聚焦跨學科概念的項目式學習設計與實施

張雅舒　王愉鑫　魯艷

關鍵詞：跨學科概念；項目式學習；初中生物學

文章編號：1003-7586（2024）01-0082-6 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

2022年4月21日，《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）正式發(fā)布。本次課標修訂中，課程理念的最大變化是內容聚焦大概念、教學過程重實踐、學習主題為框架，呈現(xiàn)出內容結構化、活動實踐化、學科融合化的特點，特別需要關注的是不僅單列出了跨學科實踐主題，強調應用生物學、物理、技術和工程學等學科概念，以及“結構與功能”“尺度、比例以及數量”“系統(tǒng)與模型”“物質與能量”“因果關系”等跨學科概念，提升學生在真實情境中解決實際問題的綜合能力，并且要求將10%的國家課程時間用于跨學科的實踐提升。而聚焦跨學科概念的項目式學習，可以為學生提供良好的跨學科實踐經歷和體驗，從上位的視角實現(xiàn)學科之間的深度融合，幫助學生建構相應的學科核心概念和跨學科概念，提升學生的跨學科學習能力，進而發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。

跨學科概念是指在兩門或兩門以上的數學、科學和技術學科中所涉及的共同概念。聚焦跨學科概念的項目式學習旨在打破學科壁壘，以跨學科概念為統(tǒng)領，組織學生的跨學科實踐與探究，實現(xiàn)深度學習和素養(yǎng)發(fā)展。本文以“墨池華麗轉身”這一項目式學習為例，圍繞“穩(wěn)定與變化”和“因果關系”兩個跨學科概念，從項目來源、項目設計與實施、項目評價與反思等方面進行項目回顧和分析。

1項目來源

項目來源是指選擇并確定一個具體的項目，需要考慮多方面的因素，如課程標準的具體要求、相關的學科核心概念、學生的認知發(fā)展和能力水平、項目的現(xiàn)實意義和可操作性等。因此，本項目基于初中生物學課程標準中“生物與環(huán)境”學習主題的要求，選擇成都市第七中學校園文化因子之一——墨池，作為真實情境，將相關的核心概念“生態(tài)系統(tǒng)的組成及功能”“生態(tài)系統(tǒng)的特點”“生態(tài)系統(tǒng)的保護”按照其內在邏輯關系，融入墨池改造的項目式學習中，如圖1所示。期望學生在研究和改造墨池的項目活動中深入學習“生物與環(huán)境”的相關知識，并進一步聚焦跨學科概念——“因果關系”“穩(wěn)定與變化”的建構，應用生物學、物理學、化學、數學、工程學等多學科的方法改造墨池，實現(xiàn)跨學科的深度學習。

2項目設計與實施

項目設計是指規(guī)劃整個項目的藍圖，包括明確項目目標、規(guī)劃項目程序、定義項目產品、設計項目支架等。本項目借助“如何構建相對穩(wěn)定平衡的生態(tài)系統(tǒng)”這一本質問題，融合多學科概念和方法，用“如何讓墨池中的生物與周圍環(huán)境和諧共生？”這一驅動問題，引發(fā)學生的科學調查、科學思考、科學實驗、實踐探索和創(chuàng)造性的規(guī)劃。項目實施過程分為確定問題、借鑒經驗、考察分析、模型探究、實驗探究、形成觀念、成果展示7個階段，以方法為手段，以跨學科概念為載體，以核心素養(yǎng)為內涵，以成果為反饋，完成了此項目的整體設計，如圖2所示。

2.1確定問題，構建問題系統(tǒng)

高質量的驅動性問題是高質量項目式學習活動的基礎。從真實情境中的深度體驗出發(fā)，引導學生產生自發(fā)性問題——墨池的生態(tài)為什么不好？進而剖析出本質問題——如何構建相對穩(wěn)定平衡的生態(tài)系統(tǒng)？最后形成驅動性問題——如何讓墨池中的生物與周圍環(huán)境和諧共生？接著細化驅動問題，對問題層層分解，形成問題系統(tǒng)：墨池中有哪些生物？墨池的水質受哪些因素影響？墨池中的生物與環(huán)境有著怎樣的關系？如何提升墨池生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)能力？通過構建問題系統(tǒng)，聚焦“因果關系”和“穩(wěn)定與變化”這兩個跨學科概念，培養(yǎng)學生的邏輯思維和發(fā)現(xiàn)問題的能力，形成問題清單的成果。

