关于核心概念的理解与实践

关于核心概念的理解与实践

在过去的8年里，中国的基础教育和科学课程确立了新的课程理念和目标，更新了教育内容和要求，推广了基于各自研究的各种课程。这给科学课程带来了很大的变化，并取得了令人满意的成绩。然而,关于核心概念在理科课堂中的传递,相关理论和实践都尚未有平行的跟进,这使得课程理念和目标的落实要面临许多风险。实际发生在课堂中的情况也表明,肤浅的“探究”活动及对事实类信息的强调和不当使用并非个别现象。在这样的情况下,强调核心概念在理科课程教学中的重要作用,强调概念和原理的理解而不是仅仅对事实的记忆,已经变得十分必要和迫切。一、核心概念的内涵英文文献中经常会出现“核心概念”(keyconcept),“基本概念”(fundamentalconcept),“主要概念”(majorconcept),“基本观点”(fundamentalidea),“核心观点”(keyidea),“大观点”(bigidea),“主要概括”(majorgeneralization)等,这些词的意义几乎相近。美国著名教育学家赫德(Hurd)①认为,组成科学课程中的概念和原理应该能够展现当代学科图景39,是学科结构的主干部分,它们被称为核心概念(keyconceptsorrepresentativeideas)。戴伊(Day)指出,核心概念是某个知识领域的中心,虽然不是所有人都接受了这些知识,但它们却获得了广泛的应用,而且这些知识还能经得起时间的检验。费德恩(Feden)等人认为,核心概念是一种教师希望学生理解并能在忘记其非本质信息或周边信息之后,仍然能应用的概念性知识,并且他们认为核心概念必须清楚地呈现给学生。美国课程专家埃里克森(Erickson)②认为,核心概念是指居于学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。这些核心概念具有广阔的解释空间,源于学科中的各种概念、理论、原理和解释体系,为领域的发展提供了深入的视角,还为学科之间提供了联系。总而言之,核心概念是位于学科中心的概念性知识,包括了重要概念、原理、理论等的基本理解和解释,这些内容能够展现当代学科图景,是学科结构的主干部分。赫德(Hurd)进一步提出72,核心概念的选择不是随意的,而是一定要展现学科的逻辑结构,即这些核心概念能够有效的组织起大量的事实和其他概念。不仅如此,这些核心概念应具有一定的前沿性,因为这些内容将延续在学习者以后的生活中,并且极有可能会影响学习者对新知识的探索和获取,从而进一步影响未来的科学。赫德(Hurd)列出选择核心概念的标准如下:◎展现了当代科学的主要观点和思维结构;◎足以能够组织和解释大量的现象和数据;◎包含了大量的逻辑内容,有足够的空间用于解释,概括,推论等;◎在教学中可以用上各类情境下的例子,并可使用于日常生活中常见的情况和环境;◎可以提供许多机会,用以发展与本学科特色相关的认知技能和逻辑思维过程;◎可以用于组建更高阶的概念,而且可望与其他学科的概念结构建立联系;◎表达了科学在人类智力成果中所占有的地位。二、核心概念的陈述句美国、英国、加拿大、澳大利亚等国的教育家们认同课程应该强调核心概念的理解,他们在此基础上研究制定了新的课程标准,将希望学生理解的核心概念内容较为详实地列出来,教学活动即围绕这些内容展开。如美国“2061计划”要求学生学习得更加深入、更加贯通、更有关联性,还要求最大限度地减少记忆那些孤立的事实和概念,而应把重点放在核心概念上。261研究者们认为,核心概念可以根据学生的认知能力和经验,按照一定的系列逐渐进阶发展,以层层深入的方式被学生理解。这些逐渐进阶的核心概念表现出了概念的获得和发展,是可持续学习的基础。既然是要将核心概念作为学生学习、教师教学活动要达成的主要目标,那应该如何来表述核心概念呢?埃里克森(Erickson)认为传统课程采取的是动词+短语这种方式,例如“说明基因突变的原因”。这是知识性表述,但不是核心概念的基本理解,她主张在学习目标中将希望学生达成的核心概念基本理解用完整的语句表述出来,如:“插入、删减或取代DNA片段都可能会改变基因”。然后根据这些核心概念基本理解陈述提出问题,进而根据这些问题设计教学活动。这些活动应帮助学生达成对核心概念的基本理解。“2061计划研究组”在《科学素养的基准》中说到当用一组动词来详细进行分级时,由于不同的读者对动词按什么顺序排列更为合适有不同的见解,因此研究人员在经过多次尝试后,认为最好的方法是使用一个统一的词汇“知道”,然后更加精确地详细说明学生所要知道的内容。