STEM、PBL、UBD……对新概念傻傻分不清？只要记住这个核心要素就行_生活经验

人工智能时代，传统教育面临着前所未有的冲击，新理念层出不穷，核心素养、深度学习、项目式学习（PBL）、理解为先的教学设计（UBD）都为教育提供了新的方向和路径。但是，来到现实层面，如何让这些理念所倡导人工智能时代，传统教育面临着前所未有的冲击，新理念层出不穷，核心素养、深度学习、项目式学习（PBL）、理解为先的教学设计（UBD）都为教育提供了新的方向和路径。
但是，来到现实层面，如何让这些理念所倡导的教与学在实践中真实发生，而且“不跑偏”“不走样” ，可能是教育者共同面临的一个难题。
如何破解？大概念教学（big idea）是一个抓手。
为什么这么说？因为这些新理念从根本上都在强调“以大概念为统领的目标导向” ，只有理解了这一“精髓”，实践起来才能“得心应手” 。
创新教学，从理解大概念开始吧！
本文来源于《上海教育-环球教育时讯》2020年4月刊，作者：浙江大学教育学院课程与学习科学系刘徽徐玲玲俞建华。
教育要使学生学会“解决真实情境中的问题” 。在未来，真实情境中的问题往往是复杂的，没有现成方案的，需要创造性地运用专家思维来解决。专家思维的核心特征是“创新”，而创新的机制是“迁移” 。
当新任务与原任务相似时，称为“低通路迁移”，当新任务与原任务不相似时，称为“高通路迁移” 。
低通路迁移的路径是从具体到具体，因此，只能达成相似的“具体与具体”之间的简单关联，也就是“刷题”的逻辑。相比之下，高通路迁移的路径是从具体到抽象再到具体，因此能够形成复杂的认知结构，这种路径指向的是“理解”，而“大概念”就是理解的核心。
当前，不论是威金斯的理解为先的教学设计理论（Understanding by Design，简称UBD），还是林恩?埃里克森（Lynn Erickson）的“概念为本的教学”（Concept-based Instruction），其根本性的改变都是强调以“大概念”作为统领的目标导向。

文章插图
文章插图
什么是“大概念”？
01 大概念的“大”，是指具有生活价值
大概念不仅可以联结学科内的概念，达成学科内知识的融汇贯通，还可以联结学校教育与真实世界。而适用范围广到什么程度呢？就是要能在生活中被用到，或者说要有生活价值，只有这样，才有机会在日常的具体情境中不断地被运用，而每一次的具体运用都在提升它的可迁移性。大概念可以表现为一个词、一个短语、一个句子或者一个问题。如下图所示，大概念包括跨学科大概念，也包括学科大概念。

文章插图
文章插图
图：大概念和小概念
02 概念是具体与抽象之间的协同思维
大概念虽然表现为抽象的概念、观念或者论题，但它需要具体的案例支撑，否则就只是被充分理解的“惰性知识” 。
大概念的建立经历了“具体→抽象→具体”的循环过程，从思维方式来看，也就是经历了归纳和演绎两种思维过程，先从多个具体的案例中抽象出大概念（归纳），再将大概念运用于新的具体案例中（演绎），而每一次演绎都进一步加深了对大概念的理解。
实际上，日常生活中我们也重复这个过程，就是所谓的“经验总结”，只不过这样总结出来的概念还比较粗糙，我们称为“日常概念”，而大概念也好，小概念也好，都是经过科学论证的，都是“科学概念” 。
但无论是哪些概念，都经历了归纳和演绎的过程，并常常在演绎中不断地修正原有的理解，支撑抽象大概念的具体案例越多样、越丰富，大概念的迁移性往往就更强。
03 大概念教学与传统教学的区别
大概念教学和传统教学最大的差别在于目标的不同。传统学习就像在海滩边捡石子，学生带着一个空空的罐子来到海滩上，在教师的指导下，往罐子里一块块地扔石子，石子都是散的，之间也没有什么关联，最后学生来到一个地方，就是我们说的考试，把所有的石子倒掉，茫然地又带着空空的罐子回去了。
而在大概念学习中，学生是带着自己的已知来的，但日常经验中获得的已知常常是粗糙的、未经雕琢的，就像那块石料，学习的过程就像雕刻，每一刀都是有目的的，就像对观点的琢磨，使之更加地清晰、成熟、复杂、正确，最后得到的是一个精致的雕像。

