原標(biāo)題：大概念教學(xué)：讓學(xué)生像科學(xué)家一樣思考——讀《以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育》*

點(diǎn)擊標(biāo)題下「第一教育專業(yè)圈」可快速關(guān)注

[本書(shū)及作者簡(jiǎn)介]

《以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育》是《科學(xué)教育的原則和大概念》一書(shū)的后續(xù)之作。本書(shū)更為詳細(xì)地?cái)⑹隽艘源蟾拍罾碚搧?lái)進(jìn)行教學(xué)的理由和做法，以及這樣做對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)法、學(xué)生測(cè)評(píng)和教師教育帶來(lái)的影響。該書(shū)在出版后受到了國(guó)際教育界和科學(xué)界的廣泛關(guān)注，與《科學(xué)教育的原則和大概念》一樣，該書(shū)的多種語(yǔ)言譯本也已經(jīng)陸續(xù)出版。

當(dāng)前大概念正在日益為人們所關(guān)注，因?yàn)閷W(xué)者們普遍意識(shí)到大概念是素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要抓手，而大概念的提取是目前學(xué)者和教師遇到的最大問(wèn)題?？茖W(xué)教育顯然在大概念教學(xué)上比其他學(xué)科先行了一步，一群對(duì)科學(xué)教育滿懷熱情的科學(xué)家、教育家先后兩次相聚于羅蒙湖邊，碰撞、迸發(fā)出智慧的火花，提煉出科學(xué)教育的14個(gè)大概念，指出了以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育的路徑和方法，《科學(xué)教育的原則和大概念》和《以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育》這兩本書(shū)正是會(huì)議成果的結(jié)晶。

概念的大小

大概念多大才合適？我們確定的科學(xué)知識(shí)的大概念，能夠?qū)ψ匀唤缫欢ǚ秶鷥?nèi)的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和預(yù)測(cè)。一般說(shuō)來(lái)，用于解釋的概念可以有不同的大小。因?yàn)?，任何?duì)較少現(xiàn)象適用的概念，都會(huì)聯(lián)系到一個(gè)適用于數(shù)量更多現(xiàn)象的較大概念，以此類推，較大的概念又可以歸入一個(gè)更大的、更廣泛的概念。在理論上，這種將概念連接在一起而形成較大概念的過(guò)程，可以一直延續(xù)下去，直到歸納成數(shù)目很少的幾個(gè)頂層概念，甚至可以用一個(gè)概念解釋所有的事物。這樣的一些概念，必然是高度抽象的，并和實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)相去甚遠(yuǎn)，在解釋一些經(jīng)驗(yàn)時(shí)，它們不如那些與實(shí)際事件和現(xiàn)象聯(lián)系更為明顯的概念有用。這些頂層概念不是通常所說(shuō)的交叉學(xué)科的概念，它不僅是跨越了不同課程學(xué)科的邊界，而且完全模糊了學(xué)科的邊界，稱其為跨學(xué)科的概念更為適當(dāng)。這類概念包括系統(tǒng)、對(duì)稱、因果關(guān)系、結(jié)構(gòu)與功能以及模式等。我們決定將大概念放在交叉學(xué)科的水平，低于跨學(xué)科的頂層概念。

——摘自《以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育》，第15頁(yè)

人們發(fā)現(xiàn)學(xué)校的科學(xué)和真實(shí)的科學(xué)之間存在著巨大的鴻溝?？茖W(xué)領(lǐng)域的變化用日新月異來(lái)形容毫不為過(guò)，知識(shí)的保質(zhì)期正在大大縮短。換言之，匯編進(jìn)教材里的專家結(jié)論正在迅速過(guò)時(shí)，如何才能在這樣一個(gè)知識(shí)不斷更新的時(shí)代，保證學(xué)生學(xué)的東西在幾年后，甚至十幾年后依然是有用的，那就不僅要教學(xué)生專家結(jié)論，還要滲透專家思維。大概念是一個(gè)很好的抓手，能夠打通科學(xué)教育與科學(xué)研究。與會(huì)者明確了科學(xué)教育的目的，他們認(rèn)為科學(xué)教育的目的有三個(gè)：一是理解有關(guān)科學(xué)的大概念，包括科學(xué)知識(shí)的大概念和有關(guān)科學(xué)本身及其應(yīng)用有關(guān)的大概念；二是收集和運(yùn)用實(shí)證的能力；三是科學(xué)的態(tài)度和傾向。而大概念的理解過(guò)程往往就是科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)的過(guò)程。

