指向大概念的科学探究教学设计

［摘 要］设计指向大概念的科学探究教学，教师要对大概念的丰富内涵进行详细解读，引导学生将学科的概念和知识点进行统合性处理，找到概念之间的联系，形成系统性的学科认知。在科学课堂中，教师要从大概念的应用视角出发展开教学，通过“精准定位教学，厘清概念逻辑”“组织实践活动，建立概念模型”“创新质疑评估，完善概念体系”等策略，帮助学生顺利建立系统性的概念认知，促进学生学科核心素养的提升。

［关键词］小学科学；大概念；科学探究；教学设计

［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2024）18-0074-03

大概念又称大观念，是心理学家提出的专业术语，是由诸多小概念串联而成的概念体系。将大概念教学机制引入科学课堂，教师要注意厘清概念逻辑、建立概念模型、完善概念体系，为学生提供更多实践探索的机会。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“科学新课标”）围绕物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等领域的特点，确立了18个主要概念，既为教师进行学科教学做好理论上的准备，又为学生进行统合性学习创造条件。这样将科学知识进行融合处理，不仅使学生的知识积累呈几何级数增长，还促进了学生综合能力的提升。

一、精准定位教学，厘清概念逻辑

科学中的大概念与我们平时接触的概念有联系，也有区别。大概念的“大”是指概念之间的联系更广泛，包括概念的系统建构等内容。因此，教师要深度研究科学教材，根据具体的教学内容创设问题情境，以有效调动学生概念学习的主动性。

1.研究教材内容

设计教学之前，教师要深入研究教材内容，关注教材内容的组织和整合，并结合科学新课标，明确教材前后知识之间的纵向和横向联系，提炼直击关键的核心问题，为学生顺利进行探究创造条件。科学课堂中，教师引导学生对教材涉及的概念进行统合性学习，能给学生的感官带来一定刺激，帮助学生顺利进行大概念的学习。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《光是怎样传播的》时，学生对光现象比较熟悉，知道光是沿直线传播的，这是本章节内容的核心概念。生活中有许多案例，如手电筒、车灯、激光笔等光束，都能够说明光是以直线的形式传播的；日食、月食、激光准直等现象，纵队看齐、射击瞄准等行为现象，也符合光是沿直线传播的原理。在教学时，教师可利用纸卡设计小孔成像的实验，使学生对光的直线传播的特点形成直观认知。在这个教学案例中，教师深入研究教学内容，对光沿直线传播的特点进行实验验证，这是典型的大概念教学设计，促使学生梳理生活认知，构建正确的学科概念。

2.创设问题情境

科学探索是在不断发现问题、解决问题的过程中实现探索目标的。在科学课堂中，学生是学习主体，教师根据具体的教学内容创设问题情境，引导学生围绕问题展开深入探索和分析讨论，能够激发学生强烈的探究欲望。学生在探索过程中会产生诸多问题，教师鼓励学生集中展示、讨论遇到的问题，这样能够创造探索的机会，对激活学生的学科思维有重要辅助作用。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《制作一个潜望镜》时，学生对制作类的学习任务有浓厚兴趣，教师出示潜望镜教具，让学生观察、操作后介绍潜望镜的构造，以及应用原理。学生纷纷尝试操作、探究潜望镜，亲身感受潜望镜的特点。教师让学生列举生活中应用潜望镜的例子，学生深入生活搜集相关信息，很快就有了不少收获。如观察火箭发射、观察海面情况、观察城市雨水分离系统等，都是运用潜望镜进行实地观察的经典案例。潜望镜的构造比较简单，是利用光在平面镜上的两次反射，呈现观察物象。教师指导学生画出潜望镜的构造图，对光的反射原理进行专业解读。学生积极展开思考和讨论，逐渐理解潜望镜的制造原理。在这个教学案例中，教师围绕平面镜反射概念设计制作潜望镜的任务，引导学生进行观察和制作。学生主动接受任务，将一些生活概念进行整合处理，自然形成大概念认知。

