新课标视野下小学科学跨学科教学的理解与实践

史加祥 人大基础教育期刊社 2023-02-06 15:43 发表于北京

一、小学科学跨学科教学的多元理解

       与其他学科相比，科学在义务教育阶段采用了合、分的方式，小学阶段的科学课程涉及生命科学、物质科学、地球与宇宙科学、技术与工程等多个领域，课程的学习本身就具有跨学科学习的特点，因此科学跨学科教学可以是两个或多个课程领域内部的整合，也可以是其他学科与科学课程以有意义的方式进行关联，两种方式的目的都是为了增强和丰富科学课程的学习。

       （一）素养视角下的科学跨学科教学

       《义务教育科学课程标准（2022年版）》（下称《新课标》）明确提出科学教学中需要设立跨学科的主题学习活动，加强课程的综合性和实践性，进而促进跨学科学习，《新课标》在明确13个学科核心概念的同时，提出了物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化4个跨学科概念，要求围绕学科核心概念和跨学科概念开展教学设计，创设真实的情境，引导学生通过探究和实践学习，关注知识间的关联，改变知识的碎片化教学，开展跨学科的综合性学习，促进知识的整合与结构化，提升学生科学课程核心素养。

       《新课标》将科学课程核心素养分解为科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面，是学生在面对复杂的、不确定的科学情境时，综合运用在科学课堂学习中孕育与形成的结构化的科学知识与观念、探究方法与能力、科学思维模式，以及分析情境、提出问题、解决问题和交流结果过程中表现出来的具有科学特征的综合性品质。跨学科学习为学生核心素养的综合性发展提供了可能与抓手，就是要生成学生跨学科、跨内容领域的情境体验，在将情境与知识进行联系的同时促进学生对知识的应用迁移和深度理解。基于课程核心素养的跨学科科学教学就是要超越简单组合知识与学科核心概念的方式，寻找指向知识重构、跨学科概念形成、思维深化和素养发展的跨学科科学教学的路径与策略。

       （二）知识视角下的科学跨学科教学

       教学是一种知识密集型的实践，知识拥有课程意义，在信息化、人工智能快速发展的今天，知识的本质和边界被模糊，知识被理解为事实、信息和符号，忽视了对知识的多维理解，无视甚至是轻视了知识发生的逻辑。在跨学科教学之前首先需要回答的基础性问题是知识理解与立场问题，从不同的维度可以产生对知识的不同理解，从构成角度看知识蕴含着三重含义，分别是符号表征、思维方法和价值意义，符号表征是学科知识的浅层表达，处于知识冰山之下的则是思维方法和价值意义。在跨学科学习中，不能仅停留在对知识符号表征的记忆，更重要是让学生理解知识产生的思维方法，让学生在对知识价值意义领悟的过程中产生学习的内驱力。知识的价值可以理解为功利价值、认知价值和发展价值，但在实际教学中，知识的功利价值被过分关注与强调，知识的认知与发展价值未能引起教师的足够关注与重视。跨学科教学需要对知识进行多元的理解，在分析科学知识与概念教学现状的基础上进行知识与概念的整合。

       学生在科学学习过程中获得了很多知识，形成了众多的科学概念，然而知识与概念呈现出散点状、碎片化、不连贯和不全面的特点，需要在跨学科学习中整合并转化为对科学的连贯性的整体认识。由此可见，跨学科教学不是忽视知识，因为学生如果没有足够的知识，就会缺乏知识与概念的整合能力，也不是对科学不同学习领域中的符号表征、学科概念等知识的简单组合，而是在知识掌握甚至是精熟的基础上对科学知识其他层次和价值的进一步建构。

       （三）价值视角下的科学跨学科教学

       科学跨学科教学不仅是科学课程改革和学生核心素养发展的应然要求，也是理解科学知识多维与多层的实然要求，亦是科学课程育人价值体现的必然要求。科学跨学科学习目的是帮助学生处理在单一知识概念或教学框架中不易甚至无法理解或解决的自然现象及现实世界中的问题，在激发学习热情和学习兴趣的同时帮助他们在特定内容与领域发展复杂的理解能力，促进复杂知识观的发展，培养学生的科学探究与实践技能，提升思维的独特价值。

