基于核心概念和“問題鏈”的初中生命科學和地理跨學科教學實踐

王文娟 閆白洋

摘要開發了基于核心概念和“問題鏈”的生命科學和地理跨學科教學流程，并以“吐魯番的葡萄熟了”為例進行了教學實踐，取得了較好的效果。

關鍵詞 生命科學 地理 跨學科教學 核心概念 問題鏈

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

2021年6月，上海市中考第一次進行了地理和生命科學跨學科的案例分析考試，分值15分，地理和生命科學跨學科教學成為了初中生命科學教學改革的熱點。下面基于核心概念和“問題鏈”進行了生命科學和地理跨學科教學實踐，希望為一線教師提供參考。

1基于核心概念和“問題鏈”的跨學科教學形態

上海市教委在《初中地理和生命科學學科中開展跨學科學習的教學指導意見（試行稿）》中提出，運用初中學生已掌握的地理和生命科學等學科的基礎知識、關鍵能力對生產生活情境中的實際問題加以分析，提高學生在解決真實問題中信息提取與處理、問題分析與質疑、結論闡釋與創新的能力。基于此要求，實踐基于核心概念和“問題鏈”的跨學科教學形態。基于核心概念和“問題鏈”跨學科教學是以真實情境為主題，注重地理和生命科學的核心概念，通過“問題鏈”的方式進行的教學如圖1所示。

教師首先根據初中地理和生命科學的課程標準和教材梳理核心概念，尋找地理和生命科學概念的鏈接錨點。例如，生命科學的生物特性與地理環境密切相關、生態系統與地理環境有相通之處。通過梳理兩門學科的相關核心概念，搭建跨學科相關知識的框架。然后，教師依托較復雜的現實情境，設計真實情境、真實任務。情境應該蘊含（涉及跨學科教學內容）較完整的問題，具有良好的跨學科知識關聯性，能貫穿跨學科學習的全過程。基于情境設計梯度問題，問題導向中的問題指向，不是單一、孤立、碎片化的知識，而是在地理與生命科學核心概念的引領下，形成有邏輯的問題鏈。問題導向應關注開放性的問題，鼓勵學生有開放性思維和創新性表現。最后，學生合作共同解決問題，提升信息提取與處理、問題分析與質疑、結論闡釋與創新等跨學科能力，在此過程中，教師起到引導、評價和反饋的作用。

2基于核心概念和“問題鏈”的教學案例

2.1教材分析

本案例所涉及的學科為初中地理和初中生命科學。初中生命科學所涉及的主要知識點是滬教版初中《生命科學》中“被子植物的形態結構與功能”“生物與非生物環境的關系”“生物的變異”等。相關的核心概念是“生物對環境的適應性”。初中地理所涉及的主要知識點是滬教版初中《地理》中“新疆維吾爾自治區”“地形與地勢”“氣候”“氣溫與降水”“河流”等以及區域地理學習的方法與思想。相關核心概念是“地理環境對生物特性的影響；地理環境各要素之間相互影響、相互制約”。本案例結合生物（吐魯番的葡萄）特性與地理環境的關系，融合地理和生命科學核心概念，通過設置核心問題與具有梯度的問題鏈，最終指向吐魯番的葡萄為什么這么甜的“解惑”，即生物與環境相適應的進化與適應觀。

2.2設計思路

本節課的設計思路是學生通過識別情境中的事物現象（吐魯番的葡萄熟了），提出問題（吐魯番的葡萄為什么這么甜？），建立學科邏輯關聯（生命科學與地理），并運用地理與生物學原理（地理環境中的位置、地形、氣候、河流等，生命科學中的光合作用、呼吸作用、性狀、基因、遺傳、變異等），從不同學科角度對問題做出分析（從生命科學的角度，從地理環境的角度，從生命科學的遺傳學角度，分析吐魯番的葡萄甜的原因），并能夠得出結論。通過該案例，教師引導學生分析歸納出解決這類跨學科案例的分析方法（地理環境與植物類案例分析方法），最后能解釋其他相關或相類似現象的原因、機制（新疆的哈密瓜移栽到上海），最終達到知識方法的遷移應用（課后練習鞏固），如圖2所示。

2.3學情分析

本節課的授課對象為九年級學生，我校在九年級中開設了跨學科案例教學課程，由地理和生命科學教師基于學生已有水平，共安排了六、七年級地理知識復習及八年級生命科學復習。從目前看，學生基本具備了以上學科的基礎知識，對跨學科案例的分析，具有一定的知識儲備，但是對于真實情境中的問題，如何建立符合學科的邏輯關聯，以及運用地理與生物學原理來分析問題等尚沒有形成方法。

2.4教學目標

①通過經歷“吐魯番的葡萄熟了”整個自主探究學習過程，模仿遷移解決相似案例，從中學會從不同的學科視角分析問題的方法，進而可以歸納出解決地理環境與植物類跨學科案例分析的方法。

