溯源设计：基于核心概念学习的策略与途径

孙奕丹 陈平

摘要：对概念进行溯源，设计创造性学习任务，是让学生获得学习体验、实现能力迁移的有效方式。概念溯源，是追溯概念产生的源头及过程，让学生把原本抽象的、理论化的知识，回归事物的本源，在“还原”的情境或过程中探索与理解知识。溯源设计，就是教师通过对产生核心概念的背景及条件进行分析，设计具有情境性、挑战性、开放性的创造性学习任务，重建或模拟知识形成时的特定情境或过程，学生在教师设计的真实情境或问题情境中进行探究性学习。

关键词：溯源设计；核心概念；创造性学习任务

中图分类号：G424 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2023）08-0019-05

庞杂的、琐碎的学科知识会影响学生的学科理解，解决这一问题的有效方式就是重视学科概念特别是核心概念的学习。概念是思维的一种基本形式，它反映客观事物的根本属性。但概念通常具有不明显、违反直觉和其他抽象性的特点，给学生学习理解带来一定的困难。所以，概念学习需要“通过精心设计的学习体验来揭示核心内容的可能含义。很少有教材是围绕一系列明确的学习体验来设计的，而精心设计的体验是将观念转变为现实的唯一途径”[1]295。对概念进行溯源，设计创造性学习任务，是让学生获得学习体验、实现能力迁移的有效方式。

一、溯源设计的意义：概念学习需要回到现场

以概念为主的学科知识，是人们（主要是科学家）在长期的社会实践或科学研究中得来的，这些知识的形成离不开特定的情境和活动，有些还经历了漫长的探索过程。溯源设计的本质是概念溯源，就是追溯概念产生的源头及过程，把原本抽象的、理论化的知识，回归事物的本源，学生在“还原”的情境和过程中学习、探索、体验，从而理解、掌握及运用知识。

（一）概念溯源，让学生“知道得少，但懂得多”

概念溯源，是一种深度探究式学习，可以让学生深入理解学科概念，而学科概念是整个学科知识的内核，能够帮助学生在头脑中支起学科知识的大网，达到“教得少，但学得多”的效果。达尔文的生物知识远远不及那些为他将这些生物作了分类的英国专家们。但达尔文喜歡对知识追根溯源，“一个又一个的专家都忽视了达尔文的收集所具有的革命性意义。可以说，达尔文知道得少，但懂（理解）得多”[1]49。概念溯源有利于学生形成学科观念，获得学科素养，让学生像科学家一样学习与思考。学科观念，是“基于学科知识升华出来的认识世界与改造世界的价值观和方法论，能够让学生自觉基于学科视角思考问题与解决问题，具有超越事实的持久价值和迁移价值”[2]。像科学家一样学习与思考，是为了形成“专家的知识”，“专家的知识是围绕重要概念而联系和组织起来的（如牛顿的第二运动定律）；它‘有条件地’指明了知识可使用的情境；它支持理解和迁移（到其他情境），而不仅仅是记忆”[3]8。概念溯源，回溯知识形成过程，让学生在具体、复杂的生活情境或问题情境中寻找事物的本源，从日常思维上升到学科思维，从经验性知识上升到学科素养。概念溯源学习看似更耗时间，其实事半功倍。我们在进行概念教学时，如果从概念的本源出发，学生在学习中可以少走很多弯路，提高学习效率。

（二）概念溯源，让学生重构学科概念

学生能背诵的概念不一定是能掌握的概念，而能掌握的概念一定是能理解并在实践情境中能应用的概念。“走向理解是知识学或认识论的新进展。科学乃至整个学科世界开始突破牢笼，不再试图一劳永逸地追求能够准确反映世界的、永远正确的、写真主义的‘客观真理’或知识事实，而是永无止境地寻求对世界的日益深入、丰富而多元的理解。学习不再是获得固定而正确的知识事实，而是学会理解。”[4]如果学习仅仅是告诉或者记忆，那学生掌握的只能是别人的结论，而不是他们自己的理解，知识对他们来讲是一个暂时存储在大脑中的“包裹”。而概念溯源使学生亲历了知识“生产”的过程，代入了自己的生活经验、学习体验及个性发现，能够帮助学生真正地理解概念。学生也从亲历亲为的经验性知识上升到概念性知识，生成了属于自己的概念，获得概念重建的能力。正如杜威所说：“没有概念生成的过程，就不能获得任何知识的迁移，更不能对新体验产生更好的理解。”[1]40

