浙江省杭州市基礎(chǔ)教育研究室附屬學(xué)校 李 霞

一、核心概念的結(jié)構(gòu)體系分析

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）落實(shí)義務(wù)教育科學(xué)課程的育人功能，圍繞核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化統(tǒng)整，用核心概念統(tǒng)領(lǐng)科學(xué)課程內(nèi)容。

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

結(jié)構(gòu)化、精簡(jiǎn)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(xué)生科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任的培養(yǎng)目標(biāo)。其中，科學(xué)觀念是科學(xué)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(xué)觀念是核心概念體系建構(gòu)的必然結(jié)果，科學(xué)觀念也引領(lǐng)著教師與學(xué)生開展科學(xué)概念的學(xué)習(xí)。

二、核心概念的進(jìn)階學(xué)習(xí)分析

科學(xué)觀念是對(duì)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(rèn)識(shí)?！稑?biāo)準(zhǔn)》指出“科學(xué)觀念是在理解科學(xué)概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成的對(duì)客觀事物的總體認(rèn)識(shí)”，并將科學(xué)觀念劃分為三部分：科學(xué)、技術(shù)與工程領(lǐng)域的一些具體觀念；對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)；對(duì)人與自然關(guān)系的認(rèn)識(shí)以及對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)等。從《標(biāo)準(zhǔn)》中可知，與13個(gè)核心概念直接相關(guān)的有物質(zhì)和能量觀、運(yùn)動(dòng)和相互作用觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、生態(tài)觀、人地協(xié)調(diào)觀等。這些科學(xué)觀念可以為我們提供理解世界、與世界和諧相處的知識(shí)與方法，它的形成依賴于科學(xué)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(shí)間，帶領(lǐng)學(xué)生深入探究354個(gè)內(nèi)容要求（初步概念），逐步建構(gòu)54個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容（上位概念），不斷豐富對(duì)13個(gè)核心概念、4個(gè)跨學(xué)科概念的理解與應(yīng)用，幫助學(xué)生形成科學(xué)觀念，如圖1。

圖1 科學(xué)觀念的進(jìn)階學(xué)習(xí)

聚焦核心概念的學(xué)習(xí)，就是教師和學(xué)生沿著科學(xué)家打通的觀察世界的通道，去感知和認(rèn)識(shí)世界。這個(gè)通道的起點(diǎn)是一個(gè)個(gè)具體的內(nèi)容要求。小學(xué)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(xué)概念，包括一些科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)事實(shí)，我們可以將之理解為“下位概念”。例如小學(xué)3—4年級(jí)“知道電源、導(dǎo)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(xué)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(huì)流出來一樣，開關(guān)一經(jīng)閉合，電流便會(huì)在電路中流動(dòng)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(qiáng)，很多是學(xué)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(fù)電荷、原子、分子、基因等。仍以“電流”的學(xué)習(xí)為例，7—9年級(jí)“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(diǎn)”。學(xué)生通過對(duì)電流表、電壓表、變阻器的操作等探究實(shí)踐活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到帶電粒子有規(guī)則地定向移動(dòng)就形成了電流，電流的方向是以正電荷的運(yùn)動(dòng)方向做定義的。對(duì)電流概念的探究和建構(gòu)的過程，是一個(gè)由現(xiàn)象不斷深入本質(zhì)的學(xué)習(xí)過程。

對(duì)以上內(nèi)容要求的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生建構(gòu)更上位科學(xué)概念，在《標(biāo)準(zhǔn)》中定義為學(xué)習(xí)內(nèi)容“電磁相互作用”。學(xué)習(xí)內(nèi)容是一系列更加上位的科學(xué)概念，它把兩個(gè)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(chǎng)的相互作用以及帶電粒子之間通過電磁場(chǎng)傳遞的相互作用，是自然界的四種基本相互作用之一。在對(duì)電流概念學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生意識(shí)到在電流接通的一剎那，電場(chǎng)就產(chǎn)生了，電子正是在電場(chǎng)的作用下進(jìn)行定向運(yùn)動(dòng)。自然界物質(zhì)的相互作用導(dǎo)致了物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。

