圍繞大概念進(jìn)行《種子的傳播》教學(xué)

〔摘要〕圍繞大概念進(jìn)行科學(xué)教學(xué)，學(xué)生能了解知識(shí)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生活、社會(huì)實(shí)踐之間的聯(lián)系，繼而實(shí)現(xiàn)大概念在真實(shí)情境中的應(yīng)用。但從教學(xué)實(shí)踐層面來看，教師偏重具體知識(shí)的獲得，而忽視了指向大概念的教學(xué)過程。本研究基于大概念的內(nèi)涵和特征，以教科版科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)《種子的傳播》為例，建構(gòu)了科學(xué)大概念的結(jié)構(gòu)層次，探索了運(yùn)用活動(dòng)鏈和問題鏈指向大概念的教學(xué)策略?！碴P(guān)鍵詞〕小學(xué)科學(xué)；大概念；教學(xué)實(shí)踐《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）倡導(dǎo)“聚焦核心概念，精選課程內(nèi)容”。教師應(yīng)圍繞核心概念和跨學(xué)科概念對(duì)科學(xué)課程內(nèi)容加以統(tǒng)整和安排。而核心概念和跨學(xué)科概念屬于大概念范疇，圍繞大概念進(jìn)行科學(xué)教學(xué)，既能幫助教師準(zhǔn)確把握教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，又能讓學(xué)生了解知識(shí)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生活、社會(huì)實(shí)踐之間的聯(lián)系。從當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐層面來看，教師缺乏從單元主題中提煉科學(xué)大概念的能力，在課堂上注重指向具體知識(shí)的探究活動(dòng)的開展，忽視了科學(xué)小概念之間的內(nèi)在邏輯，無(wú)法實(shí)現(xiàn)課與課之間、單元與單元之間具體科學(xué)小概念的互相聯(lián)結(jié)，無(wú)法建立科學(xué)大概念，導(dǎo)致科學(xué)大概念在真實(shí)情境中的應(yīng)用難以遷移。由此可見，提煉科學(xué)大概念是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的前提，只有理解大概念的特征和提煉路徑，才能有助于教師從繁多的課程內(nèi)容中提升單節(jié)課的大局觀。本文以教科版《科學(xué)》四年級(jí)下冊(cè)《種子的傳播》為例，探討如何在本節(jié)課中提煉科學(xué)大概念，在教學(xué)活動(dòng)中逐漸指向大概念。一、大概念的內(nèi)涵和特征大概念，也有學(xué)者將之稱為大觀念，是基于學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)和方法，是超越具體的抽象，是科學(xué)領(lǐng)域更本質(zhì)、更普遍的規(guī)律與原理，指向具體知識(shí)背后的核心內(nèi)容。依據(jù)概念范圍和大小的不同，不同概念呈現(xiàn)出一定的層級(jí)結(jié)構(gòu)，是一個(gè)金字塔形結(jié)構(gòu)（如圖1），從下到上分別是事實(shí)、知識(shí)、技能，學(xué)科一般概念，學(xué)科核心概念，跨學(xué)科概念，哲學(xué)觀點(diǎn)。從低層次到高層次，是一個(gè)不斷抽象概括的過程，從某個(gè)相對(duì)較高的層次到低層次，是一個(gè)遷移應(yīng)用的過程。通常情況下，概念越大，則其闡述的范圍越大、距離實(shí)際現(xiàn)象越遠(yuǎn)，其呈現(xiàn)形式越抽象，其相應(yīng)的層次也就越高、適應(yīng)范圍越大?？梢姡鸵话愕目茖W(xué)概念相比，科學(xué)大概念具有兩個(gè)最核心的特征：一是具有抽象性，二是具有遷移性。二、分析內(nèi)容編排，建構(gòu)大概念的結(jié)構(gòu)層次（一）聚焦學(xué)科本質(zhì)提煉科學(xué)大概念科學(xué)是人類在研究自然現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上形成的知識(shí)系統(tǒng)，以及獲得這些知識(shí)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)過程和在此過程中所利用的方法。