（三）概念溯源，让学生素养从学科知识到学科文化的飞跃

探索概念形成过程，就是探索学科的发展史。很多概念的形成需要经过几代甚至几个世纪科学家持久不懈地探索，其学科发展史就是一部波澜壮阔的科学探究史。例如函数的概念萌芽于古罗马时期，文艺复兴时科学家开始寻求“行星运转轨道为什么是椭圆形的？”“炮弹发射的距离与高度关系是怎样的？”等等。1673年，数学家笛卡儿在解析几何中关注到一个变量对于另一个变量的依赖关系，17世纪德国数学家莱布尼茨首次使用了函数一词表示“幂”。随着人们对科学研究的深入，函数概念的定义不断得到发展与完善。概念溯源，就是回溯概念的形成过程，让学生了解学科波澜壮阔的发展史，形成学科文化，提升学科素养。

因为学科性质的不同，一些学科的知识主要由概念组成，如物理、化学等，但也有一些学科以学科能力或技能为主，其学科概念相对要少，如体育、艺术、通用技术等。所以，概念溯源，也包括对学科关键能力的溯源。

二、溯源设计的路径：设计创造性学习任务

概念溯源的过程就是学习的过程，这样的学习是学生围绕学习任务展开的。设计创造性学习任务是溯源设计的目的所在。

（一）还原“问题场景”，设计创造性任务

溯源设计，是教师通过追溯概念产生的源头及过程，设计具有情境性、挑战性、开放性的创造性学习任务，从而模拟和重建知识形成时特定的情境或过程，让学生在教师设计的真实情境或问题情境中进行探究性学习。基于核心概念溯源设计创造性的学习任务，可以解决学生学习中过程与体验缺失的问题，避免碎片化知识给学生带来不良的知识结构，激发学生学习兴趣，提高学习的主动性与创造性。

知识溯源是回溯科学家发现知识、揭示规律的过程。溯源设计需要寻找到与知识或规律相关的“现象”（环境、条件、背景等），进而设计出能适合学生学习的，具有情境性、挑战性的学习任务。这样的学习任务能把学生带入概念形成时的“问题场景”中，学生在还原的“问题场景”中探索发现、归纳推理出所要学习的概念（或能力）（如图1）。

还原“问题场景”，是溯源设计创造性任务的根本，也是一个理想的学习问题设计的关键。例如在1831年，达尔文乘坐英国皇家军舰“小猎犬号”环球考察，来到加拉帕戈斯群岛，岛屿周围丰富的海洋生态是他发现进化论的重要灵感。在学习进化论这一个概念时，高中生物学科的教师设计了这样的学习任务：阅读达尔文的《物种起源》，完成读书报告“假如我是达尔文，站在加拉帕戈斯群岛，我发现……”。书本内容及老师提出的问题，把学生“带”到了加拉帕戈斯群岛的海滩，回到达尔文发现进化论时所处的生态环境。这一问题很好地构建了研究达尔文学说的“问题场景”，学生能像达尔文一样思考多样化物种给人们带来的启示。溯源设计对教师来讲也是一个创造过程。

（二）创造性学习任务是高阶的学习任务

按照布鲁姆教学目标分类法，学习从低阶到高阶分为记忆/回忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层级[5]。一般来讲，学习是从简单到复杂、从低阶目标到高阶目标循序渐进地进行。这种从记忆、理解开始的线性学习，对教师的教学没有太多策略性和技术性要求。但如果我们的课堂都是从记忆/回忆等低阶目标开始教学，而很少从真实性问题出发，学习就缺少探究性，长此以往会消减学生的学习兴趣，大量琐碎及孤立的知识让学生难以应对新的问题情境，知识及能力无法得到迁移。事实上，人们的学习往往是非线性的，生活中很多人恰恰是从具体的问题开始学习。在创造性的问题解决中，可以学到包括学科知识在内的更多东西。溯源设计的创造性学习任务，便于以高阶目标驱动低级目标的学习，以核心概念的学习支撑起整个课程学习的大网，把学生的学习兴趣、能力发展与知识学习融合在一起。