文章插图
文章插图
图：传统教学与大概念教学
与传统教学相比，大概念教学更能引发学生的学习兴趣。学习就像潜水，潜水员潜得越深，物种就越丰富、景像就越美丽，探索之旅就会更加多变和有趣，充满了各种惊喜，但如果只浮在表面，通常看到的景像和物种都比较单一，慢慢地就失去了兴趣。

文章插图
文章插图
图：“潜得更深”的大概念教学
为什么要“大概念教学”
01 大概念教学更容易让人兴奋
大脑的功能区域和边缘系统分别如下图，杏仁核附近有伏隔核，伏隔核会向前额皮层区域释放多巴胺流，产生正面情绪，这种积极愉悦的反应会强化相应的神经记忆网络。

文章插图
文章插图
图：大脑的功能区域

文章插图
文章插图
图：大脑的边缘系统
首先，大概念教学强调明确预期学习成果，从而让学习有了明确的方向。从神经科学来看，我们的大脑不断地接收信息，这些信息来自感觉系统（听觉、视觉、味觉、触觉、嗅觉）和感觉神经末梢（肌肉、关节、内部器官），但只有约1%的信息能进入大脑，这是因为大脑在信息加工处理过程中要付出大量精力，高密集和高活跃度的新陈代谢活动使大脑要消耗人体中20%的氧气和营养物质。
因此，一旦信息进入大脑加工系统，就会被许多“切换站”转发，其中，最高水平的加工过程会发生在大脑的外层，也就是皮层。大脑有明确的目标时，会让人集中注意力，搜索与目标相关的感官输入，并从记忆中寻找已有的信息钩住新的信息。
其次，大概念教学强调挑战性。比如复杂的真实性问题、带有挑战性的问题等等，这些会被大脑优先接收。这也有神经科学的依据，因为在后脑下部有一个“感觉摄入过滤器”，称为“网状激活系统”（Reticular Activating System，简称RAS）。
这一系统会优先接收新的、不同的、有变化的和意想不到的信息，这也是人和动物生存过程中发展起来的本能，那些“不一样”的信息往往预示着危险的靠近。同时，好奇心会激活大脑的多巴胺奖励系统，既能引起学习者的注意，也能促使学习者不断努力。
最后，大概念教学强调“具体→抽象”的归纳之外，也强调“抽象→具体”的演绎，其实就是让学生在具体案例中运用大概念去判断和预测，而成功的预测会让大脑释放多巴胺，强化模式。
不仅人类如此，动物也一样，比如狐狸会发现天气冷的时候兔子会较早入洞，因此，会建立起“低温－兔子”之间的关联，从而更早地候在兔子的洞穴边，而预测的成果会强化这一模式。
所谓的模式在很大程度上就是我们所说的抽象的“大概念”，借此大脑能更好地预测“接下来会发生什么” 。预测得到的反馈会让学生产生成就感。脑成像和神经电学研究表明，反馈能促进前额皮层的活动，而且会强化这种模式，当大脑知道会从哪种活动中获益时，它就会自然产生响应。体验到这种活动的价值，大脑会付出更多努力来投入活动中。
02 大概念不容易被遗忘
首先，大概念教学强调抽象大概念的建立，而如前所述，抽象大概念从某种程度上来看就是一种模式，模式是指对事物之间的关系和共性的分类和组织。事实上，主导我们思维和行动的信息往往不是存储在单个神经元上的，哪怕只是一个简单的拍手行为，每个神经元都拥有一个微小的片断，多个神经元构成神经回路形成了记忆。
换言之，大脑是以模式为单位来存储信息的，只有模式才能更快地识别、存储、检索和提取信息。新的感觉信息经由杏仁核进入上脑后，在海马体中停留不到一分钟时间，能否从短时记忆上升到长时记忆很大程度上取决于是否能识别和激活现有的存储器（已有的信息以及模块），对新的信息进行处理，使之与已有信息产生连接。
其次，大概念教学的学习机制是高通路迁移，即“具体→抽象→具体”的路径，而不是低通路迁移，“具体→具体”的路径，高通路迁移实际在不断地塑造强有力的神经网络，形成神经可塑性反应，而低通路迁移则只能形成微弱的神经通路。
长期以来，我们有一种错误的观念，认为大脑在我们出生时就已经定型了，事实上，尽管神经元的数量变化不大，但神经元之间的连接，也就是神经网络却在人的一生中却不断地增长和扩展。每一次有意义的信息输入都会激活神经元之间的电信号，形成神经回路，唤醒、加强、修正或改变神经网络。
神经元之间的连接越多，灵活性就越强，就好比我们的交通系统，如果只有一条路，那就只能走这条路，别无选择，而如果能开发出四通八达的道路，那么你就可以灵活地选择各种路线。
神经科学发现，如果要求学生一遍一遍地重复相同的信息，只会形成微弱的、固定的“孤独”通路，只能用相同的提示去检索和激发，无助于神经网络的建构，也无法迁移到新的问题解决中去。
最后，大概念不易遗忘，小概念容易遗忘。神经可塑性既可能表现为加强，也可能表现为衰退，也就是说，如果长期没有相关信息的激活，树突的连接会逐渐减少，也会不断变?。?最终会消失。这也解释了为什么我们在学校里学习的知识后来会“还给老师” 。
因为如果我们建立的只是适用范围局限在课本上的“小概念” ，还没有上升到大概念，编织起一个牢固的概念网络，那么走出学校后，那些“小概念”会因为再也没有运用的机会，而出现遗忘的现象。

