基于理解的跨學科概念進階教學實踐

科學課程標準從科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任四個方面提出了科學課程核心素養，并設置了13個學科核心概念和4個跨學科概念。學科核心概念和跨學科概念相互聯系，構建了橫向的課程內容結構。跨學科概念教學對學科核心概念的教學具有補充與支持的作用，有助于學生將科學觀念和科學思維等方面的認識擴展至更為寬廣的科學實踐領域，幫助他們了解科學發展的原因與方式，進而將科學觀念加以組合或融通，促進科學核心素養的整體發展。

一、基于理解的跨學科概念進階教學

跨學科概念難教學在于，我們未對跨學科概念進行明確的定義，且在不同的階段未給出明確需要達成的目標。教師只能在指向核心概念的教學中去摸索跨學科概念的滲透深度和范圍，從而為學生拓寬觀念、概念的理解方式和認識方式。

理解性學習是一種意義學習，是指學習者運用原有知識、經驗和方法，在新的情境下進行個體心智運作和意義建構，通過不斷的探索，深化對學習內容的理解。為此，教師基于理解視角的教學要注重情境和問題。

基于理解的跨學科概念學習要求教師基于對跨學科概念的理解，根據學生的現有水平和教學目標，運用情境和問題引導他們開展學習?；诶斫獾膶W習應是什么樣的？一般，我們把布魯姆認知目標中的記憶、領會、運用歸到低階思維，將分析、綜合、評價歸到高階思維，從低階思維到高階思維的跨越實現了對知識、概念的深度理解。基于理解的跨學科概念進階教學至少應該包括三個階段。

1.指向記憶和領會的初步感知階段

記憶和領會是最初淺的對客觀存在物體的認識，包括對現象的預測及解釋。記憶即知道，是對存在物體的基本認識，如看到蘋果實物知道它是蘋果?？吹教O果在手松開后會落下，知道它受到了地球對它的引力，即重力作用，這是領會。

2.指向分析和綜合的多維運用階段

分析是指依據已有的經驗對做出改變后帶來變化的預測，是較淺層次的分析，或者說缺乏足夠證據的分析。而綜合是指對搜集到的證據，結合自己的已有經驗，多角度分析做出判斷，從分析到綜合是不同層次上的理解。

3.指向評價和遷移的融合實踐階段

評價是對于理解是否深刻的最好檢驗。學生在自評和他評過程中，會再一次表達自己對知識或概念的理解，為此評價實現了從個人理解到思維辨析的過程，但若學習的過程沒有實物成果的呈現，評價往往會摻雜更多私人情感，缺乏公平、公正。而遷移不僅是實現跨學科概念學習的關鍵，也可以打破學科之間的壁壘。因此，評價和遷移是基于理解的學習進階。

二、基于理解的跨學科概念的學習進階設計

《種子的傳播》一課從核心概念來看，主要指向生命的延續與進化。當我們聚焦某一顆種子時，會發現種子的特點與其傳播方式有密切關系，即跨學科概念“結構和功能”是這一課要重點滲透的。是否還有其他跨學科概念可以滲透？值得教師進一步思考，或許可以為其提供更多教學設計視角。當我們從時間尺度上來看這一課時，會發現生命的延續還存在遺傳和變異的問題，那么“穩定與變化”這一跨學科概念能否體現？再換個角度，當我們從空間尺度來看待種子的傳播問題時，自然環境對種子的傳播也會有影響，尤其是水力傳播、風力傳播等傳播方式。因此，對于一個小型生態區域，是否能讓學生的頭腦中形成一個整體認識，并將整體與局部的關系進行關聯，從而讓跨學科概念“系統與模型”得以體現？最后，當我們跳出生物看生物，實現生物與生活、技術、生產之間的聯系并由此做出改進，如仿生學，我們是否又能實現另一種跨越式的理解性學習？

基于以上的思考，從設計者目的和學習者目標兩種視角的統一，從記憶、領會的初步感知階段到分析、綜合的多維運用階段，再到評價、遷移的融合實踐階段，進行本課的跨學科概念學習進階設計如下。

1.初步感知：在還原生活情境中對接前概念

創設情境，激活記憶。生活情境的再現，能輕易喚起學生的原有認知，迅速吸引其注意力，同時在聚焦問題的過程中運用基本邏輯進行初步分析、推理，成功對接前概念。該課的研究對象是種子，教師可以直接出示學校小農場剛收獲的、學生品嘗過的毛豆，讓他們說一說毛豆是用什么種出來的、生活中還有哪些植物也是用種子種出來的，進而達成“大部分植物都可以由種子種植”的共識。

