A-STEM引領下小學科學跨學科實踐案例的設計與實施
——以《植物園里有科學之保衛果實》為例

萬川 廣東省江門市蓬江區里仁小學

《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》中最大的變化之一是將勞動、信息科技從綜合實踐活動課程中獨立出來。一時間，“趣味種植”“住家烹飪”等掛著跨學科學習、STEM教育、項目化學習頭銜的項目開展得如火如荼，但大部分只是停留在簡單技能的培養或淺顯觀察的體驗上。如何讓這些項目更加符合時代需求，切實培養具有仁愛之心、審美之慧、正義之責、創新之智的時代新人？A-STEM的做法是基于學科課程內容本身，通過創設真實的教學情境，精心設計與核心概念的建構相匹配的跨學科主題，以人文精神為引領，以人文情懷與價值貫徹始終，以發現和創造性地解決現實生活問題為核心[1]，促進學生主動從生活中或教師預設的學習活動中發現新問題，提出新觀點，找出新方法，融入新技術，形成新思路，以實現學生實踐能力和核心素養的雙培養。

● 項目緣起

筆者所在學校是一所建設不到一年的新校，在植物園的打造過程中，部分家長把種植觀察理解為“教育倒退、回歸農村”。如何把科學種植與常態化生活勞作區別開來，強化學生的學科核心概念？筆者結合小學科學中的認識植物等相關內容，帶領學生展開了一場“植物園里有科學”的跨學科主題學習。那么，如何在A-STEM引領下對該主題進行系統化的跨學科重構與實施？筆者認為主要應把握三點：①基于真實生活情境，立足教材的現有知識體系構建跨學科任務群，超越學科中心，打破教室藩籬，在大主題學習下變“大任務”為一個個的“小項目”，在系列化結構性的“小項目”中強化學生對學科核心概念和跨學科概念的認識與理解。②堅持思維型探究和實踐活動相結合，以實踐為主線，關注生成性問題，讓學生在問題的發現和解決中調用舊知、學習新知、鍛造思維、磨礪品質。③聚焦核心素養，兼顧基礎性和時代性，用現代的技術培養好未來的人。A-STEM強調“學科核心概念是基礎，跨學科概念是核心，項目實踐是方法”。[2]作為信息時代的“原住民”，不僅要掌握學科性基礎知識，還要有主動對接信息技術、運用數字科技的意識與能力。

● 案例實踐

基于以上認識，筆者對該主題進行了以下實踐。

1.立足真實問題，激發探索欲望，構建學習任務群

項目伊始，筆者結合植物園里大部分果實即將被蟻蟲蛇鼠損壞殆盡、學生的勞動成果被無情竊取這一現狀，向全體學生求助，用共情喚起學生“保衛果實”的原始動力。學生根據果實的生長特點、被損壞的主要原因，自發形成“保衛青瓜小分隊”等。

在解決真實生活中的實際問題中表現出來的關鍵能力、必備品格、正確價值觀是科學課程育人的集中體現。然而，科學核心素養的習得和信息化運用能力的提升并不是一蹴而就的，需要在一個個完整的、真實情境下的跨學科實踐學習任務群中積累而成，這樣的跨學科實踐，必定不是死板的書本知識，也不是簡單而機械的實驗操作。正如本主題，在此之前，筆者便以“植物園里有科學”為主題和學生共同設計并開展給立人農場鋪條路、幫植物生長搭果架、稻鰍共生養殖等諸多實踐探究活動。

2.聚焦生成性問題，淬煉科學思維

在“保衛青瓜”的活動中，為避免果蠅蠶食青瓜，學生決定采用塑料瓶給青瓜做保護罩的方法，考慮到曾在書本上看過“植物需要呼吸”，便在瓶身打孔若干，又生怕瓶子被擠壓變形，就用鐵絲塑形……

隨著瓜果的成長，第一期的問題出現了：①下雨天，雨水沿瓜表面下流，在瓶底部淤積；②原本固定瓶身用的鐵絲生銹，與果實生長擠壓在一起，食物安全有隱患；③青瓜成熟，因未提前切割，很難打開瓶子取瓜。

第二期實驗，學生改用多層復合木板，釘了長方形盒子，上下左右均打孔。但是又有了新問題，相比第一期的一目了然，這次筆者選擇了“看圖說話”的方法：“針對以下現象，你能提出什么問題？”一時間，學生就像炸開了鍋一樣：①為什么這兩根瓜是白的，其他是青的？②青瓜怎么有那么大的力量，竟然可以撐開盒子？③果實的形狀完成初始定型后掙脫束縛，是否能回歸原來的形態？④為什么長在塑料瓶里的瓜最終會爛在里面，而木板盒里的瓜卻長得一反常態的大？……筆者也趁機結合該現象提出：植物生長與人的行為養成之間的相似性，必須符合“他律—自律—自覺—自為”的形成過程，必要的規范與限制有助于人的某種性格或行為的養成，過度干預或限制只會適得其反。