大概念的最大特性就是具有普遍的解釋力，當(dāng)然這個(gè)普遍是相對(duì)的，這也就是書(shū)中所提的大概念多大才合適？問(wèn)題所關(guān)心的。如果我們以具體為底，抽象為頂拉一個(gè)巨網(wǎng)，概念就在其中。我們知道概念其實(shí)就是對(duì)具體事物共性的抽象，而大概念就是程度比較高的抽象，越大的概念，它的普遍性越高，可解釋和可應(yīng)用的現(xiàn)象越多，同時(shí)也就離具體事物越遠(yuǎn)。因此，大概念的頂端一定是跨學(xué)科的，比如系統(tǒng)、對(duì)稱、因果、結(jié)構(gòu)、功能以及模式等，這些大概念適用于各種學(xué)科和各種現(xiàn)象，具有最普遍的解釋力，但同時(shí)這些大概念也遠(yuǎn)離具體的現(xiàn)實(shí)世界，過(guò)于抽象。因此，溫·哈倫等學(xué)者將大概念定義在交叉學(xué)科的層面，這里所說(shuō)的交叉學(xué)科，就是指仍然有學(xué)科的界限，但學(xué)科之間可以相互交流和融通，而跨學(xué)科則已經(jīng)沒(méi)有學(xué)科。因此，書(shū)中談到的大概念仍然主要在科學(xué)學(xué)科領(lǐng)域，但立足于未來(lái)現(xiàn)實(shí)世界的需要，考慮到了與其他學(xué)科（比如技術(shù)和工程）之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)際上因?yàn)榇蟾拍钍潜容^高層次的概念，它往往會(huì)橫跨多個(gè)領(lǐng)域。

如前所述，大概念是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)既有縱向的層級(jí)，也有橫向的關(guān)聯(lián)。書(shū)中明確區(qū)分了小概念與大概念：小概念是適用范圍比較小的，比如蚯蚓能很好地適應(yīng)在泥土中生活就是小概念；大概念是適用范圍比較大的，比如與剛才那個(gè)小概念相對(duì)應(yīng)的大概念就是生物體需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)期的進(jìn)化形成在特定條件下的功能。選擇大概念的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)如下：一是普遍性，是指能夠解釋較大范圍的物體、事件和現(xiàn)象；二是全局性，是指能影響較大范圍的人群，是比較重要的問(wèn)題；三是相關(guān)性，是指與人們的生活息息相關(guān)；四是文化性，是指具有文化上的意義，符合人類科學(xué)探索的邏輯，可以融入科學(xué)史。

根據(jù)以上四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)者們最終得出了14個(gè)大概念，其中有10個(gè)屬于科學(xué)知識(shí)的大概念。1.宇宙中所有的物質(zhì)都是由很小的微粒構(gòu)成的；2.物體可以對(duì)一定距離以外的物體產(chǎn)生作用；3.改變一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要有力作用于其上；4.在宇宙中能量的總量是不變的，但是在某種事件發(fā)生的過(guò)程中，能量會(huì)從一種儲(chǔ)存形式轉(zhuǎn)化成另一種儲(chǔ)存形式；5.地球的構(gòu)造和它的大氣圈以及在其中發(fā)生的過(guò)程，影響著地球表面的狀況和氣候；6.宇宙中存在著數(shù)量極大的星系，我們所在的太陽(yáng)系只是其中一個(gè)星系——銀河系中很小的一部分；7.生物體以細(xì)胞為基礎(chǔ)構(gòu)成，并具有一定的生命周期；8.生物需要能量和物質(zhì)的供給，為此它們經(jīng)常需要依賴于其他生物或與其他生物競(jìng)爭(zhēng)；9.生物體的遺傳信息會(huì)一代代地傳遞下去；10.生物的多樣性、存活和滅絕都是進(jìn)化的結(jié)果。另外還有4個(gè)屬于科學(xué)本身的大概念。1.科學(xué)是究其所以，或是發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象的原因；2.科學(xué)上的解釋、理論和模型都是在特定的時(shí)期內(nèi)與可獲得的實(shí)證最為吻合的；3.將科學(xué)研究中得到的知識(shí)運(yùn)用于工程和技術(shù)，以創(chuàng)造服務(wù)于人類的產(chǎn)品；4.科學(xué)的運(yùn)用常常會(huì)對(duì)倫理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和政治產(chǎn)生影響。

