C-POTE模型在《增加船的載重量》教學(xué)中的應(yīng)用

〔摘" "要〕" C-POTE模型是以大概念為基礎(chǔ)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)模型，基于C-POTE模型與小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的契合點(diǎn)，探尋學(xué)習(xí)路徑：明確概念群，驅(qū)散跨學(xué)科交融迷霧；串聯(lián)問題鏈，激發(fā)跨學(xué)科聯(lián)動(dòng)學(xué)習(xí)；細(xì)化目標(biāo)層，指引跨學(xué)科素養(yǎng)方向；構(gòu)建任務(wù)簇，深化跨學(xué)科探究實(shí)踐；匯集證據(jù)集，增強(qiáng)跨學(xué)科思辨深度。將C-POTE模型融入課堂，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)全面躍升。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；C-POTE模型；跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 08" " 007-009

2022年修訂的《義務(wù)教育課程方案》指出，要在學(xué)科類課程標(biāo)準(zhǔn)中“設(shè)立跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)科間相互關(guān)聯(lián)，帶動(dòng)課程綜合化實(shí)施，強(qiáng)化實(shí)踐性要求”，注重培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境中綜合運(yùn)用知識解決問題的能力。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，新增的技術(shù)與工程領(lǐng)域板塊適合開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，C-POTE模型基于真實(shí)情境，通過探究實(shí)踐，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和問題解決能力，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

一、C-POTE模型

“C-POTE模型”是由華南師范大學(xué)博士生導(dǎo)師詹澤慧團(tuán)隊(duì)所建構(gòu)，以“概念群—問題鏈—目標(biāo)層—任務(wù)簇—證據(jù)集”為核心來設(shè)計(jì)和組織教學(xué)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)模型。

二、C-POTE模型在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

《增加船的載重量》是教科版小學(xué)科學(xué)教材五下“船的研究”單元第4課，隸屬于技術(shù)與工程領(lǐng)域的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)單元，以本課為例，基于C-POTE模型與小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的契合點(diǎn)，開展課堂教學(xué)實(shí)踐。

（一）明確概念群，驅(qū)散跨學(xué)科交融迷霧

從涉及學(xué)科的一級學(xué)科概念梳理開始，尋找上位二級核心概念，指向三級跨學(xué)科概念，構(gòu)建清晰的概念群，以驅(qū)散學(xué)科交融的迷霧，幫助學(xué)生明確跨學(xué)科核心概念。

一級學(xué)科概念。

科學(xué)：物質(zhì)具有一定的特性與功能；技術(shù)與工程創(chuàng)造了人造物，技術(shù)與工程改變了人們的生產(chǎn)和生活；工程需要定義和界定；工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)；工程是設(shè)計(jì)方案物化的結(jié)果。

數(shù)學(xué)：主要是模型思維（船艙原型）的構(gòu)建。利用底面積、船舷高來計(jì)算方形鋁箔小船的體積，探索船的載重量與其體積的關(guān)系。

語文：在工程任務(wù)中將初始想法、實(shí)踐數(shù)據(jù)、現(xiàn)在想法進(jìn)行觀察、分析、梳理，并嘗試用科學(xué)、完整的語言表達(dá)自己的觀點(diǎn)和發(fā)現(xiàn)。

技術(shù)與工程：船的載重量須綜合考慮船的材料、結(jié)構(gòu)、貨物放置的位置、造船工藝等多種因素。幫助樹立批判性、綜合性、復(fù)雜性的問題解決意識。

二級核心概念。

物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，技術(shù)、工程與社會，工程設(shè)計(jì)與物化。

三級跨學(xué)科概念。

結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化。

《增加船的載重量》除科學(xué)外，還涉及數(shù)學(xué)、語文、技術(shù)與工程等學(xué)科，尋找上位二級核心概念，即物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，技術(shù)、工程與社會，工程設(shè)計(jì)與物化。船模型的結(jié)構(gòu)影響船的載重量和穩(wěn)定性，指向三級跨學(xué)科概念，即結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化。在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)以培育學(xué)生的核心素養(yǎng)為教學(xué)導(dǎo)向，立足于主學(xué)科的視角，整合不同學(xué)科的內(nèi)容，精準(zhǔn)選擇學(xué)科內(nèi)的關(guān)鍵概念。

（二）串聯(lián)問題鏈，強(qiáng)化跨學(xué)科聯(lián)動(dòng)學(xué)習(xí)

圍繞核心問題設(shè)計(jì)內(nèi)在聯(lián)系緊密的問題鏈，強(qiáng)化跨學(xué)科問題之間的聯(lián)動(dòng)學(xué)習(xí)，形成連貫的跨學(xué)科思維與探究實(shí)踐能力。參考布盧姆等教育專家的目標(biāo)分類理論，將問題區(qū)分為低階和高階兩大類。低階思維層次通常涵蓋知識的識記、理解、應(yīng)用；而高階思維層次則涉及分析、評價(jià)和創(chuàng)造。

問題1～4屬于記憶、理解、應(yīng)用的低階思維層次，答案往往指向直接、明確符合預(yù)設(shè)，無須進(jìn)行復(fù)雜的思維活動(dòng)。

問題5～9屬于分析、評價(jià)、創(chuàng)造的高階思維層次，學(xué)生需要掌握一定的科學(xué)思維方法，還要能綜合運(yùn)用所學(xué)知識來解決問題。串聯(lián)緊密的問題鏈讓思維更加具有靈活性、批判性和深刻性，高階思維在研討交流、科學(xué)論證的碰撞中深化，探究實(shí)踐顯成效。

