小学科学教育在注重培养学生良好的科学素养的同时,还应让学生对科学的概念和过程有一个基本理解〔1〕。科学教育的目标不是获得一堆堆砌起来的事实和理论,而应是实现一个不断向科学大概念发展的进展过程。在科学教学中,我们需要强调的不仅仅是探究过程,更重要的是让学生了解并理解核心概念。通过引导学生建构以大概念为目标的概念体系,可以帮助学生理解科学的本质,提高学习效率,更好的组织和运用科学知识。

一、概念教学思想回溯

在心理科学领域,有关儿童科学概念学习的研究国外已经有近百年的历史。自20世纪50年代认知科学兴起以后,对儿童科学概念学习的研究在认知科学领域也成为关注的重点。

有关科学“大概念”的理念直到2010年才被提出。英国教育家温·哈伦在《科学教育的原则和大概念》中提出,科学教育应该致力于理解一些科学上有关的大概念,包括科学概念和关于科学的概念〔2〕；并指出应该从学生感兴趣的且与他们生活相关的课题开始,从小概念逐步进展到掌握大概念。我国学者李晶教授也提出,科学主题,可以称为大的思想,是起骨架或框架作用的概念。当发现概念可以用来解释新的经验时,这个概念就发展成“较大的”概念。在刚刚颁布的小学科学课程标准中,也体现了围绕科学概念来进行科学教育的理念。

在石油开采过程中，抽油机是主要的采油设备，对于抽油机来说，抽油机载荷利用率是决定抽油机井能耗水平高低的重要影响因素之一，抽油机载荷利用率是指抽油机实际悬点最大载荷与抽油机铭牌最大载荷之比。抽油机载荷利用率过高，容易造成抽油机使用寿命降低；抽油机载荷利用率过低，容易造成高耗能生产。为了降低抽油机在运转过程中的能耗，延长抽油机的使用寿命，有必要对抽油机井的合理载荷利用率进行优化分析。

上述理论强调概念教学对提高儿童认知水平的重要性,并指出通过建立概念体系,可以帮助学生建立教学内容和大概念之间的联系,提升学生的理解能力、探究能力和概念建构水平。

二、概念体系在大概念教学中的价值

前概念,又叫前科学概念,在教学中泛指学生对将要学习的知识已有的认知和了解。从概念发展的顺序来看,“前概念——新概念——大概念”是在不断迭代发展,从而形成了概念体系。也就是每个教学活动前学生都有前概念,教学活动中建构的新概念又成为未来更高的学习活动的前概念。教学活动中,就需要教师思考三个问题：(1)学生的前概念是什么？(2)新建构的概念是什么？(3)未来指向的大概念是什么？利用大概念的理念来建构概念,其实就是帮助学生建立概念体系,也帮助教师理解每个概念在体系中的位置和作用,在教学中努力朝着大概念的发展方向去渗透和引导。

三、利用大概念的理念建构概念的策略

每个单元,我们可以通过画单元概念思维导图来理解单元的概念体系和发展线索。

(一)建立概念体系

帮助所有学生发展大概念为总目标的理念,必须理解和梳理大概念的发展进程。为了更好地理解从“小概念”发展到“大概念”的进程,我们把这个进程分为四个部分。分别是小概念教学，包括：基础知识、基本技能,发展到学科视角的核心概念、跨学科的主题、哲学观点等大概念。为了更好地理解,我们建构了“模型”来理解“大概念”以及大概念的发展路径。

  

图1 以《水能溶解一些物质》来梳理小概念到大概念的建构进程

在图1所示《水能溶解一些物质》一课中,学生需要掌握的基本概念对应的就是“一些物质能溶解在水中,一些不能溶解”。 对应的核心概念是“溶解”的概念：一种物质(溶质)分散于另一种物质(溶剂)中成为溶液的过程。本课的跨学科的主题就是：物质都是由很小的微粒构成的。“世界是物质的,物质在不断的变化”就是这节课的理论依据,也就是哲学观点。通过建立概念体系,教师就能清楚地了解学生当前所应达到的水平和未来向大概念发展的进程和方向。

