聚焦跨學(xué)科概念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與實(shí)施

張雅舒　王愉鑫　魯艷

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科概念；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；初中生物學(xué)

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

2022年4月21日，《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“課標(biāo)”）正式發(fā)布。本次課標(biāo)修訂中，課程理念的最大變化是內(nèi)容聚焦大概念、教學(xué)過程重實(shí)踐、學(xué)習(xí)主題為框架，呈現(xiàn)出內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、活動實(shí)踐化、學(xué)科融合化的特點(diǎn)，特別需要關(guān)注的是不僅單列出了跨學(xué)科實(shí)踐主題，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用生物學(xué)、物理、技術(shù)和工程學(xué)等學(xué)科概念，以及“結(jié)構(gòu)與功能”“尺度、比例以及數(shù)量”“系統(tǒng)與模型”“物質(zhì)與能量”“因果關(guān)系”等跨學(xué)科概念，提升學(xué)生在真實(shí)情境中解決實(shí)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(xué)科的實(shí)踐提升。而聚焦跨學(xué)科概念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，可以為學(xué)生提供良好的跨學(xué)科實(shí)踐經(jīng)歷和體驗(yàn)，從上位的視角實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的深度融合，幫助學(xué)生建構(gòu)相應(yīng)的學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念，提升學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

跨學(xué)科概念是指在兩門或兩門以上的數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)學(xué)科中所涉及的共同概念。聚焦跨學(xué)科概念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)旨在打破學(xué)科壁壘，以跨學(xué)科概念為統(tǒng)領(lǐng)，組織學(xué)生的跨學(xué)科實(shí)踐與探究，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)和素養(yǎng)發(fā)展。本文以“墨池華麗轉(zhuǎn)身”這一項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為例，圍繞“穩(wěn)定與變化”和“因果關(guān)系”兩個跨學(xué)科概念，從項(xiàng)目來源、項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施、項(xiàng)目評價與反思等方面進(jìn)行項(xiàng)目回顧和分析。

1項(xiàng)目來源

項(xiàng)目來源是指選擇并確定一個具體的項(xiàng)目，需要考慮多方面的因素，如課程標(biāo)準(zhǔn)的具體要求、相關(guān)的學(xué)科核心概念、學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展和能力水平、項(xiàng)目的現(xiàn)實(shí)意義和可操作性等。因此，本項(xiàng)目基于初中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中“生物與環(huán)境”學(xué)習(xí)主題的要求，選擇成都市第七中學(xué)校園文化因子之一——墨池，作為真實(shí)情境，將相關(guān)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(diǎn)”“生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)”按照其內(nèi)在邏輯關(guān)系，融入墨池改造的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，如圖1所示。期望學(xué)生在研究和改造墨池的項(xiàng)目活動中深入學(xué)習(xí)“生物與環(huán)境”的相關(guān)知識，并進(jìn)一步聚焦跨學(xué)科概念——“因果關(guān)系”“穩(wěn)定與變化”的建構(gòu)，應(yīng)用生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科的方法改造墨池，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的深度學(xué)習(xí)。

2項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施

項(xiàng)目設(shè)計(jì)是指規(guī)劃整個項(xiàng)目的藍(lán)圖，包括明確項(xiàng)目目標(biāo)、規(guī)劃項(xiàng)目程序、定義項(xiàng)目產(chǎn)品、設(shè)計(jì)項(xiàng)目支架等。本項(xiàng)目借助“如何構(gòu)建相對穩(wěn)定平衡的生態(tài)系統(tǒng)”這一本質(zhì)問題，融合多學(xué)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(qū)動問題，引發(fā)學(xué)生的科學(xué)調(diào)查、科學(xué)思考、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐探索和創(chuàng)造性的規(guī)劃。項(xiàng)目實(shí)施過程分為確定問題、借鑒經(jīng)驗(yàn)、考察分析、模型探究、實(shí)驗(yàn)探究、形成觀念、成果展示7個階段，以方法為手段，以跨學(xué)科概念為載體，以核心素養(yǎng)為內(nèi)涵，以成果為反饋，完成了此項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)，如圖2所示。

2.1確定問題，構(gòu)建問題系統(tǒng)

