陶 敏

《義務教育科學課程標準(2022年版)》(以下簡稱《標準》)旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，為終身的發(fā)展奠定基礎。若只以單一的課堂式、習題式或實驗式等割裂的課堂實現授課，所培養(yǎng)的學生無法適應信息過載的社會進程。大概念視域下所設計的素養(yǎng)導向的實踐探究，是促進當前教—學—評轉型的重要途徑。在驅動性的主題、任務下開展教學活動，結合學生能感悟的現實問題，學習科學知識，滲透核心素養(yǎng)目標，而不是以知識點為中心，講知識、記知識、套知識、練知識。利用大概念的統(tǒng)攝作用達到整個單元教學過程的優(yōu)化。

一、 深度學習，探秘專家思維

何為深度學習？邁克爾·富蘭將深度學習定義為“在現實世界中創(chuàng)造和運用新知識”，不難發(fā)現“現實世界”和“創(chuàng)造運用”是深度學習的關鍵詞，其實質就是運用遷移的過程，將一個情境中學到的知識運用到另一個情境中去。同樣是遷移，珀金斯認為有兩種完全不同的機制——低通路遷移和高通路遷移，淺層學習往往只是掌握了專家的結論，只是低通路遷移，當所學知識不被激活或運用時，隨著時間推移，極易被遺忘，是一種“多而淺”的學習方式。深度學習重視在學習過程中培養(yǎng)專家思維，引導學生像專家一樣思考問題，當學生遇到未碰到過的問題時方能進行高通路遷移，創(chuàng)造性地解決問題。深度學習倡導“少而深”的學習模式，嘗試將專家結論結構化，運用專家思維組織學習活動，開展深度學習，將教授專家結論轉型為培養(yǎng)專家思維。

二、 理解為先，以概念孕育實踐探究

將《植物與土壤》這一單元實現重構，對結構與功能這一大概念做進一步滲透和理解。在本章節(jié)的學習中，植物的器官分類較多、結構不一、功能多樣，若采取機械式、灌輸式和背誦式的方式進行學習，便會顧此失彼，很難理解其所以然。根據學段要求，7～9年級學段要求學生能夠從結構與功能這一大概念出發(fā)，理解植物的各個器官及其形態(tài)與功能，從而實現概念理解為先學習方式。

基于大概念的整體統(tǒng)領，在處理《植物與土壤》單元零散的知識體系過程中可以將整個單元分成兩類問題處理，第一類是能夠對土壤、植物的根、莖、葉進行觀察和分類，第二類是能夠設計實驗進行結構與功能統(tǒng)一的探究和驗證。單點知識學習和單點知識運用的雙基學習過程中，融入觀察取證、推理、建模、理解、探究、驗證等科學研究思維方法去解決所遇到的問題。將其在頭腦中實現內化、提煉形成觀念：植物的各部分結構和其功能相互統(tǒng)一、土壤的結構和其功能相互統(tǒng)一、植物與環(huán)境也是對立統(tǒng)一的辯證矛盾觀點。所以最后從土壤和植被的保護這一實踐活動中滲透態(tài)度與責任的教育。

在概念理解為先的前提下，將整個單元實現深度架構，由此設計如圖1所示的大概念、實施路徑和核心概念之間的關系。

圖1 《植物與土壤》跨學科實踐思路

三、 基于大概念的實踐進路

(一)建立概念分析，促進目標的深度落實

《標準》對觀念的描述為物質、能量、結構、功能、變化的認識，初中階段，學生需要達到的學業(yè)水平要求為：理解生物體具有一定的結構層次，能夠完成各項生命活動；理解生物與環(huán)境相互依賴、相互影響；植物的根與物質吸收這堂課中，需要建構的核心觀點是統(tǒng)一觀念，即植物根的結構和功能相統(tǒng)一，植物的根的形態(tài)與環(huán)境相統(tǒng)一。為達到上述素養(yǎng)培養(yǎng)目標，應基于大單元視域下設計課程，以此來激發(fā)學生自我學習的內驅力實現深度學習。可以在單元初始之前，便將整個單元的關鍵問題拋給學生，并舍棄傳統(tǒng)意義上的習題前測。將大單元式前測問題融于情境之中：校園內在進行樹木移植，你有哪些方法可以提高植物的存活率？表1所示為筆者所分類的三個層次學生的回答。

表1 學生回答情況統(tǒng)計

基于solo分類學習理論對檢測回答結果實現分層，較少學習者能夠有效回答這個問題，也就是C檔水平。而67%左右的同學的回答和思考還停留在第二梯度水平。據此分析大部分的回答停留在關聯層次水平和單點結構水平。根據前測的回答可給予本堂課較為清晰的教學方向，教師可以有效掌握學生的基礎知識導向及其解釋能力。同時基于有效的前測問題，準確把握了本堂課的基本學情，由此精準確定本堂課的教學目標與教學活動(表2)。