教學片段

師：小農場里剛收獲的毛豆是用什么種出來的？

生：大豆。

師：毛豆是上半年小朋友用一顆一顆的大豆親自種下去的，長出了一棵棵的毛豆植物，結出了很多毛豆。我們在小農場里還種植過其他植物，如芝麻、番茄、葡萄、蒼耳；小農場里有一個小池塘，夏天時里面的荷花結過蓮子；小農場里也種了樹，如紅楓等。那么，你還知道生活中有哪些植物是用種子種出來的？

生：西瓜。

師：你是怎么知道的？

生：西瓜里有籽。

師：你說的籽就是它的什么？

生：種子。

生：還有蘋果，蘋果里的核也是種子。

師：看來，有很多植物都是可以用種子種植的。

調動邏輯，初步思辨。通過導入環節的問題情境創設，讓學生形成大部分植物都可以由種子生長發育而來的整體認識，且生活中人們需要的植物往往都會采用人工種植的方式繁衍下來。這為接下來一棵孤零零的蒲公英的出現做好鋪墊，形成強烈反差，引發學生運用基本邏輯做出思考和分析。

教學片段

師：老師在小農場里觀察種子時，發現了一個特別的“家伙”（課件出示），大家認識嗎？

生：是蒲公英。

師：玩過嗎？你是怎么玩的？

生：吹一下就會散開來。

師：（播放蒲公英被風吹后散開來的動圖）你的意思是像動圖中這樣嗎？知道散開來的是什么嗎？

生：蒲公英的種子。

師：那你們覺得小農場里這一棵蒲公英是怎么來的？

生：風把種子吹過來的。

師：吹過來了，然后呢？

生：然后種子發芽長出了一棵新的蒲公英。

學生對小農場里一棵孤零零的蒲公英來歷的猜測，為接下來蒲公英種子的研究做好了鋪墊。教師趁勢提供蒲公英種子，放手讓學生探究。

2.多維運用：在指向核心概念中滲透跨學科概念

分析和綜合都是推進基于理解的學習的重要方法。學生以蒲公英種子為研究對象，聚焦其特點，并在持續觀察中用對比實驗的方式推進對種子特征的研究，深入理解蒲公英種子的特征和作用之間的關系，強化對結構和功能的認識。在借助分析的方法由淺入深地研究蒲公英后，學生綜合分析其他類型的種子，以及植物與環境之間的關系，初步形成系統意識。

聚焦特征，理解功能。聚焦蒲公英種子的結構特征來理解功能共分為三個層次：初步用看、摸、聞、掂等觀察方法觀察蒲公英種子；利用模擬加對比實驗的方法進一步研究蒲公英的種子；將蒲公英種子置于自然環境中思考還會遇到的問題，層層推進，將蒲公英的種子輕、有絨毛、不易濕三個特征一一展現，最終指向蒲公英種子最適合風力傳播。

教學片段

師：今天老師把蒲公英種子帶來了，我們利用學過的看、摸、聞、掂等方法分組觀察。

（學生分組觀察，匯報。）

生：上面有絨毛，像一把小傘。

生：下面的種子有點毛毛的。

生：下面是它的種子，很輕。

師：大家覺得蒲公英種子適合采用風力傳播嗎？

生：很適合，小絨毛能夠讓它乘著風飛起來，種子輕更能夠飛得遠。

師：那你們覺得絨毛和種子輕這兩個特征，哪個更重要？

生：這可說不定。

師：我們來試試，老師給大家準備了橡皮泥和電風扇，可以怎么研究？

生：橡皮泥可以使種子變大、變重。

生：電風扇可以模擬風。

（學生分組實驗，結果如圖1。）

生：種子輕和有絨毛同樣重要。

師：自然界中的蒲公英不僅會遇到風，還有可能遇到雨，下雨了它又會怎么樣呢？

生：毛會濕掉，種子就飛不起來了。

師：真的是這樣嗎？我們來試一試。

（教師演示將整朵蒲公英浸入水中，再取出。）

生：蒲公英的絨毛居然是防水的。

（學生驚嘆大自然是如此的神奇，原來重量輕、有絨毛，甚至是下雨也不易濕，能保持絨毛的輕盈蓬松，都讓蒲公英種子非常適合采用風力傳播，由此，將特征和作用的關系理解推向深入。）

綜合分析，建構整體。對蒲公英種子的深度研究讓學生對種子的結構與功能有了深刻理解，而小農場里還種過很多植物，教師要引導他們將關注點從蒲公英種子拓展到大豆、芝麻、番茄等。綜合分析環境和種子特征，構建種子傳播更加真實、完整的自然環境，讓學生形成整體的自然環境認知原型。