3.制造认知冲突

学生面对问题展开深入探究，既能在实践中不断深入理解所学的概念，夯实学科认知基础，又可以获得丰富的感知体验，提高探究能力和问题解决能力。因此，教师要对学生的认知基础有清晰判断和把握，根据教学内容制造认知冲突，以激发学生的探究兴趣，获得好的教学效果。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《地球的表面》时，教师引导学生深入生活展开实地观察，利用列表的形式展示地形特点，并猜测其形成的主要原因。学生对地球表面有观察经历，解读介绍地形特点没有什么问题，但在猜测形成原因时，由于认知存在短板，出现认知矛盾和偏差。在展评环节，教师鼓励学生大胆发言，利用已学的概念解读成因，并相互讨论和评价。由于制造了认知冲突，课堂讨论气氛逐渐形成，教师与学生一起研讨概念内涵，对地形的特点及其形成原因展开讨论，使学生的概念认知不断丰富起来。在这个教学案例中，教师针对学生的认知偏差展开教学设计，为学生提供了概念解读和讨论的机会，这无疑属于大概念教学范畴。

二、组织实践活动，建立概念模型

学生虽有概念学习的主观意识，但缺少概念融合和对接的能力，自然缺乏实践探索的主体性和能动性。因此，教师可组织学生开展实践活动，引导学生整合概念内容，系统构建概念模型，这对学生理解和掌握概念有重要的促进作用。

1.细化实践方案

实践探索环节，教师要关注学生思维的变化，既为科学探究提供重要证据，又为概念融合奠定基础。学生对科学学习的实践任务有浓厚兴趣，教师要细化实践方案的设计，对科学概念进行详细解读，提醒学生注意概念之间的联系；同时，要求学生直面概念应用学习的现实问题，提高学生解决问题的能力。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《风的作用》时，教师提出信息搜集任务：“风是最为常见的自然现象，在改变地表方面有一定作用。请大家根据已有的知识经验，展开信息搜集行动，说说风有哪些作用，并列出表格进行展示。”学生阅读教材内容后，借助网络查找信息，很快就获得海量信息：风可以发电，风可以传授花粉，风会刮倒树木、毁坏农田……教师要求学生搜集风的相关信息，这是对大概念教学的有效探索。在这个教学案例中，学生对风虽有直观认识，但这一认识是零散的，教师让学生归类风的作用，为学生系统认识风的作用创造了条件。

2.精选操作材料

开展科学实践活动需要详细的方案，也需要有充足的实验材料的支持。教师要对实验材料进行整合处理，为学生顺利展开实践探索做好准备。学生借助实验材料展开探究，自然要运用学科概念和相关知识，教师可适时给予提示和帮助，要求学生在操作中合理应用学科概念，为实践探索活动提供理论支持。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《水的作用》时，教师组织学生列举生活实例，介绍水的生活应用。“水是生命不可或缺的物质。”“水能够为万物带来生命的保障。”“水能够改变地貌。”“水能够发电。”……学生对水的应用最为熟悉，主动参与展评活动。教师出示实验任务：“降水能够改变地表形状，请大家自行成立实验团队，寻找实验材料，现场做关于水的实验，并解读实验原理。”学生对这样的实验任务有较高的兴趣，在教师下达任务后积极响应。学生开始设计实验方案，准备实验材料，将实验学习推向高潮。经过一番努力，学生的实验展示活动获得圆满成功。在这个教学案例中，学生能够主动寻找实验材料，提高了实验的成功率，熟悉了降水现象，深刻理解了所学的概念。

3.强化分段指导

在学科概念应用的过程中，教师要有分段指导的意识，在课前、课中、课后不同阶段，以大概念为引领，精心设计探索活动的各个环节，并将探索任务进行细化处理，以满足学生个性化的学习需求。学生的学力基础不在同一水平线上，教师要有针对性地设计指导方案，为不同的学生制订不同的目标，以有效提升探究活动的质量。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《制作钟摆》一课中的操作实验时，教师先介绍钟摆的快慢与摆绳的长度有关；再引导学生联想生活中见过的钟摆，使学生对钟摆的摆动规律有初步的感知；然后，提出制作钟摆的实验任务，让学生自行准备制作材料，成立制作团队，设计制作方案，讨论、总结制作钟摆的方法；最后，在学生进入制作环节后，深入学生群体之中，细致观察学生的表现，针对性地给出一些制作建议，确保每一组实验都能获得圆满成功。在这个教学案例中，学生利用钟摆方面的经验积累，在不断探索中总结制作方法，最终形成概念的系统性认知。