學(xué)習(xí)內(nèi)容的上位概念是核心概念“運(yùn)動(dòng)與相互作用”，科學(xué)新課標(biāo)中的核心概念不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的詞匯，它超出了一個(gè)普通概念的內(nèi)涵和外延?！稑?biāo)準(zhǔn)》將此核心概念的內(nèi)涵定義為“物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)和電磁運(yùn)動(dòng)。物體之間存在相互作用力，包括電磁力、萬有引力、強(qiáng)相互作用與弱相互作用；力可以改變物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”。由此可見，核心概念是一種深刻的思想和學(xué)說的載體，是科學(xué)學(xué)科的主干，是通過不斷建構(gòu)學(xué)習(xí)形成抽象的、共同的、可遷移的那一類重要概念。

核心概念“運(yùn)動(dòng)與相互作用”的學(xué)習(xí)指向的跨學(xué)科觀念有“物質(zhì)與能量”“系統(tǒng)與模型”等?？鐚W(xué)科觀念超越了學(xué)科界限，它可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的遷移，可以幫助學(xué)生去深入思考問題，思考事物背后的本質(zhì)，進(jìn)而解決問題。

在時(shí)間有限的學(xué)校和課堂上，學(xué)什么對(duì)學(xué)生是最重要的？怎樣計(jì)劃和傳遞教學(xué)內(nèi)容才能讓教學(xué)更有效？怎樣選擇和設(shè)計(jì)評(píng)估工具和程序才能提供給學(xué)生學(xué)習(xí)的正確信息？怎樣確保目標(biāo)、教學(xué)和評(píng)估三者之間保持一致？這些課堂教學(xué)的本質(zhì)問題，一直是我們重點(diǎn)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(xué)內(nèi)容體系，為課堂教學(xué)提供了非常好的認(rèn)知載體。

三、核心概念統(tǒng)領(lǐng)下進(jìn)階學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)中，為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和要求，教師需要對(duì)學(xué)科、教材、學(xué)生和教學(xué)環(huán)境等方面進(jìn)行深入分析和思考，制定教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)材料、教學(xué)程序、教學(xué)評(píng)價(jià)，其目的是為了能有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展。教學(xué)設(shè)計(jì)包括對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)單元的設(shè)計(jì)和每一課時(shí)的設(shè)計(jì)，每課時(shí)的設(shè)計(jì)嵌入在單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中。

核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元是能幫助學(xué)生完成一個(gè)階段的聚焦核心概念的、解決一些實(shí)際問題的課程單位。核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的進(jìn)階學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)是以核心概念的進(jìn)階學(xué)習(xí)作為認(rèn)知發(fā)展途徑，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整體考慮教學(xué)各要素，不斷優(yōu)化教學(xué)效果的設(shè)計(jì)。首先，核心概念的結(jié)構(gòu)體系，決定了教學(xué)設(shè)計(jì)需要基于系統(tǒng)論的思想方法對(duì)內(nèi)容進(jìn)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(jìn)階學(xué)習(xí)特點(diǎn)，決定了要在教學(xué)整體觀的指導(dǎo)下，以學(xué)生的概念發(fā)展為線索，將教學(xué)的各個(gè)要素有序規(guī)劃，形成具有較好教學(xué)效果的教學(xué)設(shè)計(jì)。

（一）聚焦核心概念進(jìn)階學(xué)習(xí)，完善單元設(shè)計(jì)的框架

核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)包括組成要素，以及要素之間的關(guān)系。每個(gè)要素各有其價(jià)值、彼此關(guān)聯(lián)。教學(xué)要素包括單元學(xué)習(xí)內(nèi)容規(guī)劃、單元學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)、單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析、單元學(xué)習(xí)進(jìn)程設(shè)計(jì)、持續(xù)的反饋與應(yīng)用設(shè)計(jì)和單元教學(xué)評(píng)價(jià)，如圖2。