問題清單設計：

（1）問題：確定研究的主問題，收集所有問題。

（2）確定研究的子問題，根據研究方法（觀察法、實驗法、調查法、分類法、文獻法等）對子問題進行分類。

2.2借鑒經驗，構建學科核心知識

通過閱讀等多種方式獲取資源是構建學科核心概念的重要手段。本項目實施過程中，首先借鑒城市湖泊生態(tài)修復典范——四川省成都市興隆湖的經驗，開展興隆湖調查訪談活動。通過問題串引導、任務串驅動，使學生能夠多角度、多學科闡明并理解生態(tài)系統(tǒng)是一個有機整體，鼓勵學生運用圖示或模型表示生態(tài)系統(tǒng)中各成分間的營養(yǎng)關系等，學生在建模生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)關系的過程中可以深入感悟“因果關系”和“穩(wěn)定與變化”的內涵，認識到生物與環(huán)境相互影響，相互依賴，互為因果，共同作用，以保證生態(tài)系統(tǒng)在動態(tài)變化中保持相對的穩(wěn)定，進而培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維、分類思想、系統(tǒng)觀念，最后形成興隆湖生態(tài)系統(tǒng)的調查訪談任務單、調查分析報告等項目成果，見圖3、圖4、圖5。

2.3考察分析，多元化實踐

調查、訪談等多元化實踐是豐富項目式學習過程中學生實踐體驗的有效途徑。通過訪談興隆湖水質檢測中心的工作人員，學生知道了哪些生物可以清潔水源、如何抑制藻類過度繁殖、如何解決水中沉淀物等問題，有利于學生深入理解水生生物與水質的關系，以及非生物因素對生態(tài)系統(tǒng)的影響。通過水質檢測的深度體驗，學生真實體驗了水質檢測過程，能夠有意識地綜合運用化學、數學、工程學等多種學科方法解決實際問題，進而讓學生遷移運用相關知識和技能對學校墨池的水質進行了檢測和調查，在這個環(huán)節(jié)形成了訪談實踐報告等項目成果。由此可見，在調查和訪談過程中，學生不僅對生物學的核心概念“生態(tài)系統(tǒng)”有了更深入的認識，同時也感知體悟了“因果關系”“穩(wěn)定與變化”等跨學科概念。

2.4模型探究，提升學科核心能力

“做中學”是高質量項目式學習的常態(tài)。在進行大規(guī)模改造墨池生態(tài)系統(tǒng)之前，先讓學生真實體驗如何構建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)——自制生態(tài)瓶。在制作生態(tài)瓶的活動中，通過自選材料，制作一個維持時間盡可能長的生態(tài)瓶，應用“穩(wěn)定與變化”等跨學科概念，引發(fā)學生思考：用什么材料和裝置來制作生態(tài)瓶？為什么？怎樣使生態(tài)瓶維持得更久？深度認識生態(tài)系統(tǒng)的組成、生態(tài)系統(tǒng)的功能等本質問題。學生嘗試應用生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性相關概念，結合生物學、工程學等跨學科概念設計并制作實物模型，在遷移中模仿解決真實情境中的實際問題。

2.5實驗探究，滲透跨學科概念

滲透跨學科概念是項目式學習的燈塔。遷移“因果關系”和“穩(wěn)定與變化”這兩個跨學科概念以及學科核心知識。通過借鑒興隆湖案例經驗，制作模型模仿真實情境后，學生開始利用顯微鏡、測量尺等工具對墨池開展宏觀和微觀的實踐探究。學生需要應用多學科知識和技能收集墨池的數據，如墨池的面積、地勢、光照、生物種類、水質等數據，為優(yōu)化墨池提供證據支持。在此過程中學生需要運用數學知識計算不規(guī)則墨池的面積和體積，運用地理學知識了解墨池的光照、地勢等環(huán)境條件，運用生物學知識了解墨池的生物種類，運用化學知識檢測墨池的水體質量。在實踐探究過程中培養(yǎng)學生尊重事實證據，基于證據和邏輯辯證地分析問題的實證精神，形成實驗設計方案、墨池分析報告等項目成果。