②初步形成能通過現實生活中的生物、地理相關的現象或真實問題，來感悟生物與環境的相適應、相影響的關系。

2.5教學流程

2.5.1梳理學科核心概念

針對跨學科案例分析的學習要求，課前各學習小組梳理地理和生命科學核心概念：地理中的新疆地區的位置、地形、氣候（氣溫、降水、日照）、河流等；生命科學中的光合作用、呼吸作用、性狀、基因、遺傳、變異等知識概念的梳理。教師引導學生在梳理地理和生命科學核心概念中尋找其中的關聯點，同時達到復習鞏固的目的，也為后續問題的解決奠定學科基礎知識。

2.5.2尋找概念鏈接錨點

學生經歷上述核心概念的梳理過程，尋找學科概念鏈接錨點。教師引導學生分析，使學生發現“生物的生長一定會受到如地形、氣候中的氣溫、降水、日照等地理環境因素的影響”，從而將植物的生長聚焦到“光合作用中有機物的合成（需要水、二氧化碳，條件光照、葉綠素）和呼吸作用中有機物的消耗（主要受溫度的影響）”“生物的任何一種性狀都是由基因和環境共同決定的，反過來生物要生長在某一區域就必須適應這里的環境，否則無法生長、生存、繁殖”等。最終，學生得出兩者的交叉點為“生物適應環境、環境影響生物”。

2.5.3設計課堂真實情境

基于以上鏈接錨點，教師設計貫通課堂的真實情境，課前播放新疆特色音樂、圖片，并擺放新鮮的新疆葡萄讓學生品嘗。學生課前分組品嘗葡萄，互相交流口感及產地。教師提問：葡萄的口感如何？這么甜的葡萄產自哪里呢？最后，提出核心問題：吐魯番的葡萄為什么這么甜？

2.5.4圍繞情境設計問題

教師圍繞真實情境，在核心問題的引領下，設計3個問題鏈。（1）從生命科學的角度，設計梯度問題鏈：①甜說明什么物質多？②從植物光合作用的生理作用來分析呢？③植物本身細胞呼吸會消耗有機物嗎？④葡萄植株一邊合成有機物，一邊又消耗有機物，那為什么糖分還會積累的多呢？⑤新疆地區的地理環境有什么特點呢？（2）從地理環境的角度，結合吐魯番平均日照時數表（表1）、吐魯番基本氣候情況表（表2）和吐魯番全年溫度曲線圖（圖3），設計梯度問題鏈：①哪些自然地理環境要素影響了葡萄糖分多的品質？②只要滿足充足的日照條件就能盛產優質葡萄嗎？③氣溫是如何影響的呢？（3）從生命科學的遺傳學角度，設計梯度問題鏈：①果實的甜度這一生理特性屬于遺傳學中所講的什么呢？②性狀主要由什么決定？③從之前的分析來看，性狀本身又受什么影響？④你能得到什么結論？

教師由核心問題引出3個問題鏈，并設計梯度問題鏈，以促進學生調動已有的學科知識，建立兩個學科核心概念之間的關聯，并最終落腳在糖分積累這一重要生理性狀上。同時，這也是在一系列梯度問題鏈設計中自然形成的，而非教師的簡單灌輸。學生從不同的學科視角審視問題，提高綜合分析問題、解決問題的能力，培養跨學科思維力以及語言的表達能力。這也是強化不同學科核心概念之間相關聯的過程。

2.5.5合作解決問題，提升跨學科能力

學生在合作中解答一系列的梯度問題，進而完成對3個問題鏈的回答，最終完成對核心問題的解答，并建構跨學科思維方式。最后，教師提出討論問題：解決地理環境和植物類跨學科案例分析的方法是什么？學生思考、討論、表達、互相補充。同時，教師多媒體展示“地理環境與植物類跨學科案例分析方法”思維導圖（圖4），引導學生利用該方法自主學習“新疆哈密瓜”跨學科案例分析，強化分析方法，總結解決問題的思維方式。

2.5.6教學評價

本節課上，學生在經歷整個學習過程中最主要的學習方式就是自主學習法。在整個案例實施過程中，教師主要采用了學生合作評價、知識聯系評價、語言表達評價、方法歸納評價、遷移應用評價等評價方式。基于以上教學實施評價，學生初步學會了跨學科案例分析的基本思路，具體表現在能夠將地理環境與生命科學相關核心概念聯系起來，能從不同的角度分析具體的真實情境的問題，能對生活中一些現象提出問題，用學科知識解決問題，同時對信息的提取、語言的表達、文字的書寫等能力都有所提升。

3教學反思

本節課上，教師基于核心概念和創設“問題鏈”，進行了地理和生命科學跨學科案例教學的實踐，引導學生經歷了地理和生命科學核心概念的梳理、真實情境問題的探究、解決問題能力的提升、課堂教學的評價等環節，大大吸引了學生的學習興趣，使學生掌握了學習方法，幫助學生建立、形成生物與環境相互適應、影響的觀念，使學生體會生命科學知識學習對實踐應用的重要性，感悟保護生態環境的重要性，從而提升了學生解決問題的跨學科能力。