；再由这些小问题促进学生对知识的理解，也就是将大概念落实于具体的单元之中。

邵朝友和崔允漷提出的核心素养、内容标准、学科素养为运用大概念设计教学方案提供了既有目标；就大概念的提取总结出比较系统的四点策略：寻找内容标准中一再出现的名词或者重要的短语，并将此作为大观念；通过追问方式确定大概念；以配对的方式产生大概念；用归纳的方式获得大观念。[6]此外，刘徽自上而下、自下而上提取总结了大概念提取的八条路径。[7]

(二)阶段二：以大概念为指向，设计合适的单元评价方式

为判断以大概念为核心的学习目标是否落实到位，学生对大概念是否能够理解、迁移和应用，教师需要设计指向大概念的单元教学评价方式。评价方式有很多，随堂测试、课堂提问、单元测试、作业等都在一定程度上能够检测学生获得相关知识的情况。但是大概念的学习不仅是知识的学习，还包括知识的深度理解、迁移和应用。所以，大概念的学习并不能只通过较常规的评价方式进行检测。

根据追求理解的教学设计(Ubd)理论，除了课堂提问、测试与作业等常规的评价方法外，教师还需要设计表现性任务。表现性任务是指通过模拟复杂的情境以检验学生知识与能力的任务。指向大概念的单元教学表现性任务的评价方法，更关注学生能否将所学知识和大概念教学迁移于不同情境，并解决结构不良的问题。所以，必须是真实情境和任务，才是真实学习，指向素养、指向大概念的学习。

麦克泰格认为真实性任务(表现性任务)应满足两个“符合”：符合世界的复杂性、符合学生的兴趣和经验。[8]真实性任务设计的六个要素(GRASPS)，即G(目标)、R(角色)、A(对象)、S(情境)、P(表现或产品)、S(标准)。教师可以依据六个要素设置一些表现性任务来检测学生大概念的掌握情况。

(三)阶段三：以大概念为中心，制定相应的单元教学活动

基于前两个阶段的思考和操作，第三个阶段就要对教学活动进行设计。需要注意的是，教学活动过程要与预期的学习目标及表现性评价相一致。大概念教学注重培养学生的能力，需要学生通过探究建构知识理解。在确定教学目标时，教师已经将大概念逐渐转换成大问题、单元教学小问题，接下来就需要运用这些小问题来组织活动。

在组织学习活动时，教师需要考虑表现性任务中，学生需要哪些经验、知识、工具和技能。学生只有掌握一定的基础经验、知识和技能，才能进行下一步的迁移运用。此外，制定教学活动后，还需要对课时进行合理安排，确保学生在适当的时间节点、有充足的时间来掌握相关的知识、方法和技能。

威金斯提出了大概念学习过程的七元素(WHERETO)，即W(方向与原因)、H(吸引与保持)、E(探索、体验、准备与使能)、R(反思、重审与修改)、E(评价)、T(定制)、O(组织)。这七要素构成的表格能简洁地呈现单元设计方法，可用于评价，也可用于与他人分享单元课程设计方案。

三、指向大概念的科学课单元教学设计案例

自主设计教学单元并运用于日常教学对于一线教师来说有一定的困难。基于实操性和现实因素，目前大多数教师都是基于当地的教材进行授课，笔者认为可以先尝试从已有的教材入手，尝试从每一单元的教学入手，结合单元内容和重要的知识点，由下而上整理出相应单元的大问题、大概念。基于教材进行大概念的单元教学设计适合教师日常教学。完全打乱教材结构，根据大概念进行单元教学设计并不是完全没有实操性，但此种方式更适合总复习阶段，帮助学生深入理解知识、把握知识。