文章插图
文章插图
大概念的“钥匙”——基本问题
在大概念教学的设计中，基本问题（Essential question）是必不可少的，把“基本问题”比喻成理解大概念的“钥匙” ，通过基本问题可以引导学生探寻大概念。
01 确定基本问题
@
线索1：从课程内容中发现基本问题。
课程内容就好比基本问题的答案，那么教师们可以倒过来思考下，如果要得出这个答案，我应该问什么问题呢？比如“政府的三权分立”，相应的基本问题就是“为什么我们要制衡政府的权力？” 。
@
线索2：从课程标准中发现基本问题。
找出课程标准中的关键词汇，特别是反复提及的一些核心名词。比如“贯穿课文的中心思想是什么？中心思想是如何展开的？有哪些细节论据可以支持对中心思想的论述？” 。
@
线索3：从大概念的不同形式中发现基本问题。
比如以营养学这一话题为例，有一系列由理解目标引出的基本问题，如下：理想体重是多少？（概念—肥胖）、我的饮食和健康有什么关系？（观念—饮食影响健康）、我们应该吃什么？（论题—平衡膳食）。
@
线索4：从整体性问题中得出基本问题。
基本问题也有不同的大小和范围，“整体性的基本问题”的具体化就是“局部性基本问题”，比如文学的整体性基本问题是“有效的作家是如何吸引读者的？”那么具体到魔幻小说单元的局部性基本问题就是“优秀的魔幻小说家是如何吸引读者的？” 。
@
线索5：从错误认识中寻找基本问题。
学生常有的错误认识往往提示教师这就是学生理解的难点，因此更应该利用基本问题澄清他们的认识。比如就“科学方法无非是反复实验”这一误解可以衍生出下面这个基本问题，即“有哪些主要变量是需要控制的？我们如何来检查实验的有效性？” 。
@
线索6：从理解的六个维度来定位基本问题。
解释、释译、运用、洞察、移情和自我认识是理解为先的教学设计（UBD）所界定的理解的六个维度，以“9·11”恐怖袭击事件的理解为例，有下面六个问题：
“9·11”恐怖袭击的原因和结果是什么？（解释）
为什么他们恨我们？（释译）
怎样避免此类事件的再次发生？（运用）
“9·11”劫机者的故事是怎样的？（洞察）
为什么劫机者愿意选择自杀式袭击？（移情）
“9·11”恐怖袭击在哪些方面影响了我的生活？（自我认识）

文章插图
文章插图
图：基本问题和非基本问题的区别
02 精心加工基本问题
确定了基本问题后还要经过一个精心加工的过程。主要是要从学生的角度考虑三方面的问题：
是否能激发学生的兴趣？
是否激活了学生的生活体验？
是否适合学生的发展水平？
八年级的社会研究团队准备以“社会发展是如何引发人类聚集形态的变化的？”这一基本问题来组织一场讨论，他们以三个是否来衡量，觉得这个问题还不能得出肯定的回答，因此他们对问题进行了修改，修改后的问题如下：
各位同学，如果现在让你自由选择，你愿意在哪里生活，部落、农村还是城市？为什么？城市并非从人类诞生之初就有，从历史上来看，人类的聚集形态发生了哪些变化？为什么会有这样的变化？它的方向是什么？请用历史证据、科学研究、因果推理以及具体案例等来支持你的想法。
【STEM、PBL、UBD……对新概念傻傻分不清？只要记住这个核心要素就行】