高質(zhì)量的驅(qū)動性問題是高質(zhì)量項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動的基礎(chǔ)。從真實(shí)情境中的深度體驗(yàn)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生自發(fā)性問題——墨池的生態(tài)為什么不好？進(jìn)而剖析出本質(zhì)問題——如何構(gòu)建相對穩(wěn)定平衡的生態(tài)系統(tǒng)？最后形成驅(qū)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(xì)化驅(qū)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(zhì)受哪些因素影響？墨池中的生物與環(huán)境有著怎樣的關(guān)系？如何提升墨池生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力？通過構(gòu)建問題系統(tǒng)，聚焦“因果關(guān)系”和“穩(wěn)定與變化”這兩個跨學(xué)科概念，培養(yǎng)學(xué)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(shè)計(jì)：

（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(jù)研究方法（觀察法、實(shí)驗(yàn)法、調(diào)查法、分類法、文獻(xiàn)法等）對子問題進(jìn)行分類。

2.2借鑒經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建學(xué)科核心知識

通過閱讀等多種方式獲取資源是構(gòu)建學(xué)科核心概念的重要手段。本項(xiàng)目實(shí)施過程中，首先借鑒城市湖泊生態(tài)修復(fù)典范——四川省成都市興隆湖的經(jīng)驗(yàn)，開展興隆湖調(diào)查訪談活動。通過問題串引導(dǎo)、任務(wù)串驅(qū)動，使學(xué)生能夠多角度、多學(xué)科闡明并理解生態(tài)系統(tǒng)是一個有機(jī)整體，鼓勵學(xué)生運(yùn)用圖示或模型表示生態(tài)系統(tǒng)中各成分間的營養(yǎng)關(guān)系等，學(xué)生在建模生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)關(guān)系的過程中可以深入感悟“因果關(guān)系”和“穩(wěn)定與變化”的內(nèi)涵，認(rèn)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(jìn)而培養(yǎng)學(xué)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(diào)查訪談任務(wù)單、調(diào)查分析報告等項(xiàng)目成果，見圖3、圖4、圖5。

2.3考察分析，多元化實(shí)踐

調(diào)查、訪談等多元化實(shí)踐是豐富項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中學(xué)生實(shí)踐體驗(yàn)的有效途徑。通過訪談興隆湖水質(zhì)檢測中心的工作人員，學(xué)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(xué)生深入理解水生生物與水質(zhì)的關(guān)系，以及非生物因素對生態(tài)系統(tǒng)的影響。通過水質(zhì)檢測的深度體驗(yàn)，學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)了水質(zhì)檢測過程，能夠有意識地綜合運(yùn)用化學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等多種學(xué)科方法解決實(shí)際問題，進(jìn)而讓學(xué)生遷移運(yùn)用相關(guān)知識和技能對學(xué)校墨池的水質(zhì)進(jìn)行了檢測和調(diào)查，在這個環(huán)節(jié)形成了訪談實(shí)踐報告等項(xiàng)目成果。由此可見，在調(diào)查和訪談過程中，學(xué)生不僅對生物學(xué)的核心概念“生態(tài)系統(tǒng)”有了更深入的認(rèn)識，同時也感知體悟了“因果關(guān)系”“穩(wěn)定與變化”等跨學(xué)科概念。

2.4模型探究，提升學(xué)科核心能力

“做中學(xué)”是高質(zhì)量項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的常態(tài)。在進(jìn)行大規(guī)模改造墨池生態(tài)系統(tǒng)之前，先讓學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)如何構(gòu)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(yīng)用“穩(wěn)定與變化”等跨學(xué)科概念，引發(fā)學(xué)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(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)的組成、生態(tài)系統(tǒng)的功能等本質(zhì)問題。學(xué)生嘗試應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性相關(guān)概念，結(jié)合生物學(xué)、工程學(xué)等跨學(xué)科概念設(shè)計(jì)并制作實(shí)物模型，在遷移中模仿解決真實(shí)情境中的實(shí)際問題。

2.5實(shí)驗(yàn)探究，滲透跨學(xué)科概念

滲透跨學(xué)科概念是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的燈塔。遷移“因果關(guān)系”和“穩(wěn)定與變化”這兩個跨學(xué)科概念以及學(xué)科核心知識。通過借鑒興隆湖案例經(jīng)驗(yàn)，制作模型模仿真實(shí)情境后，學(xué)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(shí)踐探究。學(xué)生需要應(yīng)用多學(xué)科知識和技能收集墨池的數(shù)據(jù)，如墨池的面積、地勢、光照、生物種類、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，為優(yōu)化墨池提供證據(jù)支持。在此過程中學(xué)生需要運(yùn)用數(shù)學(xué)知識計(jì)算不規(guī)則墨池的面積和體積，運(yùn)用地理學(xué)知識了解墨池的光照、地勢等環(huán)境條件，運(yùn)用生物學(xué)知識了解墨池的生物種類，運(yùn)用化學(xué)知識檢測墨池的水體質(zhì)量。在實(shí)踐探究過程中培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)證據(jù)，基于證據(jù)和邏輯辯證地分析問題的實(shí)證精神，形成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、墨池分析報告等項(xiàng)目成果。