通过层递性设计教学活动,我们的课堂教学就既具有宽度又具有深度。学生在丰富有层次的教学活动中,概念体系不断扩大,核心概念不断向“大概念”发展。

(二)选准基本教学问题

选择基本教学问题,就是确定单位时间内的学习重心。选准基本教学问题,是有效开展教学活动的关键。在基本教学问题设计过程中,教师要反复思考：通过本节课的教学,最终希望学生知道什么、理解什么？以“科学大概念”为定向标准去选准基本问题就是根据“科学大概念”理解一节课的教学内容,识别该节课的核心概念,明确其所占位置及与“大概念”的关系。然后把核心概念转化成基本理解,最后把基本理解以“基本问题”的形式表达，目的是在实际教学活动中,以这些问题去驱动教学,促进学生的基本理解。

例如《水能溶解一些物质》一课中,教材的设计思路是：(1)观察溶解现象；(2)怎样才算溶解？(3)谁还能溶解？(4)总结溶解的特点。

虽然历经股权更迭、融资困难，但民营企业依旧选择迎难而上。由于我国的改革开放已经走进深水区，政策导向不明朗。国家和地方对于民营企业的财政支持力度近乎于零，政策支持也在有限的权利允许范围内进行。民营企业在各种困难下，正在进行产业萎缩。这种产业萎缩一方面表现于各大企业缩减开支，精减人员。另一方面也表现在市场上相同行业企业数量的减少，行业内部正在进行激烈的洗牌。

通过大概念选择基本教学问题,首先要分析本课指向的科学大概念：“物质是由很小的微粒构成的。”对应的核心概念是：“溶解即微粒分散成溶液。”教学中,我们不一定要学生掌握“溶解”这个具体概念,但是我们可以把“溶解”这个核心概念以“基本问题”的形式表达。本课的设计思路就可以调整为：(1)指向微粒的观察；(2)颗粒怎样变成微粒？(3)微粒是如何分布的？(4)微粒的大小是怎样的？通过让学生理解这四个“基本问题”的方式来理解核心概念。通过两种设计思路的对比,我们发现以“科学大概念”为定向标准去选准基本问题,我们的课堂教学就会目标明确、立意高远。

(三)层递性设计教学

层递性设计教学就是要求教师在设计教学活动时,要层次分明、从易到难、循序渐进。教学中,教师应站在大概念的视角上分析概念的层次和结构,并层递性设计教学活动,让学生在丰富有层次的活动中发展概念获得新认知。

针对学校所在地区的实际情况，多开设一些具有当地工业生产特点的实验内容，注重解决实际问题。教学要紧扣地方需要，增强实践教学的针对性、目的性，与地方区域经济建设和社会发展相适应，转变教育观念，从知识、能力、素质三方面协调发展来构筑人才培养模式，培养当地所需的应用型高级人才，使毕业生能以最短的时间适应工作岗位，走出校门就能上岗，真正做到学以致用。近几年，胜利学院结合当地油田特点，开设了一些有针对性的实验内容，例如“储油罐油水界面检测装置”、“抽油机负载检测”、“PLC在输油系统中的应用”等。这些实验内容的开设，既解决了油田实际问题，又提高了学生的动手能力，取得了较好的教学效果。

例如《不同物质在水中的溶解能力》一课,核心概念是初中化学中的“溶解度”。我们把核心概念表达成3个基本问题：(1)不同物质的溶解能力？(2)不同量的水的溶解能力？(3)不同温度溶解能力？

7.1.3 茄子褐纹病：发病初期喷施67%代森锰锌500倍液，或50%克菌丹500倍液。成株期喷施70%代森锰锌500倍液。

此次研究中,为患者进行护理,共有30例患者,采取积极的救治和护理后,有24例显效,5例有效,1例无效,临床护理的有效率是96.67%。在住院的过程中没有出现肺部感染的病例,患者接受有效的翻身和按摩护理,没有出现压疮并发症病例,全部患者没有死亡病例,均顺利出院。

(四)创设合适的教学情境

如果学习者认为学习的任务对他们没有意义,他们要理解所学内容会很困难。如果能够将新的经验和他们已有的经验相联系,学生因好奇而希望寻求问题的答案时,学习会更为有效。所以,教学情境的创设对学生概念的迁移起着非常重要的作用。在教学中,我们创设情境要遵守两个原则：一是来源于学生的生活(前概念),二是要跟建构的核心概念密切联系,为核心概念的建构服务。用大概念的理念组织教学还意味着以“科学大概念”为定向标准去选择合适的教学情境。

其次，“课程思政”教师应不断提高自己的德育素养。在课程教学中，教师只有明确其肩负的德育使命，才可能将价值观教育融入教学过程中，从而实现传道授业和价值引领双重目标。因此，在高校中，师德至为重要，应将教师德育意识的提升纳入日常培训体系中，进一步强化其立德树人的神圣使命。

