摘要學科大概念是指向具體學科知識背後的更為本質、更為核心的概念或思想，它建立了不同的學科知識間的縱橫聯繫。以大概念為視角分析教學內容、確定單元、圍繞大概念系統規划進階式教學目標、確定單元教學結構、實施單元教學評價，能夠賦予單元教學以實質性的意義，是知識轉化為能力素養的重要途徑。
作者：頓繼安，北京教育學院數學與科學教育學院院長，教授；何彩霞，北京教育學院數學與科學教育學院教授。
圍繞大概念進行單元教學設計已成為當前學科教育的發展趨勢和熱點問題，2018年初頒布的普通高中各學科課程標準中「凝練了學科核心素養」「重視了以學科大概念為核心，使學科內容結構化」。那麼，如何理解學科大概念及其在教學中的作用？學科大概念與單元教學設計有何關係？如何圍繞大概念開展單元教學設計？本文擬對此進行探討
一
何為學科大概念
大概念（big ideas）也被譯為大觀念、核心觀念、核心概念等，依據所適用的範圍不同，大概念有跨學科大概念和學科大概念之分。所謂學科大概念，是指能反映學科的本質，居於學科的中心地位，具有較為廣泛的適用性和解釋力的原理、思想和方法，其主要特徵為：（1）能反映學科的主要觀點和思維方式，是學科結構的骨架和主幹部分；（2）能統攝或包含大量的學科知識，具有普遍性和廣泛的解釋力；（3）能提供對於理解知識、研究和解決問題的思想方法或關鍵工具，可運用於新的情境，具有持久的可遷移應用價值。
學科大概念並非指學科中某一具體的概念或定理、法則等，而是指向這些具體知識背後的更為本質、更為核心的概念或思想，如化學學科大概念「物質的組成結構決定性質」，揭示了不同物質具有不同性質和相似性質的根本原因，成為人類理解和研究物質性質的思維結構；生物學科大概念「生物體的形態結構與其生活環境相適應」則可以解釋變色龍的體表顏色隨季節而發生變化、兔子的眼睛長在頭部的兩側等很多現象，為人類認識和研究生物提供了基本思想。
以學科大概念來統攝和組織教學內容，將更為充分地揭示知識間的縱橫關係。知識間的橫向聯繫揭示了不同知識的形成過程的共同之處，使得先前所學的知識對後繼所學的知識起到啟發（非特殊遷移）的作用，有利於培養學生利用已有知識解決問題，進而生成新知識的能力；對具體的事實、概念進行抽象概括、一般化等思維加工活動，可以形成知識間縱向向上的聯繫，能夠從中獲得更有普遍意義的大概念，實現知識的拓展和知識結構的改造；將抽象概括獲得的大概念用來指導或運用於解決具體問題，是知識縱向向下聯繫的過程，也是促進學生將知識轉化為能力的重要途徑。
二
學科大概念與單元教學設計
單元教學是近些年被關注的熱點問題， 隨著中國學生發展核心素養的落地，單元設計更被認為是撬動課堂轉型的一個支點。但「教學單元」並無統一標準，單元有大小，當下普遍關注的「大單元」也具有相對性，且與大概念緊密相關。
01、有意義的單元教學設計需要圍繞大概念進行
單元教學被關注的原因是「以課時為單位的教學導致知識碎片化」。然而我們必須客觀地看到，無論以何種理念、何種目標為取向開展單元教學設計，在對知識進行重組與整合後，常規學科教學都要尊重當前和以後相當長一段時間內學校教學以「課」為時間單位進行組織的現實，最終必須將重組的內容按照課時進行安排，也就是轉化為課時設計。因此，解決知識碎片化問題的出路並非教學設計所需要的時長，而是揭示教學內容之間怎樣的關係，這就要求教師必須能夠看到具體知識背後的大概念，進而圍繞大概念組織教學。