2.6形成觀念，發(fā)展高階認知

發(fā)展高階認知是項目式學習的精髓。高階認知包括問題解決、系統(tǒng)分析、決策、調研、實驗和創(chuàng)見等，其中創(chuàng)見是高階認知的最高層次。認同生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調節(jié)能力，且這種自我調節(jié)能力是有限的基礎上，將墨池與興隆湖相關數據比對，綜合“因果關系”和“穩(wěn)定與變化”的內涵，根據實地考察的情況實施調控，在評價和修訂的過程中，利用工程學的知識對墨池進行結構改造，利用生物學的知識改善生物的種類和比例，利用物理和化學的方法改造墨池的水質等，創(chuàng)造性地提出墨池生態(tài)系統(tǒng)的分析報告及優(yōu)化建議方案等，如圖6所示。

2.7成果展示，以終為始

項目成果是學生認知的外在表現(xiàn)形式，主要表現(xiàn)形式為個人成果和團體成果結合，階段性成果和終結性成果結合，意識成果和實物成果結合。教師可以為學生設計預期成果，比如生物分類圖、生態(tài)系統(tǒng)各組成關系圖、生態(tài)瓶的制作、調查報告、墨池優(yōu)化方案等；還可以鼓勵學生創(chuàng)設其他成果，比如該項目中學生探究形成了“不同土壤對水質的影響”實驗報告等。以終為始是項目式學習的評價理念，通過評價對接學習目標和學習成果，以成果發(fā)布會的形式，將學生的全部或者部分成果進行展示。在成果展示的過程中鼓勵學生進行鑒定、評價和復盤，提升項目實施的能力；通過繪圖、寫作、表達交流等方法，進行保護生態(tài)系統(tǒng)宣傳活動，使學生理解并認同人類活動可能對生態(tài)環(huán)境產生影響，形成保護生態(tài)系統(tǒng)的科學認識，并通過各種各樣的宣傳活動傳播正確的生態(tài)觀，培養(yǎng)學生樂于探索、嚴謹求實的態(tài)度，提升學生愛護生態(tài)、保護環(huán)境的社會責任意識。

3項目評價與反思

遵循課標中以評促學、以評促教，多元多樣的評價原則，將“穩(wěn)定與變化”“因果關系”等跨學科概念作為生發(fā)點，分別設計出個人評價量表和團體評價量表，如表1、表2所示。過程性評價與終結性評價相統(tǒng)一，個人評價量表分為項目成果和項目過程兩個方面，項目成果以項目產品作為量化的載體，以分層評價標準實施評價；項目過程旨在對思維、情感、意志、動機、精神乃至身體等全方位投入的情況進行評價，即從責任擔當、幫助團隊、尊重他人、研究方法和反思5個角度進行評價。遵循教育共同體的理念，自我評價和他人評價相統(tǒng)一，設置了自評、他評和師評多元的評價主體，不僅體現(xiàn)了學生的個體化、差異化、多樣化，還考慮到了小組間的團隊合作。通過多維度、多主體的評價，及時反饋項目的效果，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

項目式學習倡導在真實情境中解決問題，培育關鍵能力和素養(yǎng)，實現(xiàn)跨學科學習；倡導調動所有知識、能力、品質等創(chuàng)造性地解決新問題，形成公開成果；倡導學習要對核心知識和學習歷程產生深刻理解，并能夠在新情境中進行遷移。聚焦跨學科概念的項目式學習將本質上打破傳統(tǒng)的學科壁壘，重構學科結構，實現(xiàn)多學科真正意義的深度融合。