通过指向“核心概念”来设计教学,我们的课堂教学就会显得目标明确、立意高远。

社会主义新农村建设，是与当时农村经济社会发展水平基本相适应的一项政策，是乡村振兴战略的初级阶段。当时农村经济相对比较落后，有不少贫困地区，尤其是老少边穷地区的农村人口没有脱贫，有的甚至还很穷。因此，把发展农村生产、提高人民生活富裕水平放在比较重要的位置。而实施乡村振兴战略，则是我国综合国力有了很大增强、农村经济有了新的发展、农民收入有了较多增加这一历史性成就的新形势下提出来的。其定位更高、目标更明、路径更宽，从原来“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”，转变为“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”，更好体现了全面建成小康社会的新要求。

通过以上分析,我们就可以有层次地开展教学活动。第一层次：全面了解不同物质的溶解能力,比如：固体、气体等；第二层次：溶剂即水量的不同,对物质的溶解能力的影响；第三层次：深入了解特殊条件的影响,如温度也会较大地影响溶解能力,我们可以在100℃时,水溶解的食盐通过降温重新结晶出来,让学生理解温度对溶解能力的影响。

以大概念为定向标准去创设合适的教学情境,既有利于问题的迅速聚焦,又有利于核心概念的建构。

四、利用大概念组织教学的基本模式

(一)学前调查

为了掌握学生的前概念,我们要以单元为单位对学生进行学前调查。在每个单元的起始课上,学生通过预习、提问、总结概括的方式,提出自己感兴趣的问题。教师通过对学生问题进行分类、整理和修改,便形成了教学前调查的重要依据。教学中,尝试让学生进行多次回答。通过学生的第一次的回答,了解学生的前概念,并以此设计教学活动。

(二)分析核心概念发展的线索

建构科学大概念不是直接把大概念告诉学生,也不是通过一、二节课的教学就能完成的事情。在教学中,需要教师以单元为单位,整体把握教材,充分挖掘课与课之间的内在联系,厘清课与课的概念之间的关系。从而找出核心概念发展的线索,完善学生的认知结构,形成核心概念。

例如《溶解》单元,通过思维导图分析,我们发现核心概念之间是一种并列关系,都是溶解这个“大概念”中的某一方面。其核心概念的发展线索是：什么是溶解——怎样溶解——各种溶解现象——溶解能力——溶解快慢——分离溶解的盐与水。

小学科学教材中,我们发现单元概念之间通常有以下几种关系：(1)并列关系；(2)递进关系；(3)从属关系。

以“大概念”的理念组织教学并不是把“大概念”直接教给学生,而是站在“大概念”的高度上,梳理概念体系,审视概念进程,选准基本教学问题,选择有效的教学方法和教学情境来促进学生科学概念的建构,并促使学生的科学概念朝着“大概念”的方向发展。

b.Shefelt a flood of relief.（Halliday&Matthiessen 1999：232）

  

图2 溶解概念的思维导图

(三)建立每一课的“概念体系”

对某一课时进行备课,首先需要用大概念的理念进行“概念建模”,理清本课时的核心概念,明晰其在单元核心概念中的位置和作用,并站在核心概念的高度,确定本课的“基本问题”和概念建构的方向。哲学观点就是本课的理论依据,跨学科主题是教师需要理解的,“学科视角,核心概念”就是教师希望学生达到概念建构的高度,“基础知识”就是我们概念建构中的一个个抓手。

 

表1 《溶解》单元每一课的“概念体系”

  

基础知识、基本技能核心概念跨学科主题哲学观点第一课了解一些物质可以溶解在水中，一些物质不能溶解在水中溶解是让物质颗粒大小发生变化，让颗粒变成可以在溶剂中均匀稳定分散的微粒物质是由微粒组成的世界是物质的，物质是变化的第二课能观察和描述高锰酸钾在水中的溶解过程，并想象食盐的溶解过程，形成“溶解”的描述性概念溶解过程是物质变成微粒，均匀稳定分散在溶剂中的过程物质是由微粒组成的世界是物质的，物质是变化的第三课一些液体能均匀地、稳定地分散在水中，溶解于水，另一些液体(如食用油)不能相似相溶原理中“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似，“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶物质是由微粒组成的世界是物质的，物质是变化的第四课不同的物质在水中的溶解能力不同溶解度是指在一定的温度和压强下，物质在一定量的溶剂中溶解的最大量物质是由微粒组成的世界是物质的，物质是变化的第五课了解可溶性的固体物质在水中溶解的快慢与物体颗粒的大小、水的温度、液体是否被搅动等因素有关物质在水中运动越快，溶解速度越快物质是由微粒组成的世界是物质的，物质是变化的第六课一定量的水只能溶解一定量的食盐通过实验，具体测出常温常压下，食盐的溶解度物质是由微粒组成的世界是物质的，物质是变化的第七课食盐可以溶于水，也可以结晶出来溶解和结晶是一个可逆过程物质是由微粒组成的世界是物质的，物质是变化的