圖2 核心概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學(xué)設(shè)計(jì)

聚焦核心概念的單元教學(xué)設(shè)計(jì)，首先要明確本單元內(nèi)容在核心概念學(xué)習(xí)過程中的前后聯(lián)系，及其重要的教育價(jià)值。對(duì)核心概念的學(xué)習(xí)，要隨著年級(jí)的增長(zhǎng)體現(xiàn)進(jìn)階性，認(rèn)真解析核心概念、學(xué)習(xí)內(nèi)容、內(nèi)容要求之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，明確學(xué)生在建構(gòu)此核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程中，認(rèn)識(shí)了哪些具體的概念、事實(shí)和現(xiàn)象，不斷抽象，不斷進(jìn)階。

以此為基礎(chǔ)，從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)方面，設(shè)計(jì)單元教學(xué)目標(biāo)。以單元內(nèi)容的進(jìn)階學(xué)習(xí)作為線索，聚焦單元目標(biāo)，從學(xué)習(xí)起點(diǎn)、學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)困難三個(gè)維度，進(jìn)行學(xué)情分析。單元學(xué)情分析是學(xué)生學(xué)習(xí)的此岸，單元目標(biāo)是學(xué)習(xí)的彼岸，在兩者之間要設(shè)計(jì)連接橋梁，這個(gè)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(xué)習(xí)，依據(jù)學(xué)情分析，按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從具象到抽象的基本原則，進(jìn)行梳理與優(yōu)化，形成基于學(xué)生思維發(fā)生過程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)。

基于學(xué)情分析，將學(xué)習(xí)內(nèi)容置于真實(shí)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(duì)情境進(jìn)行加工改造。將問題情境與單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，從學(xué)生自主建構(gòu)、自主學(xué)習(xí)的視角，整體設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)進(jìn)程，將學(xué)習(xí)反思持續(xù)嵌入學(xué)生的學(xué)習(xí)中。單元學(xué)習(xí)結(jié)束，基于單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、單元學(xué)習(xí)進(jìn)程及持續(xù)反思的結(jié)果，設(shè)計(jì)并實(shí)施單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

概而述之，充分挖掘本單元內(nèi)容在核心概念學(xué)習(xí)過程中的前后聯(lián)系和價(jià)值；明確制定聚焦核心素養(yǎng)的單元教學(xué)目標(biāo)；充分做好單元學(xué)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(jìn)階設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)進(jìn)程；持續(xù)反饋單元學(xué)習(xí)效果，是聚焦核心概念進(jìn)階學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的重要方面。

（二）基于發(fā)展水平，明確素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)

《標(biāo)準(zhǔn)》突出素養(yǎng)導(dǎo)向，關(guān)注發(fā)展學(xué)生所應(yīng)形成的關(guān)鍵能力與必備品格。強(qiáng)調(diào)科學(xué)觀念及其應(yīng)用、科學(xué)思維的發(fā)展與提升、科學(xué)探究與工程實(shí)踐能力的發(fā)展、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成，教學(xué)時(shí)需要從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)維度系統(tǒng)考慮教學(xué)目標(biāo)。