教學片段

師：小農場里還種過大豆、芝麻、番茄、葡萄、蒼耳、蓮子、楓樹，這些植物在人們種植之前也已經存在了，在自然界中它們也和蒲公英一樣通過風力傳播嗎？

生：不一定，還可以通過動物傳播。

生：有些可以通過水力傳播。

生：有些植物像噴瓜，會噴射裂開來。

師：我們將這樣的方式稱為彈射傳播。那么在自然環境下大豆、芝麻、番茄、葡萄、蒼耳、蓮子、楓樹的種子到底是怎么傳播的呢？我們繼續觀察，并按照傳播方式給它們分類。

（學生分組觀察、分類、匯報。）

生：大豆殼很脆，一捏就會裂開，所以很適合彈射傳播。芝麻殼已經裂開了，外面還掉落了很多小小的芝麻，應該也適合彈射傳播。

生：番茄和葡萄里面有很多汁水，還有種子。聞起來很香，小動物吃了后，種子不容易消化就會被排泄出來，所以可以通過動物傳播。

生：蒼耳很容易粘在我的毛衣上，所以小動物經過時會被粘在毛上，通過動物傳播。

生：我們一開始以為蓮子也是靠動物傳播，但是發現蓮子很硬，動物應該不喜歡吃，又生活在水中，所以我們認為蓮子最適合通過水力傳播。

生：楓樹的果實有一對翅膀，我們覺得能乘著風飛翔，應該適合風力傳播。

師：同學們觀察得很仔細，推測也很精彩。這些植物的種子各有特點，同時它們的生長環境也會對其種子的傳播產生影響，這才有了最適合它們的傳播方式。那如果不傳播出去行不行？像一棵蒲公英，產生的上百顆種子都落在周圍，會怎么樣？

生：營養不夠。

生：空間不夠，長不出來，大部分會爛掉。

師：種子傳播到遠處能讓自己的后代更好地生存下來。

在對更多種子的觀察中，學生可能會產生認知偏差，如將人類可食用的蓮子與番茄、葡萄一起認為可以通過小動物傳播，但在學生間、師生間的交流思辨中，他們就會反應過來蓮子從特征上看很硬也不香，且生長的水里讓它更適合采用水力傳播。其實這里討論的種子傳播方式是指最適合的方式，并不是指只能有這一種傳播方式，如蒲公英也可能粘在小動物身上，或飄落到河中，再隨著水流漂走。當對小農場中的典型植物都盤點一遍后，鏈接種子的傳播方式與環境的關系，為學生拓展思路，形成一種最佳傳播方式的意識而不是唯一傳播方式。

3.融合實踐：在運用跨學科概念中實現學科跨越

基于理解的學習需要借助一定的實物，促使學生的思維具體化，同樣的，檢驗理解程度時也可以借助實物幫助學生輸出。種子的傳播方式既與環境有關，也與種子自身特征有關，從研究一顆種子到做一顆種子模型，能讓學生的理解更顯深度。

仿做互評，深度理解。植物生命的延續既與遺傳有關，也與進化有關。遺傳和進化出有利于傳播的特征，能讓種子更好地傳播和延續下去。因此，該環節基于對風力傳播的學習，突出有利于傳播的特征，提供學生羽毛、海綿、橡皮泥、紙條、回形針等材料，讓學生來仿做一顆可以通過風力傳播的種子模型。學生可以翅果為原型，也可以蒲公英種子為原型進行制作，并依據一定的評價標準對作品進行自評和他評（見表1），達成對種子結構與功能的深度理解。

仿生遷移，導向生活。美國學者麥克泰格和威金斯指出，理解具有遷移性。對知識和技能的有效遷移能力不只是引入先前所學的知識和技能，而是超越信息本身，面對不同的情境和問題創造性地、靈活地、流暢地應用所學知識的能力。學生的學習來源于生活，也將運用于生活。真正的基于理解的學習必將在其他相似的情境中給學生帶來啟發。在該課的最后，教師通過案例（瑞士工程師喬治·德·麥斯他勒通過觀察獵狗身上的針尾草，發明了可廣泛使用的魔術貼，為人們生活帶來了更多便捷），啟發學生跳出種子看種子，提出更多的仿生學發明和應用，如從螢火到冷光、從蝙蝠到雷達等，拓寬他們的視野。

反思

值得思考的是，當課堂呈現最后一步魔術貼的發明這一跨學科的啟示后，與沒有學習這一課時僅通過純粹的故事閱讀相比，學生對于跨學科概念的理解更加深刻。從核心概念到跨學科概念，教師為學生提供了跨越不同學科領域的鏈接及思考工具，在豐富他們應用的同時，反過來促進其對核心概念的理解，這也是跨學科概念學習的意義。

（作者單位：浙江省桐鄉市崇德小學教育集團語溪小學）

參考文獻

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[2]丁銳，金軒竹，魏巧鶴.指向大概念生成與層級轉化的學習進階研究[J].教育科學研究，2022（01）.