(四)指向“核心概念”设计教学活动

站在核心概念的角度进行教学设计,有利于教师对教材进行重新加工和整合。因此,当教师进行教学设计时,首先要分析概念体系,找准一节课的核心概念以及指向的大概念,然后从基本问题的角度,分析和设计核心概念的建构思路。

例如：《水能溶解一些物质》一课中,常规设计思路是：(1)指向溶解现象；(2)怎样才算溶解；(3)谁还能溶解；(4)溶解的特点。如果利用指向大概念(物质是由很小的微粒构成的),我们的设计思路可以变为：(1)指向微粒的观察；(2)颗粒怎样变成微粒；(3)微粒的分布；(4)微粒的大小。通过这样的教学来更好地理解溶解概念。

例如：《不同的物质在水中的溶解能力不同》一课中,常规设计思路是：(1)食盐和小苏打在水中的溶解能力；(2)气体在水中的溶解能力。如果指向核心概念(溶解度)我们的设计思路可以为：(1)食盐、小苏打分别在100毫升、50毫升水中的溶解能力；(2)食盐在100℃和50℃的溶解能力；(3)空气的溶解能力。

例如《溶解的快与慢》一课的核心概念是微粒运动得越快,溶解就会越快。怎样聚焦到这个问题上呢？吃糖是所有学生都有的经历,吃法不同,决定着吃糖的速度。课堂上直接举行一个吃糖的游戏：两颗同样的糖果,一颗是完整的,一颗被切碎。两个学生在不允许嚼的情况下,谁先吃完这颗糖？为什么？

我答应之后，吴小红这才抹了把眼泪说，谢谢你了。我们知道这样太委屈你。这样吧，一个月给您五百块钱，也算是我们的一点心意。说着，吴小红就掏出了几张百元大钞。我说，别，咱先试试吧，看看行不行。吴小红说，也好。临走时，她拿出个手机递到我手上，是那种宽屏的，老人专用的。她手把手教我怎么用，主要是充电和接电话。我还不算太笨，她演示了三遍，我就学会了。

(五)学后反思

单元教学全部结束之后,让学生整理自己的答案并思考：单元教学之前的想法和现在的想法是否一致？区别是什么？如果有区别,其原因又是什么？通过这个过程让学生思考自己的想法是如何改变的,新概念是如何转化和迁移的。

教师通过让学生讨论和写反思的方法,来了解学生的思维脉络和思维转化的过程,有利于学生总结提高,也有助于教师反思和提高自己的教育教学。

总之,基于大概念下的教学,学生经历了科学研究过程了解了更多的关于概念背后的本质内涵,有助于建立一个完整的对世界的认识和理解〔3〕。利用大概念的理念组织教学,有利于学生建构核心概念,更好地形成和拓展概念体系,还有利于教师把握和理解教材,更好地设计和组织教学活动。

原始数据中包含了大量噪声，包括空间中的杂波、夹具和其他组件对电磁波传输的干扰.通过多次实验比较，样品散射参数曲线减去空夹具的散射参数曲线可以有效静噪.静噪公式为：

参考文献：

〔1〕刘洋.儿童科学大概念教学探索〔EB/OL〕.(2014-06-01)〔2018-01-18〕. http://kns.cnki.net KCMSdetail/detail.aspx？dbcode=CMFD&dbname=CMFD201402&filename=1014247639.nh&v=MTYyNDdmWnVkbkZDdm5XNzdMVkYyNkdyRzhHZGZQcHBFYlBJUjhlWDFMdXh ZUzdEaDFUM3FUcldNMUZyQ1VSTEs=.

〔2〕 (英)温·哈伦.科学教育的原则和大概念〔M〕. 韦钰,译.北京：科学普及出版社,2011:8.

〔3〕胡媛媛.基于大概念理念进行小学科学教学设计的思考〔J〕. 科学大众(科学教育), 2016(9)：37.