文章插图
文章插图
图：以基本问题组织讨论的常用结构
03 4个步骤，运用基本问题
@
步骤1
提出一个问题，用于激发探究。在上过美国各州划分以及特点的概览课后，提出“为什么我们要划分地域？它的作用是什么？划分地域的标准是什么？我们能画出不一样的地图吗？” 。
@
步骤2
引出不同的回答并对这些问题进行提问。比如，对“划分地域的标准是什么？”这个问题的回答是“标准既有基于物理特征的，也有基于社会特征的” ，相应的提问是“哪些是基于物理特征的地域分类？”“哪些是基于社会特征的地域分类？” 。
@
步骤3
提出并探讨新的想法。比如，什么时候用社会特征，像“爱喝葡萄酒”和“爱喝啤酒”这类特征来界定自己的身份，什么时候用物理特征，像“加利福尼亚州人”“得克萨斯州人”这类特征来界定自己的身份。
@
步骤4
到达暂时的终点。归纳和总结关于“区域划分”问题的已有发现，在此基础上考虑还有哪些新问题值得后续研究和探讨。
04 教会学生提问
在课堂上，教师要有意识地培养学生提问的能力，逐渐由教师提问过渡到由学生提问。为了让学生更好地思考，教师可以向学生提供一些提问的支架，如下图所示。

文章插图
文章插图
图：提问支架
大概念教学前，先来一场热身运动
大概念教学无论对于教师还是学生都是一个很大的转变，因此，先期可以开展一些练习，让学生熟悉大概念教学。
01 揭示专家思维
教师可以和学生探讨“专家为什么能记住那么多知识？如何才能成为专家？”等问题，引入大概念。
比如教师可以说“向你们透露一个关于专家的小秘密。他们会利用‘结构’，也就是大概念，在头脑中组织信息。有了大概念，专家们能够更轻松地记忆，更重要的是有了大概念，他们就能解决很多别人解决不了的新问题。要恭喜各位同学的是，你们现在也开始以这种方式来学习啦！”
02 区分概念和事实
每组学生会拿到一组词汇，既有概念也有事实，教师请学生找出每组词汇中的“异类” 。比如“白宫、华盛顿纪念碑、安娜卡斯蒂亚河、自然景观”，学生会将“自然景观”作为异类挑出来。
03 归类事实，并概念化
展示白宫、华盛顿纪念碑、安娜卡斯蒂亚河等图片或视频，让学生对这些事实进行分类，并予以概念化，比如将这些事实分为自然景观、人文建筑两大类。
04 尝试在概念与概念之间建立联系
教师可以提示学生思考概念与概念之间的关系，问一问“这两个概念之间的关系如何？” ，比如思考“自然景观与人类生活有何种关联”，并用自己的语言表达出来。
05 完善概念关系陈述
告诉学生什么是好的概念关系陈述，介绍原则，比如尽量不要使用专有名词和弱动词（如“影响”“具有”这些比较笼统的词汇），并让学生尝试练习，比如修改以下陈述“华盛顿特区的建筑象征着权势”“大城市中的河流影响着交通运输”等。
06 理解概念关系陈述（观念或论题）
以小组为单位拿到概念关系陈述，比如“河流两侧往往会聚集更多的人口，因为交通方便” ，学生可以讨论一下这样的概念关系陈述是否帮助他们拓展了理解，并可以对概念关系陈述进行修改。
07 促进协同思维
为概念关系陈述寻找合适的事实例证。思考“哪些事实能更好地支撑这条概念关系陈述”“有没有事实是违背这条概念关系陈述的”，比如“自然景观可以提升该地方对人才的吸引力”（比如安娜卡斯蒂亚河、岩湾公园）。
08 迁移至新问题情境中去
教师出示一些学生比较陌生的国家的地图或照片，让他们用概念关系陈述来解释。比如，用“自然景观可以提升该地方对人才的吸引力”来解释法国或中国的热点城市的产生。
09 反思和总结
学生对一系列问题进行思考，比如“概念和事实的区别是什么？”“大概念学习和传统学习有什么不同？”，具体可以用以下的SEEI模板来反思，即陈述（State）、解释（Elaborate）、举例（Exemplify）和说明（Illustrate）。