義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性。教師可以從研究方法、課程目標(biāo)與價(jià)值以及研究對(duì)象與基本問題來提煉、聚焦學(xué)科本質(zhì)，提煉大概念?？茖W(xué)是究其所以，或是發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象的原因。從研究方法出發(fā)提煉的大概念，即事物之間具有普遍的因果聯(lián)系，是哲學(xué)觀點(diǎn)。將科學(xué)研究中得到的知識(shí)運(yùn)用到工程和技術(shù)，以創(chuàng)造服務(wù)于人類的產(chǎn)品，是從課程價(jià)值提煉出來的科學(xué)大概念?！斗N子的傳播》是“植物的生長(zhǎng)變化”單元中的一課，隸屬于生命科學(xué)領(lǐng)域，“生物能適應(yīng)其生存環(huán)境”“生物通過多種方式進(jìn)行繁殖”“技術(shù)與工程改變了人們的生產(chǎn)和生活”是從研究對(duì)象和基本問題提煉出來的大概念。（二）依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀科學(xué)大概念分析和把握課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)具體內(nèi)容的相關(guān)要求，是確定學(xué)科大概念的基本前提，有利于教師明確單元教學(xué)的核心。在《課程標(biāo)準(zhǔn)》中，關(guān)于“生物能適應(yīng)其生存環(huán)境”這一學(xué)科大概念提到：地球上每一種生物的生存都與環(huán)境密切相關(guān)。3～4年級(jí)的內(nèi)容要求是：舉例說出生活在不同環(huán)境中的植物的外部形態(tài)特征具有不同的特點(diǎn)，以及這些特點(diǎn)對(duì)維持植物的生存作用。學(xué)業(yè)要求是：認(rèn)識(shí)不同環(huán)境下的植物的外部形態(tài)具有不同特點(diǎn)，能分析不同環(huán)境中植物的不同外部形態(tài)特點(diǎn)對(duì)維持其生存的作用，能收集生活在不同環(huán)境中的植物外部形態(tài)特征的信息。用同樣的方式檢索“生物通過多種方式進(jìn)行繁殖”和“技術(shù)與工程改變了人們的生產(chǎn)和生活”這兩大學(xué)科大概念的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)，可以用概念層級(jí)圖呈現(xiàn)（如圖2）。對(duì)學(xué)科大概念、跨學(xué)科概念、哲學(xué)觀點(diǎn)與課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整合，教師能夠從更高位的學(xué)科視角把握本節(jié)課的概念層級(jí)。但是，這樣的層級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)于學(xué)生來說是難以理解的，教師需要從學(xué)生的發(fā)展需求進(jìn)一步針對(duì)學(xué)科大概念進(jìn)行解構(gòu)和提煉。（三）基于學(xué)生發(fā)展需求細(xì)化層級(jí)基于學(xué)生發(fā)展需求建構(gòu)概念層級(jí)，分析學(xué)生的已知和未知?！斗N子的傳播》是四下科學(xué)“植物的生長(zhǎng)變化”單元第6節(jié)內(nèi)容，與一年級(jí)“植物”“動(dòng)物”和三年級(jí)“動(dòng)物的一生”等共同構(gòu)成生命科學(xué)領(lǐng)域的10個(gè)單元，學(xué)生已經(jīng)能說出常見的植物名稱、描述動(dòng)物的生命周期。學(xué)生也會(huì)存在一些困惑：種子的傳播對(duì)植物的生長(zhǎng)和生存有什么意義？常見的植物種子傳播方式有哪些？與哪些因素有關(guān)？可以用什么方法研究種子的傳播方式？因此，基于學(xué)生發(fā)展需求構(gòu)建概念層級(jí)（如圖3）。三、雙鏈驅(qū)動(dòng)，助力大概念的建構(gòu)本課教學(xué)以問題鏈與活動(dòng)鏈雙鏈為驅(qū)動(dòng)展開。從大概念準(zhǔn)備、建構(gòu)、應(yīng)用、反思四大過程探討如何指向大概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo)是利用模型、實(shí)物、圖片等結(jié)構(gòu)性材料，根據(jù)植物種子的外部形態(tài)特征和生存環(huán)境分析推理種子的傳播方式，認(rèn)識(shí)到植物果實(shí)與種子的外部形態(tài)特征以及所處的環(huán)境與傳播方式有關(guān)，初步感知生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀點(diǎn)。