浙江省杭州市基礎(chǔ)教育研究室附屬學校 李 霞

一、核心概念的結(jié)構(gòu)體系分析

《義務(wù)教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《標準》）落實義務(wù)教育科學課程的育人功能，圍繞核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，對課程內(nèi)容進行了結(jié)構(gòu)化統(tǒng)整，用核心概念統(tǒng)領(lǐng)科學課程內(nèi)容。

核心概念的內(nèi)容結(jié)構(gòu)，從時間跨度上，覆蓋了1至9年級義務(wù)教育的全部學段。從內(nèi)容綜合上，涵蓋“物質(zhì)科學”“生命科學”“地球與宇宙科學”“技術(shù)與工程”4個學科領(lǐng)域。從內(nèi)容組織上，凝練出13個學科核心概念形成橫向內(nèi)容結(jié)構(gòu)；提出4個跨學科概念，橫向連接13個核心概念；將13個核心概念分解出54條學習內(nèi)容，作為縱向的內(nèi)容線索；圍繞54條縱向線索對小學和初中的具體內(nèi)容進一步整合，分1—2年級、3—4年級、5—6年級、7—9年級進階組織了354條內(nèi)容要求。

結(jié)構(gòu)化、精簡的課程內(nèi)容，形成核心概念的結(jié)構(gòu)體系，承載了發(fā)展學生科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任的培養(yǎng)目標。其中，科學觀念是科學課程本質(zhì)屬性的集中體現(xiàn)，是其他素養(yǎng)的基礎(chǔ)。形成科學觀念是核心概念體系建構(gòu)的必然結(jié)果，科學觀念也引領(lǐng)著教師與學生開展科學概念的學習。

二、核心概念的進階學習分析

科學觀念是對自然界中客觀事物的基本屬性、存在方式及其發(fā)展變化的概括性認識?！稑藴省分赋觥翱茖W觀念是在理解科學概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成的對客觀事物的總體認識”，并將科學觀念劃分為三部分：科學、技術(shù)與工程領(lǐng)域的一些具體觀念；對科學本質(zhì)的認識；對人與自然關(guān)系的認識以及對科學、技術(shù)、社會、環(huán)境之間關(guān)系的認識等。從《標準》中可知，與13個核心概念直接相關(guān)的有物質(zhì)和能量觀、運動和相互作用觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、進化與適應(yīng)觀、生態(tài)觀、人地協(xié)調(diào)觀等。這些科學觀念可以為我們提供理解世界、與世界和諧相處的知識與方法，它的形成依賴于科學概念體系的逐步建構(gòu)。義務(wù)教育階段，教師需要用九年的時間，帶領(lǐng)學生深入探究354個內(nèi)容要求（初步概念），逐步建構(gòu)54個學習內(nèi)容（上位概念），不斷豐富對13個核心概念、4個跨學科概念的理解與應(yīng)用，幫助學生形成科學觀念，如圖1。

圖1 科學觀念的進階學習

聚焦核心概念的學習，就是教師和學生沿著科學家打通的觀察世界的通道，去感知和認識世界。這個通道的起點是一個個具體的內(nèi)容要求。小學階段比較多的是通過感覺、知覺、表象直接概括出一些描述性的科學概念，包括一些科學現(xiàn)象、科學事實，我們可以將之理解為“下位概念”。例如小學3—4年級“知道電源、導線、用電器和開關(guān)是構(gòu)成電路的必要元件；說明形成電路的條件，切斷閉合回路是控制電流的一種方法”。學生通過類比，將看不到的電流想象成看得到的水流，就像打開水龍頭水會流出來一樣，開關(guān)一經(jīng)閉合，電流便會在電路中流動起來。初中階段的內(nèi)容要求，其概念水平的抽象程度逐漸增強，很多是學生并不能直接觀察到，需要和一定的理論相聯(lián)系的，如正電荷、負電荷、原子、分子、基因等。仍以“電流”的學習為例，7—9年級“知道摩擦起電現(xiàn)象，了解電荷之間的相互作用”“……知道串、并聯(lián)電路的電流和電壓特點”。學生通過對電流表、電壓表、變阻器的操作等探究實踐活動，認識到帶電粒子有規(guī)則地定向移動就形成了電流，電流的方向是以正電荷的運動方向做定義的。對電流概念的探究和建構(gòu)的過程，是一個由現(xiàn)象不斷深入本質(zhì)的學習過程。

對以上內(nèi)容要求的學習，可以幫助學生建構(gòu)更上位科學概念，在《標準》中定義為學習內(nèi)容“電磁相互作用”。學習內(nèi)容是一系列更加上位的科學概念，它把兩個或更多重要的概念聯(lián)系在一起，反映概念的關(guān)系、規(guī)律等。例如“電磁相互作用”，是指帶電粒子與電磁場的相互作用以及帶電粒子之間通過電磁場傳遞的相互作用，是自然界的四種基本相互作用之一。在對電流概念學習的過程中，學生意識到在電流接通的一剎那，電場就產(chǎn)生了，電子正是在電場的作用下進行定向運動。自然界物質(zhì)的相互作用導致了物質(zhì)的運動。

