胡衛平:如何基於核心概念進行學習進階的設計?

教育的目標不是獲得一堆由事實和理論堆砌的知識，而應該是實現一個趨向於核心概念的過程，這樣才有助於學生理解與他們生活息息相關的事件和現象，解決真實情境中的問題。
因為學生在不同階段思維有不同的發展，因此需要對知識的學習有一個進階的設計，通過學習進階，可以發展學生對核心概念的理解，幫助學生形成良好的知識結構、深度理解科學概念、提高解決問題的能力。本文中，現代教學技術教育重點實驗室主任胡衛平教授對核心概念的定義作出解釋，並闡述了核心概念教學的路徑及方法。本文整理自胡衛平教授在首都師範大學附屬育新學校思維型教學主題培訓上的分享

本世紀以來世界主要的發達國家和經合組織，聯合國教科文組織等國際組織都在積極推動基於核心素養的改革。核心素養的培養是學生能夠適應個人發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。
而簡單的知識點沒有辦法成為學生符合現在社會需要的必備品格和關鍵能力，所以核心素養的培養必須需要核心概念。

除此之外，目前義務教育課程改革的目標強調基於大概念的教學。在科學技術飛速發展的當下，由於知識體系龐大，也必須選擇綜合性的方法和學習內容進行教學。
因此，基於核心概念，整合學科知識，促進學生參與實踐，實現對重要原理的深入探索，發展學生對知識的深度理解，並提升學生的素養已經成為國際教育研究的共識，也是國際課程改革的一個方向。

核心概念是某個知識領域的中心，包括基本概念、基本規律、基本原理，這些內容能夠展現當代學科的圖景，是學科結構的主幹部分。

比如數學裡面的幾何、代數、統計等幾個大的核心概念構成了數學學科的基本框架。

 

選擇核心概念有嚴格的標準，要展現當代科學的主要觀點和思維結構；能夠組織和解釋大量的現象和數據；包括了大量的邏輯內容，有足夠的空間用於解釋、概括和推論。

 

還要可以用於生活中常見的情況和環境；可以提供許多機會，用於發展與本學科特色相關的認知技能與邏輯思維過程。

要可以用於組建更高階的概念，並能與其他學科的概念結構建立聯繫；要表達科學在人類智力成果中所佔據的地位。

 

核心概念可以分為兩類，一類是科學概念，一類是關於科學的概念。在《科學教育的原則和大概念》一書中討論了科學中的14個大概念。

 

如宇宙中所有的物質都是由很小的微粒構成的、物體可以對一定距離以外的其他物體產生作用等等。其中前十個是科學概念，而後四個是關於科學的概念。

在14個大概念中，我們將關於物質科學、生命科學、地球宇宙科學三個領域合在一起，構成了十一個學科核心概念，涉及到物理、化學、生物、地理，由此可以看出其中的整合性。

 

比如說物質與能量不僅存在於物質科學中，生命科學、地球宇宙科學中也有物質與能量，這就是一種跨學科的概念，這種跨學科概念還有結構和功能、系統與模型、穩定與變化。

 

在教學過程中，要設計教學，首先從學科核心概念的角度出發設計，同時要真正幫助學生理解跨學科的核心概念。

 

跨學科的核心概念不是一個單純的學科，而是對不同的學科核心概念進行整合。在學科核心概念裡面也需要考慮互相之間的聯繫，進行整合。從這個意義上來講，不難理解在實施核心概念教學時，需要開展跨學科的合作。比如自然科學領域，物理、化學、生物不僅僅要分成物理、化學、生物獨立的教研室，還要有一個教研室之間合作的機制，就如何實現學科的交叉融合，以及幫助學生形成跨學科概念提供一定的研究基礎和教研基礎。

概念教學往往與學習進階聯繫在一起，此次我國課程改革特別強調了學習進階。

 

2004年，《加拿大科學、數學和技術教育雜誌》第4卷第1期專刊發表關於學生長期科學概念發展的學習進階報告研究，這是科學教育領域第一次正式提出學習進階。

 

美國國家研究理事會對學習進階做出如下定義：學習進階是對學生連貫且逐漸深入的思維方式的描述。

 

也有人提出學習進階實質上就是對核心概念的理解的逐級深入和持續發展。通過學習進階，發展學生對核心概念的理解，幫助學生形成良好的知識結構、深度理解科學概念、提高解決問題的能力，已經成為當代基礎教育科學課程改革的核心理念。

關於學習進階的研究有以下五個方面：

第一，基於核心概念構建和呈現學習進階

第二，考察學生理解核心概念的真實路徑

第三，開發學習進階的評價工具

第四，研究學生科學思維的發展

第五，強調科學內容與日常生活問題結合，從日常生活情景中建立有關科學能力的學習進階層級。

2004年英國修訂的《國家科學教育標準》體現了學習進階的思想。從內容上來講，英國的課程標準化具有主題一致性的特點。比如從KS1到KS3的學段所涉及的科學內容包括電與磁、光與聲、力與運動、地球與外層空間、能量與能量的傳遞五個主題，而每個主題在不同學段的學習內容的深度和廣度逐漸增加，具有進階的特點。美國《下一代科學教育標準》吸收了學習進階的研究成果，以學習進階的形式呈現核心概念和工程實踐的學段發展，有序地安排了不同概念地呈現順序。並逐級安排了同一概念在不同學習階段的深層次理解，為學科核心概念、跨學科概念、技術與工程實踐、STSE教育和科學本質觀教育構建了各自的進階矩陣，為工程設計構建了進階關係圖。第一，學習的路徑是一個逐漸累積、日臻完善的過程。應該突出核心概念在課程內容中的中心地位，加強課程內容的貫通性。圍繞核心概念組織少而精的課程內容，從而有利於學習者深度學習以及思維的縱深發展，有利於加強學習者對核心概念的深度理解，建構合理有效的知識結構，對知識進行有效的遷移。第二，學生對科學概念的理解存在多個不同的中間水平，學生需要經歷這些水平方能實現不斷進步發展。核心概念教學的有效實施，在教學課程的設計上要做到「三適合、兩遵循」，即適合學生的認知水平、知識經驗、興趣特點，遵循學習規律、學科規律。因此，在實施核心概念教學時不僅要明確思維型教學的目標、思想、基本原理、基本要素等，還需要理解核心概念的本質、功能，以及什麼是進階。概念是一類事物的共同屬性或者本質特徵在大腦中的反映。概念的內涵就是指這個概念的含義，即該概念所反映的事物對象所特有的屬性。例如：「商品是用來交換的勞動產品」。其中，「用來交換的勞動產品」就是概念「商品」的內涵。