課堂教學(xué)以“活動(dòng)鏈”與“問題鏈”雙鏈為驅(qū)動(dòng)展開，四個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)指向了大概念（如圖4）。（一）測(cè)試種子模型，概念準(zhǔn)備種子模型建構(gòu)是對(duì)種子“結(jié)構(gòu)與功能”大概念的認(rèn)識(shí)方式的一種具體體現(xiàn)。課前學(xué)生通過制作一個(gè)借助風(fēng)、動(dòng)物、彈射、水傳播的植物種子模型，匯總形成種子模型墻?；顒?dòng)1是學(xué)生課上模型測(cè)試，暴露模型作品某些問題，展現(xiàn)學(xué)生前概念。通過紙與黏土的種子模型，模擬楓楊、木蝴蝶、望天樹種子的測(cè)試，為活動(dòng)2中推測(cè)出果實(shí)帶有翅膀的這類植物通常都是大喬木做鋪墊。在活動(dòng)1中，學(xué)生看到模擬了紙與黏土的種子模型（模擬楓楊、木蝴蝶、望天樹種子），無(wú)論是有一枚，兩枚還是五枚翅膀，都會(huì)看到種子模型下落高度越高滯空時(shí)間越長(zhǎng)。在以上現(xiàn)象中，都是果實(shí)形狀似翅膀，都是旋轉(zhuǎn)下落。種子模型旋轉(zhuǎn)下落的高度越高，下降速度越慢，滯空時(shí)間越長(zhǎng)，這是分析過程；種子的各個(gè)特征有利于傳播到遠(yuǎn)方，是整體認(rèn)識(shí)，是綜合過程；將認(rèn)識(shí)結(jié)論表達(dá)出來，即帶有翅膀的種子想要傳播到遠(yuǎn)方，下落的高度要足夠高，是抽象過程。在活動(dòng)2中，帶有翅膀的楓楊、木蝴蝶種子作為類比物，類比物具有對(duì)比物的剩余屬性。通過類比，推測(cè)出果實(shí)帶有翅膀的這類植物通常都是大喬木，是新的判斷。（二）運(yùn)用思維工具，概念建構(gòu)活動(dòng)2是學(xué)生觀察果實(shí)與種子的外部形態(tài)特征，尋找有利于種子傳播的特征。通過分析“楓楊、蘿藦和木蝴蝶”“蒼耳和櫻桃”“蓮蓬和椰子”“鳳仙花和噴瓜”的果實(shí)或種子的外部形態(tài)特征及生存環(huán)境，歸納推理出種子的傳播方式與形態(tài)結(jié)構(gòu)、生存環(huán)境等相關(guān)聯(lián)，建構(gòu)了“生物能適應(yīng)其生存環(huán)境”“生物通過多種方式進(jìn)行繁殖”的學(xué)科核心概念，逐步形成“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的跨學(xué)科概念。1.創(chuàng)板塊圖，形成抽象判斷。本課教材配套作業(yè)本中的活動(dòng)記錄僅要求寫下果實(shí)或者種子的外部形態(tài)特征和傳播方式，缺少種子外部形態(tài)特征與傳播方式的關(guān)系判斷。例如學(xué)生記錄到楓楊果實(shí)上有紋理，紋理是與種子的傳播方式無(wú)關(guān)的特征，因此與楓楊種子傳播方式無(wú)關(guān)的某些屬性要隱性存在著。本課嘗試創(chuàng)板塊圖，根據(jù)四個(gè)人一組，合理將代言卡劃分成四大板塊，如圖5。第一板塊是引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多感官觀察顏色、形狀、輕重，重點(diǎn)觀察果實(shí)或種子的運(yùn)動(dòng)軌跡。第二板塊要求學(xué)生畫一畫果實(shí)或種子的結(jié)構(gòu)。第三板塊要求圖文說明大自然中怎樣將種子傳播到遠(yuǎn)處的。這三大板塊是引導(dǎo)學(xué)生拆解種子的各個(gè)屬性，盡量多的特征在分析階段體現(xiàn)出來。學(xué)生通過共同觀察、研討記錄、粘貼匯總等方式制作代言卡，提高了觀察及記錄效率。第四板塊中學(xué)生需提取與傳播方式有關(guān)的關(guān)鍵特征或關(guān)鍵屬性，斷定單個(gè)種子的傳播方式與關(guān)鍵屬性的關(guān)系。例如楓楊是風(fēng)力傳播，證據(jù)1是它擁有一對(duì)狹長(zhǎng)翅膀，旋轉(zhuǎn)下落，滯空時(shí)間延長(zhǎng)，有助于傳播到更遠(yuǎn)的地方。證據(jù)2是楓楊多生長(zhǎng)在陰濕山坡地，多山谷風(fēng)，因此是風(fēng)力傳播。2.畫廊漫步，概括普遍結(jié)論。學(xué)生基于單個(gè)種子的抽象判斷后，教師根據(jù)12組開展畫廊漫步，合理設(shè)置4個(gè)漫步點(diǎn)位，即展板區(qū)，設(shè)計(jì)隱含4類常見的種子的學(xué)習(xí)任務(wù)，分別為木蝴蝶、椰子、櫻桃、噴瓜。