以初中生物「動物的行為」一課為例。有教師的教學按照動物的攝食行為、防禦行為、攻擊行為、領域行為、節律行為、繁殖行為依次進行，對於每種行為，都是先給出動物行為的定義，再分析該種行為對動物的意義。這樣的教學是以動物的每種具體行為的學習作為獨立單位，40分鐘的課由6個時長在5～6分鐘的「微課」拼接而成，不同動物的行為以孤立事實的形象留在學生頭腦中，必然是碎片化的知識。而如果教學圍繞生物學科大概念「動物藉助行為適應多變的環境，提高存活和繁殖的機會」進行，這些不同動物的具體攝食行為、防禦行為、節律行為等就有了深層聯繫。對這些動物行為的學習不必平均著力，通過對一些動物行為的深度分析，學生將學到從動物行為與環境相適應的角度認識動物的各種行為，動物行為的意義和各個行為之間的相互關係，以及認識動物行為、動物與環境關係的分析思路和探究方法。這樣，當遇到課本中沒學過的動物行為時，學生也能夠自主分析和解釋其意義。
圍繞大概念開展的教學對於非連續單元也有重要影響。例如，初中數學中，一元一次方程、二元一次方程組、分式方程、一元二次方程的學習在時間上是非連續的，每種方程的解法可以自成系統，成為教學設計的獨立單位。而如果以「方程就是含有未知量、表達等量關係的式子，通過運算和等式性質可以使未知量成為可知」這一大概念為統領，這些具體方程的具體解法的一致性將得到關注，而經由這些具體方程的學習，學生也有可能解決課本以外的一些方程問題。
01、有了大概念視角，單元教學才可能變為現實
單元教學希望解決的另一個問題就是以課時為單位的教學「難以給學生足夠的思考與交流空間」。單元教學設計通常要對知識進行整合，也要為學生提供更多的自主探究的空間。而教師的教學設計是否願意和敢於給學生自主解決挑戰性問題的機會，與其對知識間聯繫的認知緊密相關，如果教師孤立地看待知識點，就會高估學生的困難，不敢給學生探究機會。
筆者曾經在培訓活動中問在場的初中數學教師：如果沒講有理數加法法則，假設學生也沒有預習，你們覺得學生能否解決如下這些有理數加法的問題：
（+7）+（+8）；0+（-4）；
（+3）+（-3）；（-2）+（+1）；
（+1）+（-3）；（-2）+（-3）。
許多教師認為學生不會，甚至有教師感到很奇怪：「沒學過，學生憑什麼會？」許多教師教有理數加法法則時，按照兩個加數分別為同號、異號、一數為零的情形，分三個階段逐次進行，每個階段的學習，都以特定現實情境的實踐意義和細碎問題為引導。
然而，筆者的調研卻表明，有相當高比例的學生不需要教師的引導，就能夠給出上面這些算式的答案，而且方法多樣。這意味著教師低估了學生。而低估學生的根本原因在於教師沒能看到有理數加法法則這一新知識與此前已經學過的有理數（負數）的概念、加法的概念間的內在關聯對於解決新問題的意義，沒能看到這一運算與此前學生學過的諸如分數運算、小數運算一樣，都是「對象拓展型新運算」這個學科大概念統攝下的具體知識。如果教師具有大概念的視角，就會將新知識的學習看成是學生經由先前所學的知識而形成的大概念的一個新的特例，也就會更為積極、理性地對學生進行預判，從而更傾向於為學生提供自主探究的空間。
三
以大概念為統領進行單元教學設計
01、以大概念為視角分析教學內容確定單元
以大概念為視角分析教學內容是確定單元的重要環節，其基本思路如下：首先，立足學科整體高度，從具體內容出發，分析和挖掘具體內容背後的大概念，並以大概念為視角來梳理相關內容，形成有意義關聯的結構化的知識整體；其次，根據學科課程標準的要求和學生的不同學習階段，梳理大概念的進階發展，明辨大概念的學習進程及其重要節點；再次，依據學生的實際情況和發展需要，結合教學內容的特點來確定大概念的解構程度和單元的大小及形態。
如，「物質的組成結構決定性質」是化學學科的一個大概念。物質由元素組成，從元素視角認識物質性質及物質的轉化，能夠揭示元素與物質性質及物質轉化的關係及規律，為認識和研究物質及其轉化提供認識角度和思維方法。以此為統領來梳理初中化學課程「身邊的化學物質」和高中必修課程「常見的無機物及其應用」等主題中的相關內容，可以構築起知識之間有著內在本質聯繫、大概念的內涵進階發展、認識角度逐漸豐富和認識持續深入的整體框架（圖1）。