238例如:对于相同的内容“原子的结构组成”,可以用三个不同的行为动词来表示理解程度的差异:“意识到原子的结构组成”、“知道原子的结构组成”、“理解原子的结构组成”;也可以使用相同的行为动词,但通过在语句中陈述不同的知识内容来展现目标差异:“知道原子有几个部分”、“知道原子由电子、中子和质子组成”、“知道原子有一个包含中子和带正电质子的核,其外围环绕着一层带有负电的电子”。2061计划的研究人员认为后者在表示理解的程度时更为合理有效。我国小学科学教育研究者也非常重视核心概念的表述。他们认为,儿童学习科学意味着修正和拓展对核心概念的理解,而不是记住事实性信息、知识和定义,提供高质量的探究式科学教育活动需要教师选择和设计指向核心概念的主题和内容。基于此,他们比较和区分了教学目标中两种不同的陈述方式:概念性陈述和非概念性陈述。非概念性陈述的许多描述是事实而不是科学概念,是用短语而不是用完整的语句表述的概念。例如:“能指认植物的主要组成部分,说出各种部分的名称”,这是知识性的表述,不是概念。“植物由不同的部分组成,这些部分在植物的生长过程中发挥不同的功能”,这句话说明了植物的组成结构能够实现的特定功能,是概念性的表述。他们认为,儿童说出植物每一部分的名称并不重要(因为这是事实性的知识),重要的是了解每一部分由于其结构不同而起到了不同的作用和功能(这是概念的核心部分)。因此,他们尝试把课程标准中的相关要求转化为概念表述,在这个基础上完成教学活动的设计以及教学成果的评价,确保学生要沿着概念发展的“箭头”,指向核心概念。为了更加明确的描述出希望学生理解的内容,研究者们采用了这样一种完整的陈述句形式来表述核心概念,在表述中尽可能少的使用术语。例如:“能量既不会产生,也不会消失,只能从一种形式转换成另一种形式。”,“植物吸收光并利用光在含碳(有机)分子的原子之间形成强有力的化学键(共价键),从而捕获能量。”之所以采取这样的表述方式,一方面是因为这样的表述方式更易于确认需要学生理解和掌握概念的内容及其意义,也更易于建立概念之间的联系;另一方面是因为不希望教师和学生将注意力只集中在词汇上而不是去理解概念,误将熟练掌握术语替代深入理解概念这种现象。当然,学生在理解词汇含义后,正确使用专业词汇应该受到称赞和鼓励。但是,理解应该是首要的。三、专业教学重心转移—核心概念在课堂教学中的地位美国地平线研究组(HorizonResearchTeam)主席维斯(Weiss)及高级研究助理帕斯利(Pasley)经过了18个月的观察,对364节课详细分析,发现优质课堂主要有几个特征,其中包括:(1)在课堂教学过程中,教师善用多种策略(如:展现真实世界中的实例,为学生提供一手经验等),为某个科学概念提供清晰的阐释;(2)吸引学生从事动脑筋的活动;(3)帮助学生理解学科的核心概念等。作为优质课堂的主要特征之一,围绕学科核心概念进行课堂教学成为国际科学教育界关注的热点。传统教育往往强调对事实信息的记忆和背诵,然而要达到深层理解的程度仅凭大量的事实记忆是远远不够的,必然要涉及到对抽象概念原理的精心组织。传统课堂教学涉及的方法使得学生难以进行有意义的知识组织,通常在转入下一主题前,只是能触及到一些表面性的事实知识,没有时间形成重要的、组织起来的知识,许多传授科学的方法也过分强调事实性知识。研究指出,教师往往努力给学习者尽可能多的事实,但他们没有认识到自己正在做着对于学生和自己都有害的事情。比格认为,有充分的理由假定,对大多数关注事实知识课程(factuallearning)来说,遗忘的过程一直继续到记忆实际上完全丧失为止。因此他认为一个事实应当被看作是对某个原理的支持或反驳,即事实是如何包含在一般原理之中的,否则对事实的学习是没有意义的。教师应该试图把他们要求学生识记的事实构成整体所需要的概括教给学生。针对这种关注事实信息的课堂教学所产生的种种弊端,埃里克森(Erickson)认为课程与教学应该超越事实,以概念为本。她认为,提高学业标准更多的是要求思维能力的提升,而不是掌握更多的事实内容。因此,课程内容应该围绕各学科的核心概念进行选择,具体事实应该作为铺垫来帮助学生发展深层理解;教学重心应该从讲授事实转移到使用事实,以便传递和评价更深层的理解力;学习重心也应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念和对更为根本的知识结构进行深层理解,培养和发展思维能力。值得说明的是,这种关注核心概念的教学并不是忽视对事实的学习(factuallearning),它是给学习者提供了某些途径,使他们能够组织、保持并应用对于理解核心概念至关重要的那些事实。