(一)阶段一：以大概念为核心，确定预期的单元学习目标

浙教版科学八年级上册第三章“生命活动的调节”，这一单元共五节内容，分别为：植物生命活动的调节、人体的激素调节、神经调节、动物的行为、体温的控制。单元内容可以划分为两大块：植物生命活动的调节(第1节)和动物生命活动的调节(第2、3、4、5节)，可以统摄于生命活动的调节，主要内容是生物对环境的适应。通过对课程标准、教材等文本的思考，教师整合出该单元的大概念为“生物与环境”(如图2)。对此单元，教学的设计如表1所示。

图2 “生命活动的调节”的学习目标思考过程

该单元从“生物与环境”这一大概念出发，进行教学设计。“生物与环境”这一大概念可以分解为三个大问题：生物对环境的适应、生物对环境的影响、环境对生物的影响。在这一单元中，主要讲述了“生物对环境的适应”中“生命活动的调节”相关知识。教师根据单元课时内容，逐渐细化单元教学小问题，例如“植物的感应性现象”的学习目标为“知道向性运动和感性运动”“能够区分向性运动和感性运动”“能举例说明植物的感应性(如向水性、向光性等)，理解植物的感应性是植物生命活动的调节”“能够理解植物同动物一样，感受刺激并作出反应”。

(二)阶段二：以大概念为指向，设计合适的单元评价方式

根据UbD理论，单元设计中的评估方法除了课堂提问、测试与作业等常规评价方法外，还需要设计一些评价任务来检测学生相关知识的掌握情况。“生命活动的调节”单元的核心问题是生物对环境的适应，学生需要理解“植物或动物或多或少、或快或慢会对环境的刺激作出反应”，这使生物能更好地适应环境。同时学生也需要了解“多层次的调节使生物成为一个统一的整体”。此阶段教学活动如表2所示。

(三)阶段三：以大概念为中心，制定相应的单元教学活动

“生命活动的调节”立足于“生物与环境”这一大概念，将大概念逐渐转换成大问题、单元教学小问题，教师在教学时需要运用这些小问题来组织学习活动，大致教学活动如表3所示。

四、指向大概念的单元教学设计要点

单元教学设计要求教师能够系统地整合知识。指向大概念的单元教学设计围绕大概念对单元知识进行统摄，具有更强的目标导向和中心内核。指向大概念的单元教学设计有以下四个要点。

(一)基于大概念

基于大概念进行教学设计能够帮助教师更好地把握整体教学过程，教师能够从较广的视角将知识组建为一个统一的整体，这个整体具有单元目标、单元任务和单元活动。教师应基于教材已有单元内容，思考单元的大概念，指向这一单元大概念进行单元教学设计，此教学过程具有逻辑性和可操作性。

(二)深度理解

指向大概念的单元教学设计相较于传统教学设计而言，学生能用更系统的思维来进行学习，构建网状、层状的知识体系，提高知识迁移和应用能力，加强深度理解。

表1 “生命活动的调节”逆向单元设计的阶段一设计

表2 “生命活动的调节”逆向单元设计的阶段二设计

表3 “生命活动的调节”逆向单元设计的阶段三设计

(续表)

(三)以学习者为中心

指向大概念的单元教学关注学生核心素养，关注学生对大概念的理解和获得，关注学生知识迁移和运用能力，是以学习者为中心的教学。在教学中，课堂不仅仅有常规的评价方法，还有表现性任务。基于真实情境进行教学情境的创设，让学生乐意并能够联系、调动、应用已学的经验，解决不同情境的复杂问题，获得学习的满足感。但是需要注意的是，教师需要让学生从情境中提取出所需概念并应用，不能只停留于情境表面。

(四)体现教学创新性

指向大概念的单元教学设计对于教师的教学设计和教学实施有一定的创新性要求。在教学设计、教学实施的过程中，师生的角色不同于传统教学情境，教师需要摆脱传统教学模式的枷锁。该教学方法一定程度上可以促进教师的专业发展水平，促进教学改革。

指向大概念的单元教学设计实施的路径多样，可以不只局限于逆向教学设计的思路，还可以基于更多的单元设计理论进行实践，教师可以尝试其他方式来开展大概念的单元教学。