宏图教学：静悄悄地萌发“大概念”思维

宏图教学（Ambitious Teaching，简称AT）是近年来在国际上备受关注的教学模式，成为顶级学术期刊的热点话题，它和UbD（理解为先的教学模式）、概念为本的教学模式等共同描绘着教学的大图景——教学不应该只教授那些确定的结论，而是应该帮助学生形成大概念，学会像专家一样思考，唯有这样才能面对未来充满不确定性的世界。因此今天我们着力转变的是教学目标，正如华盛顿大学的马克•温斯特（Mark Windschitl）所说，“真正显著的转变反而可能表现得并没有那么显著”，这句话传达的意思是，在课堂里同样是讲授演示，同样是对话讨论，同样是托腮沉思的场景，但是教学指向却可能完全不同，教学改革追求的不是“热闹”，而是真正让学生学有所得。

温斯特等提出宏图教学的结构，由四个部分组成，即投入学习大概念；引出学生的既有概念；支持思维的持续发展；绘制基于证据的解释。

投入学习大概念

书本上有那么多内容，但内容本身不会拼成“大局”，要让学生心中有“大局”，必须要致力于学习大概念。“投入学习大概念”是重构教学的开端，具体来说有以下三步。

第一步，识别大概念。找到了大概念就像找到了将单元内容拎起来的那根丝线，宏图教学提出识别大概念的三个标准，分别是：这个想法能否帮助我们解释这个单元的其他想法（标准一）；这个想法是否表达了关系，而不仅仅描述了一个事实（标准二）；这个想法能否写成一个完整的句子（标准三）。

如何识别一个单元背后的大概念？白板活动是很好的载体和工具。以美国《科学探索者》教材中七年级科学课“地球表面的变化”单元为例，步骤1为研读课标。课程标准是教学的重要参考，有助于我们把握大概念，因此先要研读这个单元相关的课程标准。步骤2是头脑风暴。大家集思广益，把自己认为重要的概念或观念写出来贴在白板中，越重要的贴在越中心的位置，过程中可以不断调整。

比如在这个单元中，教师们的第一个想法可能是“对流驱动板块运动，地核加热不均匀”，并置于白板的中心，但是对照大概念的三个标准后，教师们发现这个想法不符合标准三，因此将它改为“地幔及其板块的运动主要是通过对流发生的——这是一种物质循环，由地球内部的热能向外流动和密度较大的物质向内的引力运动引起的”；几分钟后，他们又有了第二个想法，即“板块构造运动可以被看做是地幔对流活动在地表的表现形式”，但这个想法不符合标准一，因为它和第一个想法有重合之处，因此，将之改为“由于地壳的密度差异等原因，板块之间会产生相互作用，从而导致地震发生、形成大洋中脊等”。最后形成的白板如图1所示，可以看到，白板中间是两个大概念，周围的其他重要想法则对大概念形成支撑。

在识别大概念时，可能会出现两个挑战，挑战一是发现大概念不在原有的想法中。比如在美国《科学探索者》教材中八年级科学课“物质相变”单元，随着教师们的讨论越来越深入，会发现原有的有关“熔点”或“物质状态”的想法不能解释现实世界的各种现象，由此出发，他们将“熔点”或“物质状态”的想法上升到“分子间键的形成和断裂”相关的想法。挑战二是发现大概念存在于我们原有想法的交叉点上。比如从“分子间键的形成和断裂”这一想法出发，想到“分子动能”，将两者联系起来就能更好地阐释现象。

第二步，选择锚定事件。锚定事件指的是与大概念相关联的复杂现象，比如家后院里有一辆生锈的自行车就是与“化学反应”大概念有关的锚定事件。锚定事件有助于我们理解大概念。一个好的锚定事件一般来说具有以下几个特征。