發(fā)展大概念的進(jìn)程

對(duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)的個(gè)體來(lái)說(shuō)，從最初基于他們先前經(jīng)驗(yàn)而形成的特定想法，進(jìn)展到能夠解釋較大范圍有關(guān)現(xiàn)象、更為有用的概念，都有一個(gè)進(jìn)展的過(guò)程。如何描述這一進(jìn)展過(guò)程呢？我們找到了三種主要的概念進(jìn)展模式，它們以不同的方式達(dá)到課程框架中設(shè)置的學(xué)習(xí)目標(biāo)。第一種是以爬梯子的形式比喻進(jìn)展的過(guò)程，應(yīng)用得最為廣泛。在這種進(jìn)程中，必須完成每一步，后一步才能著手開(kāi)始。這種方法容易給出一種固定的線性發(fā)展印象，進(jìn)展過(guò)程好像被看作是一系列可分離的不同階段。第二種模式只對(duì)最終要求給出描述，允許用不同的方法，就像拼圖游戲中使用的小碎片，可以用任何順序拼在一起。這種模式的缺點(diǎn)是在決定適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)項(xiàng)目時(shí)，提供給教師和課程研制者的指導(dǎo)過(guò)少。第三種模式是將總的目標(biāo)分解成幾條鏈。在每一條鏈里，概念隨著時(shí)間的推移逐步開(kāi)展，通過(guò)螺旋式發(fā)展課程來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)展。但是，在形成大概念進(jìn)程中，這種模式容易失去不同鏈條表達(dá)的概念之間的聯(lián)系。每一種模式都有優(yōu)點(diǎn)和不足之處。由于在學(xué)習(xí)不同的概念時(shí)，需要的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)和范圍不同，或許每一種模式都需要用到。

——摘自《以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育》，第21~22頁(yè)

大概念不是憑空出現(xiàn)的，而是從兒童已有的概念中發(fā)展而來(lái)的，人類從嬰兒開(kāi)始，就在不斷地建立各種概念。在早期嬰兒對(duì)世界的探索中，兩個(gè)概念的建立是重要的，即因果關(guān)系和客體恒常性。當(dāng)嬰兒發(fā)現(xiàn)一個(gè)行為總是伴隨著另一個(gè)行為產(chǎn)生，就會(huì)推導(dǎo)出因果關(guān)系。如書(shū)中所說(shuō)，概念的建立包含了兩種思維，即歸納式和演繹式。從具體的案例中概括出抽象的概念就是歸納式，而將抽象的概念運(yùn)用于具體的案例就是演繹式，這兩種思維方式在概念建立里常常也是融合使用的。

由此可見(jiàn)，概念是需要發(fā)展的，溫·哈倫等學(xué)者提出了三種概念進(jìn)展方式。一是爬梯式，是指將學(xué)習(xí)分成若干階段，這個(gè)階段可以指一個(gè)學(xué)期、一個(gè)學(xué)年或一個(gè)學(xué)段，每個(gè)階段都有相應(yīng)的目標(biāo)，但不一定都和大概念一致。因此，爬梯式的缺點(diǎn)就是可能要爬到頂點(diǎn)才能發(fā)現(xiàn)大概念，在爬梯時(shí)往往看不到終點(diǎn)。因此，爬梯的路線可能是曲折的。二是拼圖式，就像拼圖游戲一樣，每一塊碎片上實(shí)際上都包含了整體的信息，這種整體的信息就是指大概念，在大概念的引導(dǎo)下，可以有效地組織各種在學(xué)校獲得的經(jīng)驗(yàn)以及在校外獲得的經(jīng)驗(yàn)。但是，拼圖式的缺點(diǎn)在于比較靈活多變，導(dǎo)致很難為教師提供確定的指導(dǎo)。三是螺旋式，是指將同一內(nèi)容可以反復(fù)學(xué)習(xí)，只不過(guò)每一次的難度和復(fù)雜度都在不斷增加。螺旋式的缺點(diǎn)和爬梯式一樣，往往因?yàn)闇p低難度而忽視了大概念的教學(xué)，從而和后面的學(xué)習(xí)脫節(jié)。三種概念進(jìn)展方式都各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此在概念成長(zhǎng)的過(guò)程中，這三種進(jìn)展方式常常都要用到。比如，當(dāng)學(xué)生在不同背景下遇到的同一種現(xiàn)象需要用拼圖式，用大概念統(tǒng)合各種現(xiàn)象。當(dāng)學(xué)生的想法受到局限時(shí)，需要用螺旋式拓展他們的經(jīng)驗(yàn)，使他們能拓寬自己的思路。而當(dāng)學(xué)生的想法比較固化，只接受與自己概念相同的案例時(shí)，則需要用爬梯式，引入相應(yīng)更加上位的概念。