2.6形成觀念，發(fā)展高階認(rèn)知

發(fā)展高階認(rèn)知是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的精髓。高階認(rèn)知包括問題解決、系統(tǒng)分析、決策、調(diào)研、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)見等，其中創(chuàng)見是高階認(rèn)知的最高層次。認(rèn)同生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，且這種自我調(diào)節(jié)能力是有限的基礎(chǔ)上，將墨池與興隆湖相關(guān)數(shù)據(jù)比對，綜合“因果關(guān)系”和“穩(wěn)定與變化”的內(nèi)涵，根據(jù)實(shí)地考察的情況實(shí)施調(diào)控，在評價和修訂的過程中，利用工程學(xué)的知識對墨池進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，利用生物學(xué)的知識改善生物的種類和比例，利用物理和化學(xué)的方法改造墨池的水質(zhì)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(xiàng)目成果是學(xué)生認(rèn)知的外在表現(xiàn)形式，主要表現(xiàn)形式為個人成果和團(tuán)體成果結(jié)合，階段性成果和終結(jié)性成果結(jié)合，意識成果和實(shí)物成果結(jié)合。教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)預(yù)期成果，比如生物分類圖、生態(tài)系統(tǒng)各組成關(guān)系圖、生態(tài)瓶的制作、調(diào)查報告、墨池優(yōu)化方案等；還可以鼓勵學(xué)生創(chuàng)設(shè)其他成果，比如該項(xiàng)目中學(xué)生探究形成了“不同土壤對水質(zhì)的影響”實(shí)驗(yàn)報告等。以終為始是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的評價理念，通過評價對接學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)成果，以成果發(fā)布會的形式，將學(xué)生的全部或者部分成果進(jìn)行展示。在成果展示的過程中鼓勵學(xué)生進(jìn)行鑒定、評價和復(fù)盤，提升項(xiàng)目實(shí)施的能力；通過繪圖、寫作、表達(dá)交流等方法，進(jìn)行保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)宣傳活動，使學(xué)生理解并認(rèn)同人類活動可能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，形成保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)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(xué)生樂于探索、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，提升學(xué)生愛護(hù)生態(tài)、保護(hù)環(huán)境的社會責(zé)任意識。

3項(xiàng)目評價與反思

遵循課標(biāo)中以評促學(xué)、以評促教，多元多樣的評價原則，將“穩(wěn)定與變化”“因果關(guān)系”等跨學(xué)科概念作為生發(fā)點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)出個人評價量表和團(tuán)體評價量表，如表1、表2所示。過程性評價與終結(jié)性評價相統(tǒng)一，個人評價量表分為項(xiàng)目成果和項(xiàng)目過程兩個方面，項(xiàng)目成果以項(xiàng)目產(chǎn)品作為量化的載體，以分層評價標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施評價；項(xiàng)目過程旨在對思維、情感、意志、動機(jī)、精神乃至身體等全方位投入的情況進(jìn)行評價，即從責(zé)任擔(dān)當(dāng)、幫助團(tuán)隊(duì)、尊重他人、研究方法和反思5個角度進(jìn)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(shè)置了自評、他評和師評多元的評價主體，不僅體現(xiàn)了學(xué)生的個體化、差異化、多樣化，還考慮到了小組間的團(tuán)隊(duì)合作。通過多維度、多主體的評價，及時反饋項(xiàng)目的效果，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)倡導(dǎo)在真實(shí)情境中解決問題，培育關(guān)鍵能力和素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)；倡導(dǎo)調(diào)動所有知識、能力、品質(zhì)等創(chuàng)造性地解決新問題，形成公開成果；倡導(dǎo)學(xué)習(xí)要對核心知識和學(xué)習(xí)歷程產(chǎn)生深刻理解，并能夠在新情境中進(jìn)行遷移。聚焦跨學(xué)科概念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)將本質(zhì)上打破傳統(tǒng)的學(xué)科壁壘，重構(gòu)學(xué)科結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科真正意義的深度融合。