學習內(nèi)容的上位概念是核心概念“運動與相互作用”，科學新課標中的核心概念不僅僅是一個簡單的詞匯，它超出了一個普通概念的內(nèi)涵和外延?！稑藴省穼⒋撕诵母拍畹膬?nèi)涵定義為“物質(zhì)是運動的。物質(zhì)的運動包括機械運動、熱運動和電磁運動。物體之間存在相互作用力，包括電磁力、萬有引力、強相互作用與弱相互作用；力可以改變物體的形狀和運動狀態(tài)”。由此可見，核心概念是一種深刻的思想和學說的載體，是科學學科的主干，是通過不斷建構(gòu)學習形成抽象的、共同的、可遷移的那一類重要概念。

核心概念“運動與相互作用”的學習指向的跨學科觀念有“物質(zhì)與能量”“系統(tǒng)與模型”等?？鐚W科觀念超越了學科界限，它可以實現(xiàn)更大范圍的遷移，可以幫助學生去深入思考問題，思考事物背后的本質(zhì)，進而解決問題。

在時間有限的學校和課堂上，學什么對學生是最重要的？怎樣計劃和傳遞教學內(nèi)容才能讓教學更有效？怎樣選擇和設(shè)計評估工具和程序才能提供給學生學習的正確信息？怎樣確保目標、教學和評估三者之間保持一致？這些課堂教學的本質(zhì)問題，一直是我們重點突破和期望解決的問題。以核心概念作統(tǒng)領(lǐng)的結(jié)構(gòu)化的科學內(nèi)容體系，為課堂教學提供了非常好的認知載體。

三、核心概念統(tǒng)領(lǐng)下進階學習設(shè)計

課堂教學中，為實現(xiàn)教學目標和要求，教師需要對學科、教材、學生和教學環(huán)境等方面進行深入分析和思考，制定教學目標、教學材料、教學程序、教學評價，其目的是為了能有效地促進學生的學習和發(fā)展。教學設(shè)計包括對整個學習單元的設(shè)計和每一課時的設(shè)計，每課時的設(shè)計嵌入在單元整體教學設(shè)計中。

核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元是能幫助學生完成一個階段的聚焦核心概念的、解決一些實際問題的課程單位。核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的進階學習設(shè)計是以核心概念的進階學習作為認知發(fā)展途徑，系統(tǒng)設(shè)計、整體考慮教學各要素，不斷優(yōu)化教學效果的設(shè)計。首先，核心概念的結(jié)構(gòu)體系，決定了教學設(shè)計需要基于系統(tǒng)論的思想方法對內(nèi)容進行分析，通過選擇具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)性的內(nèi)容，重新組合成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的單元。其次，核心概念的進階學習特點，決定了要在教學整體觀的指導下，以學生的概念發(fā)展為線索，將教學的各個要素有序規(guī)劃，形成具有較好教學效果的教學設(shè)計。

（一）聚焦核心概念進階學習，完善單元設(shè)計的框架

核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學是一個系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)包括組成要素，以及要素之間的關(guān)系。每個要素各有其價值、彼此關(guān)聯(lián)。教學要素包括單元學習內(nèi)容規(guī)劃、單元學習目標設(shè)計、單元學習評價設(shè)計、學生學習情況分析、單元學習進程設(shè)計、持續(xù)的反饋與應(yīng)用設(shè)計和單元教學評價，如圖2。

圖2 核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學設(shè)計

聚焦核心概念的單元教學設(shè)計，首先要明確本單元內(nèi)容在核心概念學習過程中的前后聯(lián)系，及其重要的教育價值。對核心概念的學習，要隨著年級的增長體現(xiàn)進階性，認真解析核心概念、學習內(nèi)容、內(nèi)容要求之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，明確學生在建構(gòu)此核心概念的學習進程中，認識了哪些具體的概念、事實和現(xiàn)象，不斷抽象，不斷進階。

以此為基礎(chǔ)，從科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任四個方面，設(shè)計單元教學目標。以單元內(nèi)容的進階學習作為線索，聚焦單元目標，從學習起點、學習狀態(tài)、學習困難三個維度，進行學情分析。單元學情分析是學生學習的此岸，單元目標是學習的彼岸，在兩者之間要設(shè)計連接橋梁，這個橋梁就是單元內(nèi)容的組織。單元內(nèi)容的組織聚焦核心概念的學習，依據(jù)學情分析，按照從簡單到復雜、從具象到抽象的基本原則，進行梳理與優(yōu)化，形成基于學生思維發(fā)生過程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)。

基于學情分析，將學習內(nèi)容置于真實情境中、置于問題解決中。教師需要有一雙善于發(fā)現(xiàn)的眼睛，優(yōu)選生活或生產(chǎn)情境，對情境進行加工改造。將問題情境與單元內(nèi)容的學習有機結(jié)合，從學生自主建構(gòu)、自主學習的視角，整體設(shè)計學習進程，將學習反思持續(xù)嵌入學生的學習中。單元學習結(jié)束，基于單元學習目標、單元學習進程及持續(xù)反思的結(jié)果，設(shè)計并實施單元學習評價。