以此框架為依據，根據課程標準的要求，結合具體內容特點和學生的實際情況，在初中可以確定「基於物質分類認識物質的化學性質及反應規律」單元來統整金屬、酸、鹼、鹽相關知識，在高中必修課程中可以確定「基於物質類別和元素價態認識物質及其轉化」單元來統整鐵及其重要化合物相關知識。從實施形態上看，前者是跨越不同學習內容的非連續的大單元，後者為連續的小單元。也可將上述初中、高中的相關內容統整起來構成跨越學段的、非連續的「元素與物質」大單元。
02、圍繞大概念系統規划進階式教學目標
單元目標的規劃需要著眼於學生的深入學習和長遠發展，兼顧知識、思維、能力和情感等多個層面，明確單元教學要使學生達到怎樣的預期學習結果和發展水平即單元目標，以及圍繞單元目標來細化具體課時的目標進階。
大概念引領下的單元教學，重在促進學生形成對大概念的理解，使其能夠形成以大概念為統攝的結構化的學科知識，並能將之轉化為解決具體問題的思路與方法，即在完成單元學習後，學生知道或能做與之相關的事情。以此核心目標為導向來系統規划進階式單元教學目標，需要基於大概念的發展歷程，分析學生所處的學習階段，並結合具體內容特點來系統考慮。對於大概念的理解，其進階目標可以是內容拓展，如從單一維度到多個維度，也可以是單一維度的認識深化等。
如在高中化學必修課程中，以鐵及其重要化合物相關知識為載體，確定「基於物質類別和元素價態認識物質及其轉化」單元，按照如圖1所示的大概念及其知識框架，該單元教學目標確定如下：
（1）能從物質類別、元素價態的角度，列舉鐵元素的典型代表物，能依據複分解反應和氧化還原反應預測鐵及其重要化合物的化學性質和變化，能設計實驗進行初步驗證，能分析和解釋實驗現象；
（2）能從物質類別和元素價態變化的視角說明鐵及其重要化合物的轉化途徑，能利用
、
的典型性質和反應，設計物質的製備、轉化、分離和檢驗等簡單任務的方案；
（3）能說明鐵及其重要化合物的實際應用及其對社會發展的價值。其中，1）為學習理解，2）為實踐應用。與之相對應，具體課時目標的認識和研究對象（如單質鐵、鐵的氧化物和氫氧化物、鐵鹽）不斷變換，學生的學習按照基於物質類別、元素價態的角度識別和預測物質的性質與反應，並運用於解決簡單問題的目標進階來逐漸展開。
03、確定單元教學結構
「怎樣組織單元是創造課程的中心問題」，大概念的學習是一個循序漸進、不斷拓展和深入的過程，「並需要以適合學習者不同認知發展階段的方式來表達」。在教學中，根據教學內容的特點以及學生的認知基礎和發展需要，教師可通過增加其內容維度、認識深度和複雜性來反覆呈現大概念，以持續、遞進的方式來促進學生的理解和遷移應用。
圍繞大概念開展的單元教學，將突破常見的教學按照知識點在知識體系中的順序展開、學生在知識的鏈條上爬行、在學習了所有知識點後再解決綜合性問題的「分—總」型教學結構，並以驅動重要知識產生的大問題的解決過程為線索形成教學結構。由於「大問題」的解決經常需要基於多個具體知識，每個具體知識也需要學生熟悉、理解、掌握，以便更好地應用於解決其他問題，故而針對具體知識點的專項練習也是必須的，因此，這樣的教學會表現為「總—分—總」型結構。
04、實施單元教學評價
除了要評價學生已經學習過的具體的知識及有關技能掌握情況外，圍繞大概念開展的單元教學評價有其必須關注的評價內容，就是學生對「大概念」的理解和應用情況。鑑於大概念的意義在於「能提供理解知識、研究和解決問題的思想方法或關鍵工具，可運用於新的情境，具有持久的可遷移應用價值」，因此，指向大概念的單元教學評價需要關注學生解決新情境中新問題的能力，這種傾向在中高考試題中已見端倪。