①复杂性。通常一个锚定事件会涉及几条大概念，比如“普吉特海湾的虎鲸数量下降”这一锚定事件涉及到“生态系统中不同物种相互依存”“种群内生物的多样性”等大概念。

②吸引力。锚定事件往往改编自真实事件，而且与年轻人的生活息息相关，既可以与他们当下的生活相关，也可以与其周围的环境相关，还可以与未来他们将要面对的职业相关。比如学生会对“一个年轻人因为长期服用一种膳食营养品导致她自身的葡萄糖代谢能力下降而住院”这一锚定事件感兴趣，因为他们自身也可能遭遇同样的困惑。锚定事件不一定是真实的，也可以是虚构的，但都能够用大概念来解释。

③多义性。好的锚定事件常常可以从多个角度来解释，而不是只有一个标准答案。因此，与锚定事件相配套的本质问题（或称基本问题），往往引发多样化的思考。比如，美国《科学发现者》教材十年级科学课“生态学”单元中提到黄石国家公园为了生态系统的良性发展而重新引入狼这一物种的做法，本来教师们设计的问题是“为什么黄石国家公园要重新引入狼这一物种？”，当发现学生的回答比较单一，都从食物链的角度进行程式化的解释后，教师们将问题修改成“为什么只引入这么少的狼却会引发黄石国家公园生态系统如此大的变化？”，改动之后的问题带动起丰富的课堂讨论。

第三步，排序教学活动。教师应合理设计教学活动的序列，通过一个个活动帮助学生理解大概念。

这里有三个经验法则：①从熟悉到不熟悉；②从简单到复杂；③从开始到结束。比如在美国《科学融合》教材五年级科学课“光和声音”单元，针对“歌手唱歌震碎玻璃”这个锚定事件，教师可以把声带和耳膜读数活动安排在单元开始时，因为学生对此已经熟悉，同时该活动也比较简单；在教授单元的过程中，可以开展弹跳球实验、走廊声音调查等活动，为单元结束时引出对“歌手唱歌震碎玻璃”现象的解释进行铺垫。

引出学生的既有概念

学生不是带着空空的头脑来到教室的，他们的头脑里装着“知识”，但学习科学的最新研究表明，学生头脑中装着的更多是“概念”或“观念”，即在日常生活中形成的概念，并且这些概念根深蒂固。为此，教师往往很难接受，当他们热情洋溢地讲解完诸如“混合物”这个单元后，过段时间再问学生们，不少学生可能仍然会回答：溶解在水里的糖“消失”了。基于此，“引出学生的既有概念”至关重要，具体来说可以分为以下三步。

第一步，激活先验概念及知识。首先，教师们需要选择一个与授课内容相关的场景，这个场景需要与选定的锚定事件高度相关，可以是锚定事件本身，也可以是其中一部分，需要确保两个基本特征，即①挑战与可理解性相平衡，也就是说学生有能力基于常识对场景中发生的事情进行合理推测；②引发学生的广泛猜想，即学生可以根据个体不同的思维模式（如日常经验、生活语言等）提出各自的想法。教师在选定场景之后以视频、演示、图像等方式向学生展示，可以更好地引发学生的讨论与思考。

比如，在前面提到的八年级科学“物质相变”单元，教师使用“油罐车爆炸”的场景激活学生的思考，然后让每个学生写下自己对于这个现象的观察与理解，并与他人分享。学生A首先举手，提出这个现象与日常生活中汽水罐头被踩到相似。基于学生A的想法，教师鼓励其他学生将汽水罐头与油罐车相联系，分析这个现象产生的原因。经过思考，学生B指出这个现象可能与蒸汽凝结有关。顺着B同学的思路，教师认为这有可能引发学生们关于室内气压和室外气压的对话，于是等待其他学生做进一步回答。学生C根据生活中从果汁袋吸出果汁的原理，补充发言，认为可能是因为空气无法排出导致的结果。此时，教师对其回答表示支持并且加以补充，并在最后让学生D进行总结。在这个案例中，教师通过“油罐车爆炸”的场景，引发学生们联想到“踩汽水罐头”和“从果汁袋吸果汁”的日常经验，激活了他们有关“蒸汽冷凝”以及“封闭系统与开放系统之间区别”的先验知识。