一個富有創造性的課程應該是“課程的伊始源于一個既定的大問題或劣構問題，教學的過程生成于學生對每一具象的疑問或驚奇，課堂的出色成于點亮每個學生思維閃亮的瞬間”。[3]因此，教師要立足真實生活情境，帶領學生真刀真槍做科學；在實踐中關注教與學過程中生成性資源的捕抓，從而凝練出有吸引力和有挑戰性的劣構問題，引導學生在一個個問題的發現與解決中，綜合運用分析比較、歸納演繹等方法進行模型建構、推理論證、創新發散，從而實現知識的調用、習得、遷移、印證和互補，在同理與共情中最終實現思維的養成和人格的健全。

3.基于項目巧用信息技術，助力學生培養與時俱進

在活動開展過程中，有學生想到使用積木搭建、塑料袋包裹等方法，方法雖然簡單而粗糙，但符合學生特點，且具備對應的保果功能。很多時候，項目進行到此便結束了，即完成了學生動手能力和基礎認知范圍內的項目設計與實踐，實現了書本基礎性知識的探究、學習與應用，但缺乏延展性，未達到“跨學科實踐與信息技術的深度融合”“使學生接觸和接受反映時代特征的新思想與新事物，增強對科學技術與現實生活關系的體驗和理解”等目標。

在跨學科實踐中，教師不僅要堅持項目驅動，立足課本個性化地引導學生經歷問題探究、證據推理的基礎性知識運用，更要主動對接新時代技術，圍繞學習任務，融入數字化學習與創新，帶領學生利用數字設備與團隊成員合作創造性地解決問題。為此，筆者結合“保衛青瓜”中發現的問題，利用思維導圖和3D打印技術，帶領學生在建模中進行問題梳理、綜合分析、跨學科知識應用……；結合“稻田水分蒸發太快”的問題，講解“浮球自動水閥”與“智能澆灌系統”的不同；結合“靠山部分水稻明顯低矮”的問題，帶領學生利用數字照度計連續觀測并記錄幾個固定點位的每天光照情況，以此研究光照對水稻生長的影響等。

其中，在3D打印的運用中，為了讓學生突破空間建模的難點，筆者立足學生視角，突破常規，基于人類最底層的設計思維，將高新科技的3D建模與傳統的原始陶藝技術結合起來，結合生活案例與思維導圖，把看起來高大上的現代技術轉化為學生最熟知的捏橡皮泥活動，讓學生感受“泥堆里捏出來的3D打印”，真正做到“用工具，而不是被工具用”。以圓柱體為例，在制作一個膠囊時，傳統做法是“將橡皮泥搓成球體→對半切割→再搓一個圓柱體→切開兩半→分別挖空→組合”，而對應的3D建模便是“創建球體→實體分割→創建圓柱體→分別抽殼→自動吸附”。以此為樣例，通過不同的變形圓柱體進行發散創新，從而創生新作品。

4.融合創新，體會跨學科實踐樂趣

接下來的幾個課時，筆者帶領學生繼續交流討論、優化設計、調試打印、實踐論證，把信息技術融合運用落到實處。同時，筆者還帶領學生結合學校獎勵體系進行瓜果義賣、土地管理拍賣、自制涼拌青瓜和現場拍賣、全校項目學習過程分享等活動，讓他們在實踐創造中切實感受到學習的樂趣。

● 結束語

跨學科實踐活動的設計與實施是新課標實施中的關鍵問題。跨學科實踐強調的是某一主題下主概念的學習和主概念下跨學科技能的運用，凸顯的是知識在真實問題實踐解決中的具體應用。在整個教學活動中，科學知識是基礎，學科實踐是主線，但它既不等同于科學課，也不是單純的勞動課，它注重在復雜的生產實踐中將多學科知識進行情境化的再應用，是思維型探究和實踐活動的整合。

本案例結合學校立人農場的真實情境，設計與學科核心概念相匹配的學習活動，引導學生通過實踐探究，在發現和創造性地解決一個個生成性的問題過程中學科學、用科學、跨學科融合，這樣的設計不僅解決了“用機械的探究步驟進行知識傳授”的問題，實現了科學教育的學思結合、知行統一，從科學世界向生活世界的回歸，也推動了小學科學與信息科技之間的深度融合，為新課標背景下跨學科實踐案例的設計與實施提供了一種思路。