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天文学家、生物学家、地质学家和人类学家共同走进一个课堂…… 这不是一个虚拟故事的开头， 而是美国爱荷华大学的“大概念”课程（Big IdeasCourses）带给我们的直观体验。 课程示例 走近“大概念”课程 “我们希望让学生接触一般性概念并教会他们如何进行批判性思考，从而激励他们成为终身学习者。”美国爱荷华大学物理学和天文学副教授科妮莉亚 · 朗（Cornelia Lang）指出。 同在爱荷华大学任教的人类学副教授米纳 · 坎德维尔（MeenaKhandelwal）则认为：“世界上的真实问题都是复杂的，不是某一个学科可以解决的，我们的目标是培养学生跨学科的能力。” 实际上，这两种理念正是大概念和跨学科的课程设计思想的体现。 结合两位老师的思考，爱荷华大学设计并开展了以主题而非个别学科为中心的“大概念”课程，由来自不同学科、系所甚至学院的教师组成的团队负责教学，希望利用专题式的课程设计来鼓励学生从跨学科角度考虑复杂问题，挖掘学生对新领域的内在兴趣，培养他们的专家思维模式。 迄今，爱荷华大学已开展的“大概念”课程如图所示。 （图：“大概念”课程示例） 案例 “宇宙中生命的起源”课程及其实施特点 “宇宙中生命的起源”（Origins of Life in the Universe）是“大概念”课程的第一个试点项目，它起源于天文学课程“宇宙中的生命”, 而这一原始课程在解决问题的过程中不可避免地涉及到其他科目，比如相关的生物学和化学概念、地球科学及其他考虑地球历史的方法。 因此，在科妮莉亚 · 朗的带领下，大概念课程“宇宙中的生命起源”对其进行了改善和延长，每学期由 4~5 名教师授课，课堂实施以探究为导向、以团队为基础的教学策略。
“宇宙中生命的起源”课程由六个专题单元组成，进行天文学、化学、生物学、地球科学和人类学等多学科的研究和学习，并运用经典科学原理 ( 如数量级、变化率和复杂性程度等 ) 来达到内容上的统一，这种方式被视为所谓的“大历史”。 结合科学和人文科学等众多学科的方法，借鉴生物学、天文学、地质学、气候学，史前史、考古学、人类学、进化生物学、化学、心理学、水文学、地理学、古生物学、古代历史、物理学、经济学、宇宙学、自然历史、人口与环境研究以及传统历史，“大历史”利用跨学科方法和科学研究方法来研究宇宙、地球、生命和人类的综合历史，探索其相互联系及因果关系，主题有时间尺度，宇宙的进化，复杂性、能量和阈值，适居条件，等等。 与传统历史相比，“大历史”将人类历史置于宇宙历史的更广泛背景中，探寻多个时间尺度的共同主题和大概念。 此外，“大历史”还避开了标准的历史文本记录形式和解释模式，更多采用纯粹的科学研究方法和实证证据，如化石、工具、图片、结构、生态变化和遗传变异等。 “宇宙中生命的起源”课程依托于“大历史”的理念，沿着时间线探索生命的起源并阐述对生命的理解，并设计了描述课程涵盖的 140 亿年历史的时间轴（如图所示），教师在每次课程中介绍相关内容落在时间轴上的位置。 （图：时间之剑） 课程还鼓励学生形成和制作自己的宇宙时间轴，其中大多数学生仍然类比课堂上提出的日历形式来获得宇宙时间的概念（如图所示）。 此外，学生挑战了绘制地球历史的出现（Touchdown）时间轴，标记每个地质事件出现的距离，并在学期结束时从天文学、地质学和生物学的角度综合合成宇宙历史的整个时间表。 “宇宙中生命的起源”课程从一些基本问题开始，围绕不同学科角度理解起源问题。 这些以“大问题”为具体组织形式的主题贯穿了整个课程，反映出各单元具体的大概念，如“生命是什么”“生命是如何起源的”“人类在宇宙中的角色是什么”以及诸如“进化论”和“科学研究方法”之类的概念， 具体如表所示。
