基于核心素養的學科大概念及其教學策略

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胡玉華.基于核心素養的學科大概念及其教學策略[J].基礎教育課程,2021(12):13-21.

在教學内容的選擇、組織和設計過程中以大概念為核心，是表淺學習向深度學習轉化的一個抓手，有助于促成知識向素養轉化。依據埃裡克森概念教學模式，筆者構建了圍繞大概念的學科教學策略：整體審視單元内容，明确本單元大概念，為思維過程指明方向；以大概念為統攝，構建具有邏輯内聚力的知識層級結構；通過問題與活動的設計，幫助學生建立大概念、重要概念、一般概念和事實之間的廣泛聯系，促進學生對大概念的深層理解；設計基于真實情境的評價方式，考察學生知識建構的情況和對大概念的深刻理解。

為了避免學生對科學内容知識的學習出現碎片化、隻記憶繁雜的事實和表象性概念、缺乏對知識的深層理解等表淺學習現象，國内外學者提出了大概念的教育主張，強調在教學内容的選擇、組織和設計過程中以大概念為核心，實現教學内容的“少而精”，這樣才有助于學生的深度學習，促成知識向素養的轉化。“什麼是大概念、大概念有什麼教學價值、如何圍繞大概念組織教學”成為教育工作者共同關注的熱點話題，也是一線教師必須面對和亟須解決的問題。

一、對大概念及其内涵的理解

英國教育專家溫·哈倫指出，科學教育絕不是學科事實和基本理論的簡單堆砌，而是實現一個向大概念逐漸趨近的過程，這樣才有利于學生解決與他們生活緊密相連的問題。2017年頒布、2020年修訂的普通高中各學科課程标準不約而同地提出“以大概念促進學科核心素養的落實”，強調教師在組織教學内容時要摒棄碎片化知識結論的堆砌，重視以大概念為統攝的知識結構化設計。可見，以大概念為核心開展各學科教育教學活動已成為當前教育的發展趨勢和熱點議題，也是各學科落實核心素養的重要途徑。

那麼，什麼是大概念？

“在科學教育中，要幫助學生建構整合各個信息片段的、具有邏輯内聚力的知識結構，并将各個片段彙集到上述的全信息結構之中，而這個結構體系的核心就是大概念”。

美國課程專家馬克·威森（Mark R Wilson）指出大概念居于學科知識領域的中心，具有普适的、持久的解釋力。它們是學科中各種概念、原理、規律建立内在聯系的根源。學生對大概念的理解應該随着認知能力和經驗的增長而逐級加深。梅查爾斯（Michaels S.）認為大概念是學科知識的主幹，是學生忘記了具體的學科内容後仍然能夠繼續新探索的知識。他強調大概念可以揭示知識之間的聯系并會随着學生年級的增長而被以更複雜的方式深入理解。

我國學者形象地将大概念比喻為細胞中的細胞核，從結構上看它位于細胞中心，外圍有細胞質和細胞膜；從功能上看它是生命活動的控制中心，控制着生物的生長、發育、遺傳、變異等全過程。大概念正如細胞核，位于學科知識結構的核心，統攝着學科的其他概念與事實。其他知識的學習逐漸向大概念趨近，最終實現對大概念的深度理解和掌握。

筆者認為，大概念是居于學科中心構成學科骨架的、能反映學科本質特征的概念。它不同于普通的科學概念，它是學科思想方法和學科理論體系的負載體，能揭示學科知識内容之間的普遍聯系并能反映學科本質。例如，生物學學科大概念“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”，不僅揭示了形态各異的生物體在結構和功能上的本質特征，還揭示了認識生物體結構及其生命活動的思維路徑；既是生物學學科知識，又反映了學科思想方法。