表2 教學目標與教學活動

(二)經歷思維碰撞，促進活動的深度體驗

活動一：宏觀觀察，歸納特點

觀察、記錄芹菜、菠菜、蒜苗、豌豆苗、小麥的根部并對它們進行歸納、分類。學生觀察、記錄、交流不同植株的根部特征，自主發(fā)現某一類植物的根具有很明顯的“主根”和“側根”之分。研討、論證、定義具有“較為發(fā)達的根”類的植物為直根系，無“較為發(fā)達的根”為須根系。觀察過程中，適時引導學生學會利用相對性視角觀察根系區(qū)別，如有些學生覺得較粗壯的根便是較為發(fā)達的根，便把蒜苗的根也納入直根系中去。這是學生對定義錯亂導致的，教師無須多言，只需要再請另一組的同學進行闡述，兩組的觀點形成碰撞，引導形成錯誤概念的學生建構正確的概念。

活動二：聚焦觀察，推理建構

觀察根尖結構特點并繪制根尖細胞的結構，教師以關鍵性問題引導學生縮小觀察視野，從整體觀察聚焦到局部觀察，學生觀察小麥根部的過程中，發(fā)現發(fā)芽小麥根部有細小的絨毛，借助這一觀察發(fā)現，教師可以進一步提問：“為什么植物的根尖要分化出這樣的結構？這些絨毛具有怎樣的特點？除了絨毛區(qū)外，根尖部位還有其他形態(tài)的細胞呢？分別對應哪些功能？”層層遞進的問題鏈引導學生建構根尖細胞的結構特點，學生分組討論對根尖細胞結構進行建模。在學生完成之時教師選擇其中一組同學對根尖細胞的建模進行展示和描述，其余同學針對該組同學的觀點進行補充和完善。體現基于證據的推理和基于交流、碰撞、聚焦的建模過程，以達領悟結構和功能相適應這一上層觀念。

活動三：微觀探析，解釋應用

在研究細胞吸水和失水過程并歸納其原因時，課堂上可給予學生充足的時間，自主形成討論小組，設計多元化的方案，拓寬思維。比如課堂中有同學提出以下方案：①選用西紅柿(黃瓜)加白砂糖，實驗過程發(fā)現盤子里的水分逐漸變多。故得出當外界濃度大于細胞液濃度時，細胞會失水；外界濃度小于細胞液濃度時，細胞會吸水，而根部吸水結構也是由細胞構成的，所以根部吸水的原理就是利用了細胞內液泡濃度高于外界濃度，水可以自由擴散到根部里面。②融合現代化的電子設備——當當貍顯微鏡；這款顯微鏡可以將所觀察到的圖像利用數據線實現將細胞放大、修正和成像。學生可以通過大屏幕觀察細胞吸水和失水的整個過程，本操作不需要一直盯著顯微鏡進行觀察，既降低了觀察難度，又提升了活動效度，完成觀察實驗之后可引導學生進一步整合歸納，利用吸水和失水的原因來推導擴散原理。

(三)遷移本質規(guī)律，促進探究的深度應用

如今對遷移的詮釋是為學習者在新的問題情境中動態(tài)地串聯知識與問題，其中探究是串聯的重要途徑?；诳茖W素養(yǎng)中探究的四要素，在活動中充分融合問題、證據、解釋、交流。讓學生做真探究，不走流程式的體驗。本實驗如何讓學生發(fā)現并選擇合適的探究問題最為重要。故執(zhí)教者需要創(chuàng)設合適的復雜問題情境：展示在移植植株的過程中，有些植株的根部被破壞，植株依然可以存活，但有些植株根部看似完好，但是植物卻還是死亡，這到底是什么原因呢？學生從根部受損這一問題角度出發(fā)，從根部受損的程度、部位等因素展開探索，聚焦在根部吸水部位的研究這一個問題上，科學探究的目的是尋找問題與現象之間的規(guī)律，帶著解決問題的目的去經歷探究才是真正的科學探究。情境的合理創(chuàng)設能夠有效激發(fā)學生的探究欲望和興趣，使其主動去設計方案、修改、取證、記錄交流和實踐。但是生物的實驗是無法在簡短的課堂中進行的，交給學生簡單的單元任務，提前進行分組活動和實驗，課堂是供大家互相交流、解釋的場所，如表3所示，學生在課堂中分享方案，并形成思維碰撞的過程。