概念的外延就是指這個概念所反映的事物對象的範圍。即具有概念所反映的屬性的事物或對象。
例如：「森林包括防護林、用材林、經濟林、特殊用途林」，這就是從外延角度說明「森林」的概念。概念的內涵和外延具有反比關係，即一個概念的內涵越多，外延就越小；反之亦然。概念是思維活動的結果和產物，同時又是思維活動藉以進行的單元。下面對科學裡涉及到的幾個概念進行舉例說明要怎樣理解核心概念。物質的結構與性質。不同組成與結構的物質具有不同的性質，即結構決定性質，而性質又決定功能和用途，這是一個非常核心的概念。認識物質的組成、性質及用途，在這個過程中有利於學生形成物質與能量、結構與功能等跨學科的一些概念。運動與相互作用。物質是運動的，運動有機械運動、熱運動、電磁運動等。物質之間存在著相互作用力：電磁力、萬有引力、強相互作用力、弱相互作用力。力可以改變的物體的形狀和運動狀態。在這一學習過程中可以讓學生形成系統與模型的思想。生物體的穩態與調節。生物體是一個在內部和外部不斷進行循環、能量流動和信息交換反饋的開放系統，可以通過自我調節來維持穩定。
如植物可以製造有機物為其他生物提供食物，動物可以通過獲取其他生物的養分維持生存，人體可以通過一定的調節機制來完成複雜的生命活動。在這個過程中會涉及到物質與能量、穩定與變化等問題。對於如何落實核心概念的進階，我們設計了基於核心素養的科學課程概念學習進階設計模型。從核心概念維度，我們要考慮課程內容體現學科核心概念進階體系，科學概念的深度學習體現學生建構科學觀念，經歷記憶、理解、運用、分析、評價、創造的過程。同時，認知過程從低階向高階過渡，體現學生的科學思維能力進階。比如「物質的結構與性質」這個概念可以分為兩個維度，一個是物質的結構，一個是物質的性質與變化。
結構決定性質這個就是核心觀念，在物質的結構維度，要求從知道物質有不同形狀、顏色等宏觀描述，向能從微觀視角理解、描述、表示物質的平面結構和立體結構進階。

 

從物質的性質與變化維度，1-2年級能描述常見物質的容易觀察的物理性質；3-4年級能理解不易觀察的物理性質，簡單描述三態變化的特徵；5-6年級能對比不同物質的物理性質，理解影響三態變化的因素。我們實施大概念教學不僅要考慮概念的進階，而且要考慮目標的進階、素養的進階，這三者之間構成了一個大概念進階的理解。基於思維型教學理論的教學實施，光有概念的理解還不夠，還要真正理解思維型教學，反映教學的本質，將教學思想落實到教學中。按照課型要求，實施教學必須把事實性知識置於學習者的概念框架下；概念要被各種豐富的、有代表性的事實細節展現出來；要從感性到理性，從經驗事實到科學概念、規律，從單一到綜合，逐漸建構學科結構。學生形成概念，需要通過感知活動、思維加工、理解應用和形成結構四個心理過程，可能存在著感性認識不足、思維方法不當、受思維定勢的消極影響和相關概念的幹擾等心理障礙。因此，從學生形成概念的心理過程和心理障礙出發，落實概念教學需要教師重視概念學習的基本要求：需要使學生獲得豐富的感性認識，掌握建立概念的思維方法。還需要明確概念的內涵和外延，運用概念解決實際問題，搞清概念之間的關係，建立概念的結構。按照課型要求實施教學，概念教學的過程可分為四個階段。第一階段，創設情境，感知事物，提出問題。從概念的形成規律來講，形成感性認識是第一步，因此概念教學要通過創設情境，感知事物，提出問題。
第二階段，自主探究，合作交流，形成概念。教師在第一階段中激發了學生的學習動機後，讓學生通過自主探究、合作交流的方式，在過程中通過抽象概括的方式形成概念。第三階段，總結反思，明確內涵，理解外延。要讓學生對自主探究、合作交流的過程和結果進行反思，從而理解概念的內涵、外延和形成方法。第四階段，解決問題，應用遷移，形成結構。即應用所學的概念解決問題，將概念遷移到其他領域中，形成所學概念與其他概念的聯繫和結構。

在概念教學的過程中，教師還要注重學生高階思維的培養，把批判性思維和創造性思維融入到教學過程中。除此之外，教師要了解學生的相異概念。學生在學習之前大腦中存在前概念（相異概念），這個前概念可能是對的，也可能是錯的，如果不了解學生的這些概念，就很難產生認知衝突，實現概念的轉變。最後，實施大概念教學要實現教、學、評的一體化，評價中要考慮核心概念之間的關係及其應用。

作者 | 胡衛平

整理 | 喻林婭

編輯 | 喻林婭

統籌 | 孫習涵

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