不難看出，大概念不同于一般的科學概念，它相當于學科知識的“聚合器”，能把不同的知識聚合起來，揭示知識之間的内在聯系。

大概念具有三個基本特性：一是思想方法性。大概念反映學科本質，本身就蘊含着學科的思想方法，是認識學科問題的一種視角和方法。例如，“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”這一大概念，反映的是自然界中形形色色的生命存在形式和生命活動現象的根本屬性、基本規律，不僅揭示了生命及其活動的本質特征，還為我們提供了分析生命現象的思路和視角。二是普适性。大概念是具有廣泛解釋力的概念，不僅可以用于解釋、理解現實生活和生産實際中遇到的各種學科問題，還可以對一些現象做出預測和推斷。例如，依據“生物體結構與功能相适應”這一大概念，當我們觀察到某動物的腳趾間長有蹼時，可以推測它生活在水中或濕地，而且還可以推測它會遊泳。三是統攝性。大概念是學科的骨架，可以統攝其他的學科概念和相關事實，使它們構成一個有機的整體。例如，“生物與其生存環境相适應”這一大概念，可以統攝種群、群落、生态系統、食物鍊、食物網等諸多概念，使其成為以大概念為核心的整體結構。

依據諾瓦克（Joseph D. Novak）概念地圖模型以及各學科的課程标準對大概念及重要概念的描述，筆者構建了大概念統攝下的知識層級結構圖（圖1）。該結構圖強調了知識不是概念與事實的簡單堆積，而是一個有機的整體，知識之間存在着不可裂割的相互連接。

該結構圖由四個層級組成，呈現了從事實開始，依次遞進，直至大概念的過程，層級越高，解釋力越強。

在這個層級結構中，事實是認識科學現象的基本起點，通過對相關事實的認知歸納概括出一般概念。這裡的事實包括了大量的具體的客觀事件（如洋蔥的表皮是由扁平狀的細胞構成的、人的口腔上皮細胞沒有細胞壁等）以及實驗數據結果（如洋蔥表皮細胞直徑約為50um、正常人體細胞含有23對染色體等）等，其特點為：（1）可通過直接的觀察測量獲取，（2）可被反複證明。

一般概念與事實直接連接，但概括性高于事實，需要對事實加以分析歸納，得出一個客觀的結論。例如，植物細胞具有細胞壁而動物細胞沒有細胞壁，大多數細胞都具有細胞膜、細胞質、細胞核等結構，等等。兩個或兩個以上的一般概念按照一定的邏輯關系連接在一起形成重要概念。重要概念具有更高的概括性，它不僅可以揭示一般概念之間的内在聯系，還具有一定的普适性和遷移應用價值，例如，“細胞是構成生物系結構的基本單位”這一重要概念，從結構角度闡釋了不同形态生命體的本質特征。由于重要概念更接近大概念，其解釋力比一般概念有更大的空間。大概念位于知識層級結構的最高層，埃裡克森（H.L.Erickon）将其稱為“概念聚合器”，它将相關的事實和不同層級的概念聚合為一個統一的整體，即将大量的知識聚合成少量的普适性的認識，這種普适性認識的解釋力和遷移價值會更高，學生一旦理解了大概念，不僅能解決新情境中的新問題，通過大概念的遷移應用，還能解釋與他們生活和生産實際密切相關的問題。這樣一來，學生不但減輕了學業負擔，不必再面面俱到地學習大量的表淺知識，而且提升了分析問題、解決問題的能力，這正是大概念受到國内外學者廣泛關注的原因所在，也是大概念的教學價值所在。

二、圍繞大概念組織教學的策略

大概念是表淺學習向深度學習轉化的一個抓手，國内外學者普遍認為，圍繞大概念組織教學是一種經濟且有效的教學方式；教學内容圍繞大概念展開，教學活動幫助學生建構大概念，有助于學生對學科内容的深度理解和遷移應用。

依據埃裡克森概念教學模式，筆者構建了圍繞大概念的教學設計程序和方法，由四個主要環節構成，具體如圖2所示。

（一）審視單元知識内容，明确學科大概念，把握教學核心

在審視單元知識内容時，我們首先要考慮的是，什麼知識是最有價值、最能轉化為素養的知識？圍繞大概念組織并開展教學活動，有助于學生對知識的深入理解和遷移應用，也有助于發展學生的學科核心素養。因此，單元知識中大概念是核心，教學應該直接指向大概念的形成。