用大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育

如果教學(xué)法并不與形成大概念的需要進(jìn)行銜接，只是建議教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該專注于大概念是沒(méi)有用的。如果存在的是過(guò)于權(quán)威的總結(jié)性評(píng)測(cè)系統(tǒng)，或是教材內(nèi)容過(guò)于臃腫，那么主張基于探究的教學(xué)也不會(huì)有效。如果教學(xué)中沒(méi)有反思的時(shí)間和創(chuàng)新的空間，不可能期望能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)繼續(xù)學(xué)習(xí)的責(zé)任心。如果課程的內(nèi)容被認(rèn)為遠(yuǎn)離學(xué)生的興趣和體驗(yàn)，也不可能期望他們對(duì)科學(xué)持有積極的態(tài)度。

——摘自《以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育》，第38~39頁(yè)

溫·哈倫等學(xué)者認(rèn)為用大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育，首先要確立課程內(nèi)容 教學(xué)法 評(píng)測(cè)的關(guān)聯(lián)體系，也就是說(shuō)，三者要協(xié)調(diào)一致，才能將大概念真正貫徹到學(xué)習(xí)中去。首先，課程內(nèi)容要與真實(shí)世界相連接，可以引入世界面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，既能讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的意義，又能激活日常生活中的具體經(jīng)驗(yàn)，對(duì)理解大概念十分有幫助。但同時(shí)，真實(shí)世界的問(wèn)題往往過(guò)于龐雜和交錯(cuò)，會(huì)讓學(xué)生感覺(jué)迷惑，無(wú)從下手，因此，也需要根據(jù)大概念甄別真實(shí)場(chǎng)景的關(guān)鍵特征。課程內(nèi)容的組織可以參考前面提到的大概念發(fā)展進(jìn)階，根據(jù)不同的年齡逐步滲透大概念。其次，大概念理念下的教學(xué)就是要采用與學(xué)生年齡發(fā)展相適應(yīng)的方式，幫助他們理解大概念。大概念教學(xué)就是聯(lián)結(jié)的過(guò)程，這里既包括不斷聯(lián)結(jié)具體經(jīng)驗(yàn)與具體經(jīng)驗(yàn)，也包括聯(lián)結(jié)具體經(jīng)驗(yàn)和抽象概念。教學(xué)過(guò)程就好比一個(gè)造房子的過(guò)程，教師在心中是有房子的整體圖景的，所有的磚頭、鋼筋都是為造房而用的，這樣的教學(xué)才能幫助學(xué)生搭建起房子，而不是最后也是一堆散落一地的無(wú)用的磚塊。所以，值得一提的是，即使是面向5~7歲孩子的教學(xué)應(yīng)該也應(yīng)該是以大概念為指向的，只是要根據(jù)他們的年齡階段選擇合適的表達(dá)，但方向都是一致的。最后，在建構(gòu)大概念的過(guò)程中，形成性評(píng)測(cè)和總結(jié)性評(píng)測(cè)都十分重要，缺一不可。正因?yàn)榇蟾拍畹男纬墒怯须y度的，所以在過(guò)程中無(wú)論教師和學(xué)生都需要不斷得到反饋，調(diào)整自己的教學(xué)和學(xué)習(xí)，而形成性評(píng)測(cè)就起到這個(gè)作用。教師應(yīng)該在學(xué)習(xí)一開(kāi)始就告訴學(xué)生明確的目標(biāo)，然后和學(xué)生一起來(lái)收集過(guò)程中的學(xué)習(xí)證據(jù)，主要通過(guò)提問(wèn)的方式來(lái)評(píng)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而學(xué)生可以通過(guò)口頭、文字或畫(huà)圖的方式來(lái)作答。教師根據(jù)學(xué)習(xí)證據(jù)來(lái)確定下一步的教學(xué)。而總結(jié)性評(píng)測(cè)的功能是對(duì)一個(gè)時(shí)期的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，總結(jié)性評(píng)測(cè)往往帶有對(duì)教師的教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)和考量的作用，教師會(huì)更加重視。溫·哈倫等學(xué)者再三強(qiáng)調(diào)，評(píng)測(cè)特別是總結(jié)性評(píng)測(cè)一定要和課程內(nèi)容和教學(xué)法相配套，否則很難落實(shí)大概念理念，總結(jié)性評(píng)測(cè)應(yīng)該不局限于書(shū)面評(píng)測(cè)，而用方式更多樣的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)來(lái)考量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 溫·哈倫. 科學(xué)教育的原則和大概念[M]. 北京:科學(xué)普及出版社,2011.

[2] 溫·哈倫. 以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育[M]. 北京:科學(xué)普及出版社,2016.

（本文作者系浙江大學(xué)教育學(xué)院課程與學(xué)習(xí)科學(xué)系 劉徽）

（本文刊載于《現(xiàn)代教學(xué)》2019年11A刊）返回搜狐，查看更多

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