（三）创造性学习任务的基本特征

概念溯源能够再现知识发现的场景，注重学习体验，回归学习本源，符合学习逻辑，据此设计的学习任务具有情境性、挑战性、开放性，能激发学生创造性学习，让学生脱离浅层学习困境，整个身心卷入“深度学习”之中。

1.情境性

知识是活在背景中的，“一个概念只有在某些条件下才具有有效性，脱离了这些条件，这个概念就不再有任何价值，或是具有了其他意义”[6]。学生在具体的情境中理解知识，并在具体的情境中学会知识迁移。美国学习研究与教育实践委员会布兰思福特等学者认为，迁移就是“把在一个情境中学到的一门课中的一个问题迁移到新情境的能力”[3]45。所以，溯源设计有真实任务的问题情境是创造性学习任务的生命，不具有情境性的学习任务是单调乏味的，会影响学生学习的投入度。

2.挑战性

溯源设计学习任务因为再现了科学家发现知识的过程，所以其学习任务带有了很大的挑战性。从生活、社会或实验现象中发现的问题，一般不是簡单问题，往往是具有跨学科特点的复杂问题，在学习过程中会引起学生的认知冲突。挑战性问题还可以给学生带来学习的愉悦感。这样具有挑战性的学习任务，更能激发学生兴趣，激活学生的思维。

3.开放性

开放性是创造性的一个特征，学习任务的开放，包括学习方式及学习结果两个方面。学习方式开放是指解决问题不限于一种方式或可以不按照常规方式去解决问题。学习结果开放是指要解决的问题不设标准答案，答案（作品）是否有创意、有突破，成为评价学习成果的一个标准。

三、溯源设计的策略：从现象中发掘问题

设计创造性学习任务，需要对核心概念进行科学、准确、充分地分析，概念形成的环境、条件不同，其分析手段也不同。设计学习任务时应从不同的现象中发掘问题，特别是从生活现象发现概念学习的价值，并能把抽象的概念转化成现实问题。

（一）不同学科概念应采用不同的分析手段

不同学习领域的概念其形成过程不同，对“现象”分析的手段也不相同。人文领域的概念，主要通过文献研究、社会调查等方式进行分析。如“苏轼诗词的语言特点”，需要通过广泛阅读苏轼的诗词及查阅有关文献进行分析。科学领域内的概念大多采用观察生活现象，通过实验验证等方式研究分析事物规律。如物理的“力和运动”中的一些概念需要通过验证实验方式进行分析研究，生物的一些概念则需要通过观察自然及生活现象来进行分析。

在充分、科学分析了概念形成的“现象”后，我们就可以设计学习任务。例如动量守恒定律是科学家们在观察周围运动着物体及宇宙运动的现象后逐步发现的。在教学动量守恒定律这一概念时，教师可以根据观察物体运动规律得出“动量守恒定律”这一现象，设计“制作水火箭”这个学习任务，学生通过“水火箭”的设计、制作及验证等活动过程，发现反冲原理，推导动量守恒定律，最后完成概念的学习。

（二）从生活现象中寻找概念学习的意义

概念只有赋予一定的情境，它才有生命和价值。溯源设计学习任务，应该多从生活情境、生活现象中发现灵感，寻求意义。把概念学习置于生活情境中，是溯源设计的一个基本策略。

例如，数学中有一个坡度的概念，为了方便学生理解、运用概念，我们就需要把概念放在与社会生活相关的问题中去思考。比如，“不同地区屋顶的斜度为什么不一样？”“长江大桥引桥为什么那么长？”“儿童滑滑梯应该怎样设计？”等等。坡度还涉及人们生活的安全。依据国际地理学联合会地貌调查与地貌制图委员会定义的坡度等级，分平原、微斜坡、缓斜坡、斜坡、陡坡、峭坡、垂直壁等，不同坡度其危险度也不同。根据这些问题，有教师设计了如下学习任务：

城市游泳区需要一个新的水中滑梯，作为一名工程师，你需要提交一个方案。

1.滑梯分为三部分：开始的时候陡峭，然后缓一些，最后是和起始一样的斜度。在设计滑梯每一段的斜度的时候，要考虑到安全性和趣味性。为了让决策者了解设计意图，你需要提供一个滑梯的图纸和每段滑梯斜度的数学说明。

