大概念统摄下的小学科学“天体运动”学习进阶研究
李中国郭念琪
【摘要】大概念是围绕涉及重要科学领域的有结构、有联系的科学核心概念和模型，构成学科课程学习框架，处于学科的统摄地位。学习进阶是以学科大概念为基础，以课程标准与教材为依据，依照学生认知发展规律所开展的教学创新实践。从小学科学“天体运动”大概念中提炼出四个核心概念，依据各核心概念的学习进程划分进阶维度，提出进阶评级要求，确定成就水平，融合学习维度与关键能力的培养设计学习轨迹，以此为脚本进行教学活动设计。最终提出整合核心概念，厘清进阶路线；依据学习进阶模型，开发教学设计；强调及时反馈，促进“教”“学”“评”相一致，最终实现大概念的有效教学。
【关键词】小学科学天体运动大概念学习进阶
《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）明确提出，小学生应该掌握核心概念，同时针对每一条概念设置三个学段的进阶过程。这一要求反映了学习进阶与大概念之间的紧密联系，强调了通过对学科内容进行整合与重构可以更好地适应学生的认知发展和学习需要。为了响应这一教育理念并促进其在小学科学教育中的实施，科学教师的教学必须以学习进阶为指导原则，精心设计与开展教学活动，确保学生的学习过程始终围绕大概念展开，以实现科学知识的深度掌握和综合运用。科学大概念不仅为教学提供了清晰的方向和框架，更是连接教学目标、内容、方法和评估的纽带，具有深远的教育价值和实践意义。
一、小学科学课程中“天体运动”概念图谱
（一）“天体运动”概念解析
天体运动是天文学和物理学的核心概念之一，涉及天体（如地球、月亮、太阳和其他星球）在太阳系中的运动规律。这一概念已经成为科学教育的重要组成部分。在新课标中，“天体运动”被确定为小学科学教育的重要主题，强调了地球自转、公转、月球运动和太阳系的基本特性等核心概念。目前，国内学者针对新课标开展了一系列研究，探讨了如何有效地整合“天体运动”的概念和教学实践。
在新课标中，第九部分“宇宙中的地球”章节提出“地球绕地轴自转”“地球围绕太阳公转”“月球是地球的卫星”“地球是一颗行星”“地球所处的宇宙环境”“太空探索拓展了人类对宇宙的认知”六个核心概念，现将这六个核心概念进一步提炼概括为“天体运动”“地球组成”“地球家园”。通过对新课标与教材的梳理可以发现，天体运动章节贯穿小学、初中、高中始终，且在小学阶段贯穿一至六年级三个学段，同时与初中课程紧密衔接。因此，结合2017年版课标和2022年版新课标，最终选取“在太阳系中，地球、月亮和其他星球有规律的运动着”为最终构建的大概念。在大概念的架构过程中，通常有核心概念作为具体支撑。美国《K-12教育框架》将概念划分为核心概念和关键概念，核心概念是整合某个学科内容提炼出的对学科理解有非常重要意义的少数关键概念；关键概念则为其次级概念。
（二）小学科学课程中的“天体运动”概念矩阵
概念矩阵是一种有组织的知识结构，能够系统地展示不同概念之间的关系和层次结构。在教育领域，它可以作为一种有效的工具，帮助学生理解和掌握复杂的科学概念。通过矩阵，教师可以分阶段、分层次地引导学生学习，使学生由浅入深、循序渐进地掌握知识。通过概念矩阵，学生可以更好地分析和评估概念之间的关系，培养逻辑思维和批判性思考能力。学习进阶研究若想要真正支持学生的学习，就需要以概念的认知根基为起点，围绕学生在该概念上的认知发展构建概念发展的主轴。为了更直观地展示核心概念间的关系，借助概念矩阵，现依据核心概念关键词和新课标等相关文件，对核心关键词剖析、串联，刻画出“天体运动”领域核心概念的学习矩阵。在该矩阵中，能够看到以“地球”为中心词展开的学习路径是从原理到现象、从概念到认识、从理性到感性，层层递进、环环相扣的过程。以本矩阵为依据，有助于接下来更好地构建学习进阶路径。（如图1）
二、围绕大概念构建“天体运动”学习进阶
（一）划分学习进阶维度
学习进阶维度一般是学科内或科学实践过程中的核心概念，通过追踪学生在这些维度上的发展可以了解其整体学习进程。本研究在提炼核心概念与构建概念矩阵的基础上，结合新课标，对“天体运动”核心概念进行维度划分。（见表1）
（二）基于“天体运动”概念的学习进阶评价要求
以皮亚杰认知结构结论为依据，小学阶段学生基本处于具体运算阶段（7～11岁），该阶段儿童心理活动的对象主要是抽象概念，有一定的运算性（逻辑性），但思维活动仍旧需要具体内容的支持。因此，本研究在设计学习进阶的过程中，始终以具体事实内容为设计前提，在内容编排、活动设计上以概念的形成为目的。北京师范大学郭玉英、姚建欣团队参照了国外研究，引入认知理论确立进阶变量，确定学习进阶的范式。在核心概念的学习进阶上，其团队依据层级复杂度和在知识整合的理论基础上提出了“科学概念理解发展的层级模型”。参考该