但現實的教學中，僅僅停留在零散事實和孤立知識點記憶層面的表淺學習并不少見。這與部分教師對大概念的理解不到位、對教學核心把握不準确有直接關系。

1.案例分析

以生物學學科中的“細胞”概念教學設計（圖3）為例加以闡釋。

該教學盡管設計了學生的觀察體驗活動，也引導學生進行了比較分析，但教師基本的關注點在于讓學生記住植物細胞有哪些結構、動物細胞有哪些結構、各結構分别有什麼功能，最後讓學生死記硬背細胞的定義。這樣的教學沒有讓學生體驗到細胞（微觀）與生物體（宏觀）之間的聯系，學生隻記下了動植物細胞的組成、功能等零散的知識和細胞的定義，而沒有理解概念的本質（細胞的“單位”屬性），也就不能從生物體這個宏觀的視角去理解它的微觀本質。這樣的定義在學生的頭腦中隻有短暫的壽命，很快就會被遺忘， 不利于學科核心素養的提升。“科學教育需要圍繞涉及重要科學領域的有結構、有聯系的大概念來進行學習”。

2.教學改進

如果是圍繞大概念的教學，首先，要以“自然界中有多種多樣的生物，其結構的基本單位是什麼”為驅動性問題，引導學生通過類比活動感知細胞的存在，并認識到身邊的動物、植物以及人體本身都是由細胞構成的，從而認識到“各種各樣的生物體本質上有着共同的結構基礎，細胞是構成它們的基本單位”。其次，在此基礎上，使學生通過學習，了解“盡管組成不同生物體的細胞在形态上有所差别，但基本結構都包括了細胞膜、細胞質和細胞核三個部分，不同的部分具有不同的功能”。最後，提出問題“細胞能進行生命活動嗎？”引導學生認識“每一個細胞都相對獨立地生活着，是有生命的，正因為如此，生物體才表現出生命現象”，在宏觀現象與微觀本質之間建立起聯系。改進後的教學思路如圖4所示。

可見，圍繞大概念的教學并不是孤立地記憶概念定義，而是首先要明确本單元的大概念是什麼，然後自始至終都要以這個大概念為核心，讓學生認識概念的本質和概念間的聯系，促進對大概念的深層理解。

（二）以大概念為統攝，構建具有邏輯内聚力的知識層級結構

1.構建方法

首先，審視單元知識内容，明确這些知識之間存在怎樣的層級關系，并區分出不同知識在教學中的地位，即區分出本單元的大概念是什麼，這些大概念又可分解為哪些重要概念，支撐重要概念建構的一般概念和事實又有哪些。其次，以大概念為統攝，将單元知識内容按照内在邏輯關系建立起合理的連接。

2.案例分析

依照上述方法和圖1的模式，建構“細胞”單元的知識層級結構，具體如圖5所示。

以大概念“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”為統攝，把單元中各個層級的知識内容聚合成一個具有邏輯内聚力的整體，知識之間的普遍聯系被整體呈現出來。這種圍繞大概念建構的知識層級結構能夠把零散的事實、一般概念和重要概念等信息連接起來，并解釋它們之間的相互關系。擁有這樣的知識結構能使學生更易洞察事物的本質，也能把所學知識遷移應用到新情境中，從而真正促進素養的提升。

（三）通過驅動性問題與活動設計，促進學生對大概念的深層理解

在組織教學時，教師要引導學生自下而上地進行歸納概括，即從學科事實出發，去分析與之相對應的一般概念，一般概念又可彙入具有更大解釋力的重要概念，不同的重要概念相互關聯形成大概念。所以，整個教學過程就是向大概念逐級趨近的過程，重在幫助學生形成合理的知識結構以及分析、解決問題的視角與方法。