三、创新质疑评估，完善概念体系

学生在开展探究活动的过程中，难免会遇到一些现实困难。教师可组织学生开展质疑活动，让学生介绍探究体验和概念应用情况，特别是对概念应用中存在问题的讨论，能够提供评估、创新的机会，帮助学生顺利进入理论与实践相结合的环节。

1.设计反馈活动

学生形成完整的大概念体系需要一个过程。在探究实践中，教师要对学生的知识基础和认知能力做全面评估，引导学生积极参与讨论，并及时进行调整和反思，让学生在充分思考中建立概念体系。学生在实践过程中会获得一些概念解读和应用的体验，教师应鼓励学生进行个性评估活动，及时反馈探究情况，这对大概念体系的形成会产生积极影响，对全面提升学生的探索能力也有帮助。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《身体的运动》时，由于学生对身体运动系统和运动形式比较熟悉，教师在设计任务时要基于学生的学习实际。课堂上，教师先介绍身体运动系统，使学生明白骨骼、关节、肌肉是运动系统的重要组成部分，再讲解这些部分的相互配合，促使身体进入运动状态。然后，指导学生进行身体运动，让学生讲述自己的运动体验，交流运动对身体的好处。学生有丰富的运动经历，其感知体验鲜活。在教师的引导下，学生积极进行运动展示，介绍自己喜欢的运动项目，以及运动过程中骨骼、关节和肌肉的配合情况，而这关涉身体运动的诸多概念。最后，引导学生进入探索环节，运用一些生活概念进行运动感知，建立健康运动的大概念认知。

2.分层评价表现

课堂评价是学生进行深入探索的“加油站”。教师针对学生的实践探索设计分层评价方案，组织学生适时开展自我评价活动，对大概念应用现实做科学判断，对认知构建情况做科学分析，能为学生之后的探索奠定坚实的理论基础。学生客观存在个体差异，其探索表现和概念认知建构也存在诸多不同，教师对此要理性分析，及时提示学生，引导学生展开概念应用行动，促使学生在实践探索中成长大概念认知能力。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《心脏与血液》时，教师先介绍心脏的形态和功能、血液循环系统的组成和作用、心跳和脉搏的关系；再呈现示意图，让学生主动解读心脏跳动的特点，明白心脏是维持生命的重要器官，而体育锻炼可以强健心肌。在师生互动环节，教师对学生的个性表现给予针对性评价，肯定学生的良好表现。在这个教学过程中，教师不断渗透学科概念，引导学生主动展开梳理性学习，明确心脏和血液的主要运动特征，逐渐建立生命认知体系。这无疑是大概念教学的具体表现。

3.拓宽应用维度

学生进入探索环节需要学科概念的支持。在客观分析学生的知识基础后，教师针对学科概念应用情况设计任务，能够给学生创造更多概念应用的机会，有效培养学生的学科综合能力。科学探索强调理论与实践之间的转化关系，教师借助大概念应用机会，组织学生展开形式多样的实践行动，能够创造探索契机，促进学生综合能力的发展。

例如，教学教科版科学教材五年级上册《火山喷发的成因及作用》时，教师布设课外预习任务，要求学生借助网络等信息渠道，搜集火山喷发的相关信息，了解火山喷发的成因和作用。在课堂展评环节，学生主动发言，通过火山喷发的成因讨论，掌握了学科核心概念，获得了显著的教学效果。

总之，科学课堂中教师有意识地引入大概念教学机制，能够为学生顺利进入探索环节创造良好条件。科学教材中有诸多概念内容，学生在概念解读、应用、积累过程中需要建立联系，找到概念之间的融合点和关联点。教师通过教学设计为学生提供探索的机会，无疑能够增加大概念实践应用的充分条件，对促进学生科学概念的认知和内化有重要作用。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 吴永福.基于大概念的小学数学大单元项目化教学策略研究[J].教师，2023（18）：42-44.

[2] 王可斌.基于大概念的小学科学大单元教学的设计与实施策略：以教科版五年级下册“船的研究”单元为例[J].安徽教育科研，2023（26）：77-79.

（责编 杜 华）

［基金项目］本文系江苏省盐城市教育科学“十四五”规划2021年度课题“指向大概念的小学科学探究课教学设计研究”（课题编号：2021-L-157）的研究成果。