（表：“宇宙中生命的起源”课程“大问题”示例） 通过“大问题”的设计，“宇宙中生命的起源”课程的主题、单元、不同学科和大概念之间的联系更易理解和实践。 在“大历史”的依托和“大问题”的引导下，“宇宙中生命的起源”课程开展了以大概念为中心的整体性活动。 “大活动”围绕整体性目标设计了丰富的具体活动，整合了由质量和能量、空间和时间、地球、生命进化等组成的系统的不同视角，活动中师生共同以团队的形式解决一系列综合问题，鉴别并克服学科“瓶颈”。 具体活动清单如下表 和图 所示。
（表：“大活动”清单） （图：模拟地球上的地震波） （图：模拟踢球上的原始汤） （图：化石的处理、观察和记录） （图：其他动手实践活动） （图：博物馆中的课堂） “大活动”由各学科和各单元的不同活动组成，活动之间紧密联系。 在“识别物种”这一课，学生在课堂上观察蝉、蜻蜓或蟑螂等多种昆虫标本， 不同小组通过检查和探究诸如昆虫是否有相同的DNA 以及如何繁殖等问题来确定这些昆虫是否属于同一物种，并向全班展示。 在对昆虫进行评估后，学生们参与有关物种和进化的一般性讨论并达成共识。地球与环境科学系讲师玛丽 · 科索洛基 (Mary Kosloski) 强调了物种鉴定与整体课程活动的相关性：“如果我们不了解物种，我们就无法理解更大的进化过程。” 以生物进化原理来理解地球上生命的起源和历史，有助于学生学会运用基本科学原理进行实证分析，促进“大活动”目标的实现。 与此同时，该课程更多通过实验室和实地活动为师生提供亲身实践和调查研究的机会，通过建立科学研究问题的模型，学生更容易掌握科学研究方法并用于区分科学和伪科学。 物理和天文学系的戴尔 · 斯蒂尔（Dale Stille）等多位老师为这一类活动提供了教学示范，如放射现象的样例、温室效应和模拟假设性早期地球环境的米勒 - 尤列实验（Miller-Urey Experiment）的设置。 除了特殊的学习场所，包括鼓励和支持合作学习以及主动学习的 TILE（Transform, Interact, Learn, Engage，变换、互动、学习、参与）教室和学生角（Student Lounge）等，学生们还去范艾伦大楼的楼顶通过望远镜观察太阳，去爱荷华州东部天文台观看遥远的行星，更去了芝加哥的菲尔德博物馆和阿德勒天文馆，在博物馆和实地观察中探索跨学科学习和大概念学习的奥秘。 通过围绕大概念展开的一系列“大活动”，“宇宙中生命的起源”课程的学生们切身感受到了跨学科学习和大概念学习的环境，逐步提高了自己在真实性学习的基础上解决跨学科问题的能力。
通过多次系统的课程评估，根据学生和教职员工的高度积极反馈及学生成绩的提高，“宇宙中生命的起源”课程取得了较大的成效。 学生反馈中，70% 以上的学生认为其课程设计（大概念 / 跨学科/TILE）极大地影响了他们学习和理解概念的方法，他们认为，该课程借助“大历史”“大问题”和“大活动”的设计，提高了自己的课堂参与度，培养了新的思维方式和新的兴趣，甚至有许多学生表示通过这门课确定了自己的主修专业。 因此，“宇宙中生命的起源”课程乃至一系列大概念课程被视为真实性学习的优质实践，已经成为爱荷华大学的经典课程，并继续在不断完善和拓展。
（本文作者 | 浙江大学教育学院教育学系 蔡 潇 刘 徽； 本文来源为《上海教育-环球教育时讯》杂志9月刊，更多内容，请参考杂志。） 【刘徽，浙江大学教育学院课程与学习科学系副主任，副教授，主要从事课程理论与课程史研究、教师教育研究和课堂教学变革研究，目前在研课题为中小学课堂学习环境的设计研究。 本文系 2016 年国家社会科学基金教育学一般课题“中小学课堂学习环境的设计研究”( 课题批准号：BHA160093) 的研究成果之一。】 关注“第一教育” |
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