表3 探究過程與遷移運用

(四)嵌套多維評價，促進大概念的實踐理解

1. 統(tǒng)一目標，整體優(yōu)化

大單元式教學促進學生以統(tǒng)籌的觀點實現知識點的理解和遷移?！肮苤懈Q豹，可見一斑”是當前課堂普遍存在的問題，傳統(tǒng)的教學方式下，知識點的呈現、講述、記憶、背誦都是零散的、流程式的、問答式的，學生只是被動式地接受著一串串孤立的、與自身經驗無關的概念及規(guī)律。將《植物與土壤》單元知識重新整合，學習者能夠在情境、概念、思維和責任意識中建立起關聯。如在大單元式教學完成之后，對如何提高樹木的移植存活率這一實際情境問題，學生可以從土壤、根系、葉片保留等多角度對這一實際問題展開論文式書寫，從多維度闡述實際問題的綜合解決方案。這樣的評價方式更加注重學生對學科實際問題理解的深度和廣度，促進學生以聯系的眼光看待多個被孤立的事實。在大單元式教學過程中，教師要鼓勵學生將知識進行整合，像一個專家一樣地對問題進行思考和整理，對該大單元式教學的評價，可引導學生利用周末時間對論文式報告實現反復修改，也鼓勵學生利用繪圖、思維導圖、流程圖、表格等多種思維工具進行問題結果整理。

2. 基于學情，分層區(qū)分

梯度一：基礎落實，強化對基本概念和基本規(guī)律的認識和鞏固。利用樹形結構圖留白填空的形式，為學生對課堂知識的梳理掌握搭建起了“腳手架”，幫助學生將課堂的主干知識網絡化，有利于培養(yǎng)學生的比較、歸納、概括等科學思維。每課時作業(yè)的第一題均為該類型(圖2)。

圖2 基礎知識框架

梯度二：能力提升，重視對基本概念和基本規(guī)律的理解和辨析及簡單應用。此類題型需明了知識的確切含義并能運用，引導學生分析、解決簡單的實際問題，提升綜合學習能力。每課時作業(yè)的中段大部分題目均為該類型，旨在培養(yǎng)學生調用基礎概念解決有關問題的能力。

梯度三：綜合拓展，將學科理論知識與日常生活密切聯系。通過此類題型可以展現學生靈活運用所學的學科知識，分析、解決新情境中的實際問題，著重培養(yǎng)學生以觀念視角、科學思維進行實際問題的解釋和解決?；蛘呖梢栽O置時間較短，容易完成的家庭小實驗，進行實驗的現象記錄和解釋，當然學生解釋這個現象需要調用下一節(jié)課的知識，由此學生需要進行一定的預習工作，也達到了將知識融于情境、將讀寫過程轉變成動手操作過程的目的。

3. 關注實踐，適當拓展

大概念視域下的實踐教學體現出教學引領、議題、任務和物化這四個要素：有引領指的是在實踐的“內容要求”引領下設計教學。有議題指的是實踐的議題，解決的是現實生活中有價值的真實問題。有任務是指把學習活動分解為若干明確的任務，可以是學習新知識的，也可以是根據所學知識解決問題的。有物化則為最終要有實物或文本成果，如裝置、模型、方案、調查。所以需要設計拓展實踐任務表格，利用周末實踐完成拓展性作業(yè)，為大概念實踐的評價提供物化的成果。學生利用實踐表格，完成小區(qū)內的《植物與土壤》的奧秘(圖3)。

圖3 大概念視域下的實踐任務

四、 反思提質，以迭代促進實踐的落地

1. 大單元式教學為深度學習提供途徑和支架，引導學生從淺層學習走向深度學習，從掌握淺薄知識到理解深厚知識。但要做好大單元式的實踐設計，不是靠一節(jié)課、一輪課就可以完成的，需要一個團隊，多輪迭代。就比如由于課時問題，在課堂活動中，無法對上述的三個活動一個探究實現全方位的落地，這就需要筆者在后續(xù)的新一輪的教學過程中改良活動，對活動實現取舍、精簡和優(yōu)化。

2. 大概念實踐教學為現實情境與課堂學習提供落腳點，傳統(tǒng)式割裂課堂對復雜實際問題無法做到深度解析，而跨學科教學便可以將復雜實際問題進行有機拆解、整合和解決。比如植物帶土移植這一實際問題，要考慮到：土壤、肥力、溫度、濕度等多種內因與外因，這樣的學習過程有助于學生培養(yǎng)綜合分析問題的高階思維，真正成為知識的建構者與應用者，但是實踐畢竟無法在課堂開展，利用線下的時間很難保證實踐開展的質量，后續(xù)可以利用雙減背景下的“N+1”課后服務時間，利用多樣化的形式開展實踐活動。

3. 大概念的理解是指導后續(xù)教學的重要保障和支撐。這便需要團隊式的協(xié)作與討論。在確定實際問題、制定教學目標的過程中，需要將備課組作為備課單位實現研討、修改和批判，可以避免教師個人備課所導致的局限性和脫離性。并且可以實行短期周期式的問題反饋，及時調整教學節(jié)奏和問題導向，使得整體教學更加貼近學生實際水平，精準落實素養(yǎng)培養(yǎng)。