要將科學(xué)知識(shí)目標(biāo)轉(zhuǎn)化成科學(xué)觀念目標(biāo)，強(qiáng)化對(duì)內(nèi)容要求、學(xué)習(xí)內(nèi)容及其指向的核心概念的理解，強(qiáng)化其應(yīng)用。所以，需要把握好核心概念的教育價(jià)值，將對(duì)科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)事實(shí)的學(xué)習(xí)置于核心概念的進(jìn)階學(xué)習(xí)中，準(zhǔn)確把握好其水平和前后聯(lián)系。在目標(biāo)撰寫時(shí)，可以參考《標(biāo)準(zhǔn)》附錄2中“課標(biāo)中使用的行為動(dòng)詞”，采用認(rèn)知性行為動(dòng)詞＋學(xué)習(xí)內(nèi)容的形式制定出可評(píng)可測(cè)的科學(xué)觀念目標(biāo)。科學(xué)思維培養(yǎng)，一直以來是科學(xué)課堂教學(xué)中的薄弱之處。應(yīng)分析、理解學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中科學(xué)思維的發(fā)生和參與過程，結(jié)合概念水平的進(jìn)階，將學(xué)生科學(xué)思維的過程提煉出來，形成科學(xué)思維目標(biāo)?？茖W(xué)思維目標(biāo)主要圍繞科學(xué)推理、科學(xué)論證、模型建構(gòu)和質(zhì)疑創(chuàng)新等方面進(jìn)行提煉。明確的科學(xué)思維目標(biāo)，能有效指導(dǎo)我們理解核心概念建構(gòu)過程中學(xué)生的思維方式和思考過程，從而能給予有效的互動(dòng)和點(diǎn)撥。探究實(shí)踐目標(biāo)包括科學(xué)探究、工程實(shí)踐、自主學(xué)習(xí)幾個(gè)方面，制定探究實(shí)踐目標(biāo)時(shí)，要強(qiáng)調(diào)親歷科學(xué)探究實(shí)踐、技術(shù)工程實(shí)踐和自主學(xué)習(xí)實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)獲得方法，強(qiáng)調(diào)在親歷實(shí)踐中形成能力，發(fā)展觀念。態(tài)度責(zé)任目標(biāo)是學(xué)生基于對(duì)科學(xué)觀念的深度理解，在探究實(shí)踐的支撐下，通過科學(xué)思維內(nèi)化而形成的必備品格，是社會(huì)主義核心價(jià)值觀在科學(xué)課程中的集中體現(xiàn)，反映了核心素養(yǎng)的方向性，也指導(dǎo)了學(xué)生科學(xué)觀念的形成。

（三）突出核心概念的有效建構(gòu)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的問題鏈

聚焦核心概念，可以依托學(xué)習(xí)問題鏈整體設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)進(jìn)程。在核心概念學(xué)習(xí)過程中，基于學(xué)生學(xué)習(xí)邏輯的教學(xué)，是學(xué)生經(jīng)歷由低階認(rèn)知到高階認(rèn)知、由簡(jiǎn)單理解到復(fù)雜應(yīng)用的過程。所以，教學(xué)時(shí)要提煉出一系列關(guān)鍵問題，有時(shí)一個(gè)關(guān)鍵問題就是一節(jié)課的學(xué)習(xí)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(jìn)；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(biāo)上看，問題鏈將問題情境與教學(xué)目標(biāo)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(xué)生自主進(jìn)行科學(xué)探究、發(fā)展高階思維，促進(jìn)對(duì)核心概念的建構(gòu)和深度理解。

日常教學(xué)中，教師有時(shí)會(huì)把學(xué)習(xí)內(nèi)容直接冠以“是什么”“為什么”“怎么辦”而作為學(xué)生要探究的問題，這些問題與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和需求不能產(chǎn)生連接，往往不能引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，不能成為學(xué)生的真問題。這需要教師進(jìn)行創(chuàng)造性的思考，選擇適切的情境，將學(xué)習(xí)內(nèi)容置于其中，利用認(rèn)知沖突引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生真問題，從而促推科學(xué)探究學(xué)習(xí)的發(fā)生，進(jìn)而發(fā)展核心概念水平。

聚焦核心概念的進(jìn)階學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從素養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)到素養(yǎng)評(píng)價(jià)終止，持續(xù)提升學(xué)生的核心概念水平；是一個(gè)問題設(shè)計(jì)，要找準(zhǔn)主要問題，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的問題鏈；是一個(gè)進(jìn)階設(shè)計(jì)，要模仿學(xué)生自然狀態(tài)下的學(xué)習(xí)，道法自然，不斷進(jìn)階，發(fā)展核心素養(yǎng)。