为了更加生动的对此进行说明,费德恩(Feden)举了一个雨伞的例子,即伞把代表的是事实,伞柄是主题,而张开的涵盖了所有信息的伞面则代表核心概念。这提示教师在教学方法上要强调探讨问题而不是学习现成答案,把主要精力花费在培养学生敏锐鉴别的思维而不是死记硬背,强调理解核心概念而不是记忆零碎的信息,重论证而不是背诵,并且鼓励学生一起学习,彼此自由交流思想和信息,或运用现代教学设备发展智力。在设计教学活动的过程中,教师还需要关注学生的前概念以及支持发展学生的元认知能力。四、生态系统的自我调节能力围绕核心概念来组织知识,是一种非常经济和有效的组织科学课程或教学活动的方式;课程内容围绕核心概念组织展开,课堂教学帮助学生掌握核心概念,将有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。在课堂教学中,核心概念应成为课堂教学目标之一。在制定教学目标的过程中,教师需要思考:核心概念之间的联系,核心概念与原有概念之间的联系以及核心概念与其他相关概念之间的联系。对于每一节课来说,教师还需要对核心概念进行细化,将上位的核心概念拆分为一系列较为具体的概念。麦凯希(McCathy)和莫里斯(Morris)提出了一个梳理核心概念的思路:想象一下,一把大雨伞下面有一把小雨伞,下面还有一把更小的雨伞。具体来说,以下步骤可能可以帮助教师确定一节课中的概念目标:把握本部分内容涉及到的核心概念及概念之间的关系;在此基础上阅读教材,分析教学要点;在确定的教学要点中,区别概念和事实;列出概念,用一句话来表述;比较这些概念哪个更加抽象、上位,然后依次列出,如下例所示:A.1.生态系统能够维持相对稳定是由于生态系统具有自我调节能力:A.1.1.负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统自我调节的基础;A.1.2.负反馈调节存在于生物群落内部,以及生物群落与无机环境之间;A.1.3.生态系统的自我调节能力是有限的。其中A1是核心概念,A.1.1.等是次位概念。这样,梳理概念的工作就完成了。为了达到教学目标,必须要开展相应的教学活动。既然理解核心概念是教学的重要目标之一,那么教学活动也应围绕核心概念的理解展开。因此,应该根据核心概念精选恰当的教学内容,这些内容可以是文本、图片、演示,也可以是探究活动,但是这些内容都要与核心概念发展一致,目的都是为了学生对核心概念的深层理解。在传统教学中,教师们过于关注细小、琐碎的知识点,强调让学生背诵记忆这些内容。考完试后,学生也很容易将这些内容抛之脑后。当今正处于知识爆炸的年代,知识的累积日益俱增,如果要指望学生记住许多细碎的信息,这是不切实际且低效的。因此,学生不是需要记忆所有细枝末节的信息或孤立的事实,而是需要深入理解从大量事实中概括出的抽象规律和原理,掌握这些基本概念和原理并能迁移应用于新情境中,以更好的应对未来的挑战,更从容的面对未来的生活。核心概念的学习包括两个部分:第一个是必须将事实性知识置于学习者的概念框架中;第二个是概念被各种丰富的有代表性的事实细节展现出来。概念放在一定的应用情境下才会显得生动和有意义。如果要帮助学生形成正确的生物学概念,必然需要给他提供大量生物学事实以支撑。然而教师需要注意的是,教学活动绝不应停留在仅让学生记住一些生物学事实,而是要关注通过事实抽象提出的生物学核心概念,理解这些囊括了某类生物学事实总体特征和规律的东西,并以此来建构合理的概念框架,进而能够在新情境下解决实际问题。在这个过程中,教师还必须注意到学生头脑中有一些相异概念的存在,课堂教学活动要帮助学生修正头脑中的相异概念,建立科学概念。教师们还需要注意教学评价方面。假若评价只针对事实性知识,学生通过记忆书本知识能够很好地完成答题,这样的结果将不会鼓励学生在课堂教学中采用有意义的学习方式。这样做的另外一个危害是让教师和学生误以为已经掌握了知识,实际上在考完试后学生很容易就把这些知识忘记了。因此,为了促进和鼓励课堂教学采取有意义的方式完成,评价就必须要考查学生对核心概念的理解。理解表现在两方面:一个是概念之间的关联;一个是新的情境下对概念的应用。因此评价也应该着重考查关联和应用。若完全使用封闭式客观题,如判断、选择、填空等,无论学生的回答如何,都很难测查出学生的真正想法。对于教师来说,不了解学生的真正想法,就很难在教学过程中基于学生已有知识帮助学生建构知识框架,更谈不上帮助学生去修正、改变和完善学生头脑中已有的相异