在此过程中，教师需要尤其注意避免以下四点：①一开始就使用专业术语；②要求学生提供定义和词汇；③过早地让学生解释造成现象的原因而不是观察；④努力引导学生说出特定词汇。教师应明白，该阶段需要做的事情是让学生的头脑“丰富起来”，为下一步学习大概念提供肥沃土壤。为此，一方面要让学生联结日常生活经验，另一方面也要为他们提供相关的知识支撑，例如，在上文提到的“将狼重新引入黄石国家公园”这个锚定事件中，学生可能对黄石国家公园中的特定生物区缺乏必要的知识储备，教师可以提前给学生分发包含物种栖息地、食物来源、生命周期等信息的“物种卡”，以补充必要的信息。

第二步，鼓励学生表达想法。教师尝试让学生解释场景，可以鼓励他们用语言、绘画等各种方式表达，联结起已有的较松散的想法。在单元教学进行的过程中，可以对学生提出的假设进行调整。

第三步，进一步指导。学生的“既有概念”包括日常经验、碎片理解、生活语言和模糊概念。当教师了解了学情后，需要做一些整理，以更好地调整下一步的教学。以“油罐车爆炸”这一锚定事件为例，学生既有的概念可能包括：①“与气压有关”“与相变有关”等碎片理解，这些碎片理解未来有望整合为大概念；②“空气足”“吸力”等生活语言，学生用这些语言来解释锚定事件；③“踩汽水罐头”和“从果汁袋吸果汁”等日常经验，学生借用这些经验来加深理解；④“油罐中被吸入压力”和“蒸汽从外面压碎了油罐”等模糊概念，这是学生根据自己的经验形成的错误理解。在分析学生的既有概念后，教师一方面帮助学生发展已有的碎片理解，并借助日常经验和生活语言，使理解走向深入；另一方面则要通过可信的证据和解释去转变学生的模糊概念，并找出学生头脑中“所缺失”的既有概念——这也是下一步要重点聚焦的大概念，比如学生们没有意识到油罐外也有空气，是内外空气的不平衡导致了爆炸。

支持思维的持续发展

思维是一个持续变化的过程，要“支持思维的持续发展”，需要做到以下三步。

第一步，引入新概念。概念往往是抽象的，学生很难在缺乏指导的情况下自己去理解，因此教学中既要有教师的指导，同时又要留给学生自己思考的空间，宏图教学提倡“交互式指导”，就是在两者之间取得一个很好的平衡。比如在学习“浮力”这一概念时，在引入“很重的东西，像船可以在水中漂浮；而很轻的东西，像黏土球会在水中沉没”这一锚定事件后，教师有三种选择：提供有关这个现象的完整解释（选择一）；引入浮力的概念，浮力意味着对漂浮或淹没的物体施加力（选择二）；引入浮力以及不平衡力的概念，比如当浮力大于重力时，物体会漂浮（选择三）。选择一、三都是直接告诉学生知识，而选择二则提供一些概念帮助学生理解现象，让他们自己探索发现。

第二步，参与意义建构。人们常常将“以学生为中心”的课堂片面地理解为“让学生多活动”，但重要的并不是学生是否活动，而是他们是否思考，是否参与意义建构。所谓意义建构，是指学生借助锚定事件理解大概念，同时以大概念来解释现实世界的各种现象，并学会解决真实问题。对此，宏图教学建议教师采用“口袋问题”，即问题索引卡。以上文提到的“油罐车内爆”场景为例，学生在接受了关于动力学分子运动的知识后，教师提供一个示范，先将水注入汽水罐中，再加热汽水罐直到汽水罐里的水沸腾，随即将汽水罐倒扣入冷水中，只见汽水罐立即被压扁，然后请学生以小组为单位设计自己的汽水罐实验。此时教师会巡视各小组，根据小组的实际情况灵活调整“口袋问题”里的问题，并进行适时的追问，以促进每一个小组的思考。