（三）細(xì)化目標(biāo)層，指引跨學(xué)科素養(yǎng)提升方向

要基于學(xué)科的核心大概念，將跨學(xué)科學(xué)習(xí)目標(biāo)層細(xì)化為一系列可操作、可評估的教學(xué)目標(biāo)，指引明確的學(xué)生素養(yǎng)提升方向。

教師基于科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，對標(biāo)數(shù)學(xué)、語文課程標(biāo)準(zhǔn)，明確素養(yǎng)要求的耦合點(diǎn)。一是多領(lǐng)域構(gòu)建“結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化”的跨學(xué)科概念，如在科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中涉及“技術(shù)、工程與社會，工程設(shè)計(jì)與物化”等的概念建構(gòu)，其中模型意識及推理意識在數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中有所要求。二是多維度思考“船的載重量與船只體積大小關(guān)系”的推理論證與數(shù)學(xué)思維中的推理意識耦合。三是多角度探究船艙（即底部方方小船）所需要的模型建構(gòu)能力，需要遷移數(shù)學(xué)素養(yǎng)的模型意識、數(shù)據(jù)意識、推理意識。四是多層次感悟“船的載重量”，該課將科學(xué)探究與技術(shù)工程有機(jī)融合，從小組數(shù)據(jù)到全班數(shù)據(jù)，從小組論證到班級論證，從模型到原型，深切體會到影響載重量的因素很多，體積是主要影響因素之一。

（四）構(gòu)建任務(wù)簇，深化跨學(xué)科探究實(shí)踐

任務(wù)簇是指存在層次遞進(jìn)活動(dòng)的任務(wù)群，構(gòu)建層次遞進(jìn)的任務(wù)簇，確保跨學(xué)科實(shí)踐能夠循序漸進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解和應(yīng)用跨學(xué)科知識，逐步深化探究實(shí)踐過程。這些任務(wù)被巧妙地拆解為多個(gè)緊密相連的核心活動(dòng)，運(yùn)用已經(jīng)形成的跨學(xué)科概念去直面現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。

《增加船的載重量》一課，首先回顧了船只的演變，在文化自信和科學(xué)觀念上得到了提升。接著船型設(shè)計(jì)與猜測激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力和科學(xué)思維，也鍛煉了語言運(yùn)用和初步的數(shù)學(xué)觀察能力。在船型制作與測試中，實(shí)踐技能和模型意識得到加強(qiáng)，學(xué)會了如何將數(shù)學(xué)思維應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)問題的解決。數(shù)據(jù)分析與交流研討進(jìn)一步鍛煉了邏輯推理和科學(xué)論證能力，同時(shí)提高了數(shù)學(xué)語言表達(dá)的素養(yǎng)。最后問題解決與拓展遷移將所學(xué)知識與現(xiàn)實(shí)世界相聯(lián)系，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力。這種設(shè)計(jì)不僅加深了對科學(xué)概念的理解，而且促進(jìn)了語文和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的融合，為全面發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（五）匯集證據(jù)集，增強(qiáng)跨學(xué)科思辨深度

證據(jù)集是支撐科學(xué)論證和探究結(jié)論的關(guān)鍵，它能夠幫助學(xué)生構(gòu)建知識、深化理解和發(fā)展核心素養(yǎng)。通過交流研討，展示自己的證據(jù)集，接受同伴的質(zhì)疑和反饋，從而提升論證的嚴(yán)謹(jǐn)性和說服力，增強(qiáng)了跨學(xué)科思辨的深度。C-POTE模型為學(xué)生提供了一個(gè)全面、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)框架，有助于在科學(xué)探究中形成有力的證據(jù)。

證據(jù)收集：本課基于初始想法和觀點(diǎn)，通過制作不同體積的鋁箔船，并進(jìn)行載重量測試，收集船體積與載重量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析：整理和分析比較不同船型的載重量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性。

科學(xué)論證：先組內(nèi)論證展示自己的發(fā)現(xiàn)，使用數(shù)據(jù)支持自己的觀點(diǎn)，接著組間論證接受同伴的質(zhì)疑和反饋，最后集體論證形成班級觀點(diǎn)。

科學(xué)論證是一個(gè)內(nèi)隱的思維活動(dòng)，需要外顯的思維支架。學(xué)習(xí)單作為《增加船的載重量》一課中證據(jù)集的最佳載體，幫助收集和分析證據(jù)，提供了思維支架。學(xué)生通過實(shí)際操作收集證據(jù)，不僅增強(qiáng)了對科學(xué)概念的理解，而且鍛煉了實(shí)證意識。在集體論證環(huán)節(jié)，需要將自己的發(fā)現(xiàn)和論證過程與同伴分享，這不僅促進(jìn)了交流研討，也鍛煉了批判性思維和反思能力。

三、反思與展望

C-POTE模型的應(yīng)用不僅促進(jìn)了學(xué)生對科學(xué)概念的深入理解，而且通過跨學(xué)科的概念群和問題鏈，激發(fā)了學(xué)生的探究興趣和創(chuàng)新思維。目標(biāo)層的細(xì)化具體，為提升學(xué)生素養(yǎng)提升指明了方向。而任務(wù)簇的構(gòu)建則使學(xué)生在實(shí)踐中逐步深入，有效提升了問題解決能力。證據(jù)集的匯集，更使學(xué)生在交流研討中更加自信和有說服力，培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維和科學(xué)論證能力。

未來，我們應(yīng)繼續(xù)不斷探索并優(yōu)化C-POTE模型，豐富跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的教學(xué)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]郭華.跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)：提升育人質(zhì)量的一條新路徑[J].人民教育，2023（2）：25.

[3]詹澤慧，季瑜，賴雨彤.新課標(biāo)導(dǎo)向下跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)如何開展：基本思路與操作模型[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2023（1）：49-58.