新課程標準視域下小學科學跨學科概念的理解與教學

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課標》）首次將科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任作為教育的核心要求，并將13個學科核心概念以及4個跨學科概念納入教學體系。教師應該深入理解這些概念，并將它們融入教學實踐中，以達到更好的教育效果。通過這種方式，才能真正理解新課程中涉及的跨學科概念的重要性和意義。

一、新課標視域下小學科學跨學科概念的理解

《新課標》中的跨學科概念包括了物質與能量、結構與功能、系統與模型、穩定與變化。“存在方式”和“系統”是自然和科學世界的基礎，而“靜態屬性”則是由“物質與能量”“結構與功能”組成的，它們可以用來分析復雜的系統，這些系統由物質構成，它們之間還可以相互轉換，從而使自然和科學世界中的各種事物都具有獨特的結構，而這些結構又可以發揮出它們各自的功能。“穩定與變化”是一種具有跨學科特性的“動態屬性”，它體現了一種動態發展的辯證法，受到內外部因素的影響，系統能夠不斷地進行平衡、失衡和再平衡的循環。“模型”是一個跨學科的學習機制，它鼓勵學生通過不同的思考方式來構建和分析模型，并以此為基礎來解釋和預測問題。具體見圖1。這四個方面的結合，可以為教師提供一個完整的、系統的科學課程，幫助他們更好地理解科學概念，培養學生的核心素養。

二、新課標視域下小學科學跨學科概念的教學

利用多種視角、多種實例理解并加強一個跨學科概念。通過“結構與功能”的跨學科概念教學，學生不僅能夠深入理解眾多學科的核心概念，而且能夠將其與物質科學、生命科學等內容聯系起來，從而更好地掌握和運用知識，從而更好地構建跨學科概念。

如圖2所示，“物質的運動與相互作用”和“生命系統的構成層次”都涵蓋了物質科學和生命科學領域，其中“物質的運動與相互作用”旨在讓學生掌握電路的基本原理，深入理解不同的元件如何在閉合電路中發揮其獨特的功能；“生命系統的構成層次”則聚焦于植物的根、莖、葉、花、果實，讓學生更加清楚它們的結構和功能；“地球系統”則聚焦于地球和宇宙科學，讓學生更加深入地探索它們的奧秘。通過研究，學生可以了解到，土壤的不同構成元素對于動植物以及整體的生態系統都具有重要的影響。在“結構與功能”課堂上，首先要讓學生深入了解其結構和功能之間的聯系，以便更好地掌握知識。然后，鼓勵學生回顧和記住每個結構的功能，并且進行討論，以確定哪些功能可以直接觀察，而哪些則無法直接觀測，最終通過實驗來加深對它的理解。通過深入的探究和討論，學生可以更加清晰地了解結構和功能、部分功能和整體功能的聯系，并從中提煉出更多的概念，從而更好地理解和應用物質的本質。

通過一個現象、一種事物聯系與整合多個跨學科概念。通過“冰水”教學，我們可以幫助學生更好地理解自然界與科學事物之間的關聯，從而培養出完善的認知能力。具體來說，我們可以通過展示一杯冰水，引導學生觀察、思考，從而更好地理解所接觸的知識，具體見圖3。通過“物質與能量”這一跨學科的概念，學生可以更加深刻地理解冰水的特性。他們可以從不同的視角探究它的特性，例如，一些學生認為它是固體，另一些學生則認為它是液態，并且它的形成需要消耗大量的能量。隨后，我們將引入“穩定與變化”這一跨學科的理論，以便學生從中獲得新的思考和表達。一些學生發現，杯中的冰塊正在發生變化；另一些學生則認為，杯中的水和冰的比例保持恒定；此外，杯子表面還會出現一些細微的水滴，隨著時間的推移而發生變化。通過使用一杯冰水，我們可以將“物質與能量”“穩定與變化”兩個跨學科的概念進行綜合，從而增強學生對自然界的認知和理解。教師應該靈活運用各種跨學科的知識，而不僅僅局限于一節課，應該盡量避免將太多的跨學科知識融合到一節課中，而應該將兩個知識點有機地結合起來。

在常規課堂教學后抓住跨學科概念教學的契機。采取“空隙”的學習模式，可以幫助學生更好地運用他們的已學知識，并且能夠更加深入地探索“光合作用”中的概念，從而更好地掌握“系統與模型”。此外，一些老師還會根據以往的研究成果，制定出任務單，以幫助學生更好地理解“系統與模型”。如圖4所示，首先，通過“輸入輸出”的光合作用模型，幫助學生深入了解植物的結構和功能，并將重點放在葉上，以便更好地闡述和分析它們在光合作用中的重要性。其次，通過研究“系統與模型”中的各種植物組成的系統，以及它們與人類及其他自然界元素的相互作用，學生可以利用自己在學習其他自然界元素時所獲得的知識，來探索這些系統之間的復雜聯系，從而更好地理解“系統與模型”。