“口袋问题”一般包括三类问题，第一类是入门问题（2~3个为宜），比如，“在被倒置于水中之前，汽水罐里装的是什么？”“让我们先谈谈，苏打水中可能发生什么？”；第二类是进一步追问的问题（2~3个为宜），比如，“你们的实验说明了关于油轮的什么信息？”“当你说压力时，是什么意思？”；第三类是后续问题（2~3个为宜），比如，“你能再多说些吗？”“大家同意吗？为什么？”“你为什么会有这个想法？”。这里要注意，“口袋问题”是为了让每一个学生都参与意义建构，因此，教师需要和每个成员都进行眼神交流，特别要询问那些没有发表过看法的学生。此外，“口袋问题”是为了激发学生的思考，而不是“审问”学生。

第三步，激发集体思考。观点的碰撞是支持思维发展的重要力量，可以在班级中使用“汇总表”，由行和列组成。“行”根据具体的单元主题分成若干项，比如十年级科学“生态学”单元中，依托“将狼重新引入黄石国家公园”的锚定事件，可以分为“能量和营养水平的守恒”“关键物种及其与其他种群的相互作用”“热量和生物量”等研究方向。“列”则一般包括固定的三大部分，第一部分是“发生了什么？”，需要学生描述观察到了什么或事实是什么，相对比较简单；第二部分是“我们学到了什么？”，需要学生解释观察到的现象或事实；第三部分是“那又怎样？”，需要学生对概念和观点进行总结，并将之迁移到新的情境中。如表1所示，教师把学生们的观点都记录在汇总表上，注意要用学生自己的语言来记录，并且不仅要表达自己的观点，还要评论他人的观点。

绘制基于证据的解释

当一个单元结束时，宏图教学关心的并不是学生积累了多少知识，而是他们有没有通过汇聚各种观点来深化自己的思考，整理自己的所得。因此，“绘制基于证据的解释”是必不可少的一环，具体来说有以下三步。

第一步，共同构建检验清单。教师们常常发现即使每个学生都积极投入学习，在过程中开展了丰富的讨论，但当单元结束，让他们解释锚定事件依然不是一件容易的事，因此，需要构建一个“必须有”的检验清单，促使学生反思和整合单元学习内容。

检验清单一般要求学生写出4~5条最为重要的大概念，以十年级科学“生态学”单元为例，学生用“生存压力导致竞争”等大概念来解释“由于地理位置差异和环境变化而加速的自然选择过程导致的雀类演化”这一锚定事件。

第二步，构建严密的解释模型。在单元开始时，教师通常会让学生对锚定事件做初步解释；到单元结束时，学生将尝试构建更为严密的解释模型，从初步解释到最终解释，学生将从中发现自己的进步。此时，“必须有”的检验清单里的大概念将出现在最终的解释模型中，教师可以带上笔在不同的小组间穿梭，和学生讨论，发现他们所构建的解释模型里的漏洞。当每个小组都构建了解释模型后，可以在班级“汇总表”上做进一步补充和修改。

第三步，评估学生的学习成效。当一个单元结束时，教师还需要评估学生的学习成效，重点在于评估其对大概念的理解，同时也要考量对相关知识的掌握，这就是温斯特等所说的近迁移与远迁移相结合。比如，学生不能解释“在三维空间中汽车音响发出的巨大响声导致周围车辆的车窗振动”这一现象，可能并不是因为他们不知道“声浪的传播和共振”等大概念，而是学生不了解音响的具体工作方式。

（本文转载于《上海教育》杂志，2023年5月10日出版，作者系浙江大学教育学院课程与学习科学系刘徽 ，浙江省杭州外国语学校胡北辰）

转自：“第一教育专业圈”微信公众号

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