可采取以問題為驅動、精心設計多樣化活動的教學策略，促進學生對大概念的理解。例如，生物學學科中“空中飛行的動物”單元，教師圍繞大概念“生物體結構與其功能相适應”進行了如表1所示的問題與活動設計。

可見，圍繞大概念組織教學，其教學策略關注的不是具體知識的簡單記憶，而是通過設計與大概念相呼應、具有挑戰性的驅動性問題和學習活動，組織學生經曆觀察體驗、分析推理、抽象概括等思維過程，促進認知活動經驗的積累，提升分析和解決問題的能力，促進知識向素養轉化。

學生認識的發展是在系列問題的驅動下進行的，因此，問題系列既是教學中教師引導學生進行積極思維的手段，也是實現教學目标的策略。針對驅動性問題設計多種多樣的體驗性活動，引導學生通過觀察、比較、概括、遷移等思維活動，經曆“直觀（形成表象認識）—抽象（概括出本質特征、建構概念）—應用（解決、解釋問題）”的過程，将相關知識建立聯系，形成知識結構， 這樣的設計改變了以往以具體事實記憶為主的教學，使學生在解決問題的過程中提升了認識能力，逐步加深了對大概念的理解。

（四）設計基于真實情境的評價方式， 考查學生對大概念的深層理解

由于素養是學生面對真實、複雜情境時解決問題的能力和表現出的品格，因此基于真實情境的評價成為核心素養評價的主要形式。其特點為：（1）真實情境，（2）聚焦學科核心素養以及支撐該素養的大概念，（3）富有挑戰性的複雜任務。評價的形式可以是制作、項目、設計、課題、論文以及開放性測試題等。

例如，在考查學生對“生物進化”概念的理解時，教師設計了這樣的情境和問題：

現代馬的體形多為流線型，且可以快速奔跑。科學家找到了與現代馬相似的動物骨骼化石并認為它們可能是現代馬的祖先，表格中提供了三種化石和現代馬的資料。

問題1：表格中的什麼證據證明了現代馬是從其他三種動物随時間演化而來的？

問題2：要想證明現代馬是如何進化來的，科學家還需要做哪些研究？

問題3：下列關于進化論的四個描述，你認為哪一個最準确？

A.該理論不可信，因為不可能看到物種是怎樣進化來的

B.進化論隻适用于動物，不能應用于人類

C.進化論是迄今為止建立在廣泛觀察基礎上的科學理論

D.進化論是得到了科學實驗驗證的理論

從這個測試題可以看出，該評價不偏重于具體的、零散的知識再現，而是讓學生面對複雜的、富有挑戰性的任務，考查他們對概念的理解程度以及利用證據做出解釋的能力。要想解決問題，學生需要利用情境中的信息和學過的知識進行推理、論證，做出符合邏輯的回答。

同樣是評價學生對“生物進化”概念的理解，我們通常的做法如下。

判斷題：生物進化的觀點被廣泛接受，是因為有大量證據的支持。

填空題：按生物進化理論，生物的發展規律是：從（ ）到（ ），從（ ）到 （ ）。

兩種評價方式的差别顯而易見。我們通常的這種評價方式脫離了知識的生成和呈現情境，隻能考查學生是否“記住”，并不能反映學生對概念的理解程度和思維過程。

基于真實情境的評價方式給教學的提示就是要聚焦對概念的深刻理解和對學生應用知識解決問題能力的培養，而不是具體知識點的簡單記憶。隻有這樣才能讓具體知識的學習更好地服務于學生學科核心素養的提升。

綜上所述，學科知識是培養學科核心素養的基礎和載體，但需要考慮什麼樣的知識最有助于學生學科核心素養的形成。事實和一般概念的價值有限，要使其變得真正富有意義，就必須将其納入學科的知識結構中。以大概念為統攝，将事實、概念與學科中更具普适性的大概念建立關聯，形成知識層級結構，既能幫助學生從本質上理解學科知識，提升思維水平，又有助于學生将知識結構化，而這種結構化的知識是實現知識向素養轉化的關鍵。