學(xué)生拿著種子代言卡去四個(gè)展板區(qū)“找一找”與之傳播方式相似的展板，并通過先“貼一貼”再“學(xué)一學(xué)”的方式，概括出該展板上具有同種傳播方式的種子的外部形態(tài)特征和生存環(huán)境。學(xué)生徜徉在“畫廊”中，通過閱讀、思考、粘貼等方式概括出結(jié)論并輸出信息，增加了生生信息交流的通道，保障了全體學(xué)生獨(dú)立思考和啟思互學(xué)。在本課教學(xué)中，研究風(fēng)力傳播的小組發(fā)現(xiàn)展板上有楓楊、蘿藦、木蝴蝶，通過列舉楓楊是風(fēng)力傳播的證據(jù)，如質(zhì)量輕、有一對(duì)翅膀、旋轉(zhuǎn)下落、約30米高、陰濕山坡處等。再通過列舉蘿藦、木蝴蝶是風(fēng)力傳播的證據(jù)，概括得出風(fēng)力傳播的果實(shí)或種子在形態(tài)上具有的共同特點(diǎn)是質(zhì)量輕、具有飛行器（絨毛、翅膀）、高度高、生活環(huán)境處多風(fēng)，如圖6。（三）精選實(shí)驗(yàn)材料，概念應(yīng)用活動(dòng)3是分析生活中不常見的常春油麻藤種子的傳播方式，指向跨學(xué)科大概念“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”在生活中的遷移與運(yùn)用，判斷常春油麻藤的傳播方式不是常見的四種傳播方式，而是自體傳播和人工傳播相結(jié)合的方式。概念應(yīng)用階段，學(xué)生需要學(xué)會(huì)運(yùn)用演繹推理的思維過程推測(cè)某一種子的傳播方式，設(shè)置的“問題”如下：?jiǎn)栴}一，常春油麻藤與上述哪些種子有類似的外部形態(tài)特征？推測(cè)其傳播方式并說明理由；問題二，我們有足夠證據(jù)嗎？還想獲取什么信息？問題三，種子的傳播方式還與哪些因素有關(guān)？通過結(jié)構(gòu)化的三個(gè)“問題”，引導(dǎo)學(xué)生思考。在問題一的引導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)常春油麻藤?gòu)耐獠啃螒B(tài)特征進(jìn)行分析，認(rèn)為可能是彈力傳播、動(dòng)物傳播、水力傳播。通過問題二學(xué)生提出要用手?jǐn)D壓果實(shí)，剝開果實(shí)觀察種子的樣子，觀察果皮是否容易裂開，種子是否多、小、圓。學(xué)生戴上一次性手套上實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作演示，觀察到“果莢密閉性非常好，果實(shí)有點(diǎn)腐爛但未裂開，種子數(shù)量不多、大、橢圓形”，由此判定常春油麻藤為非彈力傳播?；趩栴}三將學(xué)習(xí)活動(dòng)指向跨學(xué)科概念“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”，原先學(xué)生從形態(tài)結(jié)構(gòu)判斷其傳播方式，學(xué)生還想獲得“種子的生存環(huán)境”的信息。通過視頻介紹生存環(huán)境，了解到常春油麻藤具有藥用價(jià)值，是自體傳播和人工傳播相結(jié)合的方式傳播種子。（四）拓展仿生工程，概念反思在概念運(yùn)用之后，再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比推理，進(jìn)入概念反思階段。仿生學(xué)體現(xiàn)著人類有關(guān)類比的思維方法、模仿的思維方式和模型化的思維工具。首先對(duì)生物原型的研究。根據(jù)生活需要，將蒼耳的結(jié)構(gòu)特征予以簡(jiǎn)化，提取對(duì)粘住動(dòng)物皮毛有益的特征，如倒鉤刺，隱去與粘住動(dòng)物皮毛無(wú)關(guān)的特征，如蒼耳顏色、形狀，得到一個(gè)蒼耳原型。第二階段是將蒼耳原型提供的資料進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，并使其內(nèi)在的聯(lián)系抽象化，用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言把生物模型“翻譯”成具有一定意義的數(shù)學(xué)模型，如倒鉤刺的長(zhǎng)短與排列組合。最后數(shù)學(xué)模型制造出可在仿生工程技術(shù)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的硬件模型——魔術(shù)貼。其中：鉤帶模仿蒼耳子的刺，由多個(gè)硬挺直立、不易變形的小鉤子組成；絨帶模仿動(dòng)物的皮毛，由多個(gè)圈狀