概而述之，充分挖掘本單元內(nèi)容在核心概念學習過程中的前后聯(lián)系和價值；明確制定聚焦核心素養(yǎng)的單元教學目標；充分做好單元學情分析；統(tǒng)籌規(guī)劃單元內(nèi)容組織；還原生活設(shè)置單元問題情境；基于進階設(shè)計單元學習進程；持續(xù)反饋單元學習效果，是聚焦核心概念進階學習設(shè)計的重要方面。

（二）基于發(fā)展水平，明確素養(yǎng)導向的教學目標

《標準》突出素養(yǎng)導向，關(guān)注發(fā)展學生所應(yīng)形成的關(guān)鍵能力與必備品格。強調(diào)科學觀念及其應(yīng)用、科學思維的發(fā)展與提升、科學探究與工程實踐能力的發(fā)展、科學態(tài)度與責任的形成，教學時需要從科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任四個維度系統(tǒng)考慮教學目標。

要將科學知識目標轉(zhuǎn)化成科學觀念目標，強化對內(nèi)容要求、學習內(nèi)容及其指向的核心概念的理解，強化其應(yīng)用。所以，需要把握好核心概念的教育價值，將對科學現(xiàn)象、科學事實的學習置于核心概念的進階學習中，準確把握好其水平和前后聯(lián)系。在目標撰寫時，可以參考《標準》附錄2中“課標中使用的行為動詞”，采用認知性行為動詞＋學習內(nèi)容的形式制定出可評可測的科學觀念目標。科學思維培養(yǎng)，一直以來是科學課堂教學中的薄弱之處。應(yīng)分析、理解學生在科學探究活動中科學思維的發(fā)生和參與過程，結(jié)合概念水平的進階，將學生科學思維的過程提煉出來，形成科學思維目標。科學思維目標主要圍繞科學推理、科學論證、模型建構(gòu)和質(zhì)疑創(chuàng)新等方面進行提煉。明確的科學思維目標，能有效指導我們理解核心概念建構(gòu)過程中學生的思維方式和思考過程，從而能給予有效的互動和點撥。探究實踐目標包括科學探究、工程實踐、自主學習幾個方面，制定探究實踐目標時，要強調(diào)親歷科學探究實踐、技術(shù)工程實踐和自主學習實踐，強調(diào)獲得方法，強調(diào)在親歷實踐中形成能力，發(fā)展觀念。態(tài)度責任目標是學生基于對科學觀念的深度理解，在探究實踐的支撐下，通過科學思維內(nèi)化而形成的必備品格，是社會主義核心價值觀在科學課程中的集中體現(xiàn)，反映了核心素養(yǎng)的方向性，也指導了學生科學觀念的形成。

（三）突出核心概念的有效建構(gòu)，設(shè)計學習的問題鏈

聚焦核心概念，可以依托學習問題鏈整體設(shè)計學習進程。在核心概念學習過程中，基于學生學習邏輯的教學，是學生經(jīng)歷由低階認知到高階認知、由簡單理解到復雜應(yīng)用的過程。所以，教學時要提煉出一系列關(guān)鍵問題，有時一個關(guān)鍵問題就是一節(jié)課的學習主題，關(guān)鍵問題之間具有邏輯關(guān)系，形成問題鏈，問題鏈從形式看環(huán)環(huán)相扣、層層遞進；從內(nèi)容上看由圍繞核心問題的一系列具有邏輯結(jié)構(gòu)的子問題組成；從目標上看，問題鏈將問題情境與教學目標緊緊鏈接在一起；從效果上看，通過有邏輯結(jié)構(gòu)的問題群，能激發(fā)學生自主進行科學探究、發(fā)展高階思維，促進對核心概念的建構(gòu)和深度理解。

日常教學中，教師有時會把學習內(nèi)容直接冠以“是什么”“為什么”“怎么辦”而作為學生要探究的問題，這些問題與學生的經(jīng)驗和需求不能產(chǎn)生連接，往往不能引發(fā)學生的認知沖突，不能成為學生的真問題。這需要教師進行創(chuàng)造性的思考，選擇適切的情境，將學習內(nèi)容置于其中，利用認知沖突引發(fā)學生產(chǎn)生真問題，從而促推科學探究學習的發(fā)生，進而發(fā)展核心概念水平。

聚焦核心概念的進階學習設(shè)計，是一個系統(tǒng)設(shè)計，從素養(yǎng)目標出發(fā)到素養(yǎng)評價終止，持續(xù)提升學生的核心概念水平；是一個問題設(shè)計，要找準主要問題，設(shè)計驅(qū)動學生自主學習的問題鏈；是一個進階設(shè)計，要模仿學生自然狀態(tài)下的學習，道法自然，不斷進階，發(fā)展核心素養(yǎng)。