2.垂直变化和水平变化的比率叫斜度。描述一下在你设计水下滑梯的时候，斜度的作用和重要性。除了水下滑梯，斜度在其他方面的重要性是什么？用你自己的话解释斜度与垂直变化和水平变化的关系[7]。

这个有关坡度概念学习的问题为什么具有挑战性和创造性，就是因为设计者深度挖掘了生活问题的综合性及情境性。学生通过这样的学习深化了概念的理解，实现了能力的迁移。

（三）從学科逻辑到学习逻辑

溯源设计是基于概念的学习，它依据学科但不拘泥学科，特别是在设计学习任务时，遵循学生的学习逻辑，必要时需要跳出学科逻辑去思考问题。学科逻辑从概念出发，反映了事物的本质及共有的特性。按照美术的学科逻辑去分析人的头部时，会按照“三庭五眼”的比例去分析，但事实上很少有人恰好符合这样的标准。孩子们认识人恰恰从“这个人大眼睛”“这个人高鼻子”“这个人瓜子脸”等个性化的特征开始的。孩子的认知规律，就是我们所应关照的学习逻辑。

溯源设计，就是要对孩子认知的回归，从学生学习逻辑出发，设计真实问题和现实问题，这样可以弥补学科逻辑因缺乏情境性及问题性，给学生学习带来的认知障碍。

例如“描述交变电流的物理量”是高中物理的一个内容，其中物理概念众多，包括周期、频率、峰值、瞬时值、平均值、有效值等。如果按照学科逻辑去设计问题是这样的：1.什么是交变电流的周期？什么是频率？两者有什么样的关系？2.什么是交变电流的相位与初相位？3.什么是交变电流的峰值？什么是交变电流的有效值？正弦交变电流有效值与峰值的关系是怎样的？这样设计的学科逻辑无疑是严谨的，但学生得到的信息是琐碎、孤立的，知识与知识之间缺乏联系，学生学习会觉得乏味无趣，影响学生持久学习的动力。我们如果按照学习逻辑去构建学习问题，可以是这样的：1.电网公司对发电厂发出的电有何要求（周期、频率、相位……）？2.如何实现电能买卖交易的需求（电能、电功）？3.如何计算交变电流的电能与电功（峰值、有效值……）？[8]

按照学习逻辑构建的问题，是现实问题、情境性问题，所以学生能理解，愿学习。学生在亲历知识产生的过程中，丰富了学习体验，构建了属于自己的知识结构，并最终获得学科素养。

参考文献：

[1]格兰特·维金斯，杰伊·麦克泰克.追求理解的教学设计[M].闫韩冰，宋雪莲，赖平，译.上海：华东师范大学出版社，2020.

[2]李刚，吕立杰.落实学科核心素养：围绕学科大概念的课程转化设计[J].中小学教育，2021（1）：26.

[3]约翰·D.布兰思福特. 人是如何学习的：大脑、心理、经验及学校[M].程可拉，孙亚玲，王旭卿，译.上海：华东师范大学出版社，2013.

[4]张华.论学科核心素养——兼论信息时代的学科教育[J].华东师范大学学报，2019（1）：57.

[5] 洛林·W.安德森.布鲁姆教育目标分类学（修订版）[M].蒋小平、张琴美、罗晶晶，译.北京：外语教学与研究出版社，2009：43.

[6] 安德烈·焦尔当.学习的本质[M].杭零，译.上海：华东师范大学出版社，2022：80.

[7] 林恩·埃里克森，洛伊斯·兰宁.以概念为本的课程与教学：培养核心素养的绝佳实践[M].鲁效孔，译.上海：华东师范大学出版社，2020：23.

[8]邓靖武.基于学习视角的物理课堂构建策略[J].课程·教材·教法，2019（8）：113-114.

责任编辑：赵赟

收稿日期：2022-03-06

作者简介：孙奕丹，江苏省锡东高级中学副校长，高级教师，无锡市学科带头人，江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象；陈平，江苏省锡东高级中学原副校长，正高级教师，特级教师，江苏省人民教育家培养工程培养对象。