       《新课标》强调科学教学要促进学生思维型探究和实践的开展，而跨学科教学可以作为培养学生思维尤其是高阶思维的有效手段，实践证明跨学科教学促进了学生的演绎、类比推理、批判性思维和元认知反思等能力的发展。同时跨学科教学还能够帮助学生在迁移与应用知识技能中应对诸如科学文明、技术发展、道德层面等现实问题，帮助学生在抽象科学概念以及科学在现代社会中的作用和功能方面理解科学，从而对现实世界现象持更全面的看法。还有实践证明跨学科教学对学生态度与动机的积极价值，为学习行为和实践行动提供了驱动力，激励学生产生更好的学习表现。

       可见新一轮课程改革强调开展跨学科教学有着重要的价值与意义，科学课程作为体现科学本质的综合性基础课程，需要在理解并充分实践的基础上发挥出跨学科教学的作用。

二、科学跨学科教学的组织与实施

       从不同角度对科学跨学科教学进行理解的目的是为了更好地开展教学实践，并且理解实践的目的与方向，基于不同的理解会产生不同的教学策略与方法，保证《新课标》的落实。

       （一）科学跨学科教学的内容组织

       科学课程具有涉及内容领域众多，学科核心概念与跨学科概念交织，与其他学科之间存在交叉等特点，这些特点使得科学课程的跨学科教学会出现不同的组织方式，在实践之前需要对内容的组织方式进行充分的梳理，才能根据不同的组织方式应用不同的教学策略与学习方式。

       从《新课标》的内容安排出发对科学跨学科教学的组织方式进行梳理，形成了四种不同的跨学科内容组织方式：第一种组织方式是跨“学科核心概念”，是指将同内容领域中的不同学科核心概念进行组合，目的是将《新课标》与教学中分别描述的学科核心概念进行联系与整合，建立更为完整的科学概念，此组织方式虽然与传统意义的跨学科教学有一定的差异，但对学生科学课程核心素养的发展却至关重要，需要在改变传统科学教学中忽视甚至缺失此类教学的基础上引发教师充分的教学关注与重视；第二种是跨“内容领域”，是指将两个或两个以上不同领域的内容进行整合，此组织方式是科学跨学科教学的主要方式，也是科学课程开展跨学科教学的独特优势；第三种是跨“跨学科概念”，是指基于一个或多个跨学科概念的教学，此组织方式是科学跨学科教学的特色方式，也是科学课程改革需要重点探索与突破的方式；第四种是跨“科学”，是指科学课程与其他学科的综合。教师可以根据教学要求与目标选择不同的跨学科内容组织方式和不同的实践方法，形成有效的教学策略与跨学科教学模式。

       （二）科学跨学科教学的实践探索

       在内容组织的基础上，针对不同的组织方式开展实践探索，对科学跨学科教学的设计与实施有了更为直接与深入的了解，为科学课程改革提供经验与借鉴。

       （1）跨“学科核心概念”的教学实践

       《新课标》设置了13个学科核心概念，其中物质科学与生命科学领域各4个核心概念，地球宇宙科学领域和技术与工程领域的核心概念分别为3个和2个，学科核心概念是处于科学课程核心地位的科学概念或观念，是对众多科学学习内容的整合与提炼，能够减轻学生的认知负荷，促进学生建构科学体系。每一个学科核心概念都需要多个横向一般概念和纵向进阶的持续教学，并围绕科学知识、概念、规律、原理等众多的科学事实展开。学科核心概念的整合教学是科学教学的常见与主要方式，有教师在“生活中的水”的教学中进行了涉及物质科学领域多个学科核心概念的教学设计。在教学后学生不仅对水的三态变化有了较深的理解，而且还将三态变化与水中的热量变化、加热方式等进行结合，教师引导学生从微粒角度将加热与水的状态变化进行联系，将学科核心概念围绕学习主题并依照一定的逻辑相互联系、整体聚合。

       （2）跨“内容领域”的教学实践

       除了可以将同一领域的学科核心概念进行整合教学之外，跨学科教学还可以将不同领域的学科核心概念进行整合，在此过程中整合学生在不同学科核心概念学习中产生的想法和形成的观点，经过跨学科整合教学后让学生的想法更连贯，对概念的掌握更为深入与牢固。《新课标》在很多学科核心概念的教学建议中提出要开展项目研究，如在“生物体的稳态与调节”的教学建议中就提到开展“为蜗牛设计并建造一个家，讨论蜗牛的家应该是什么样的”的项目研究，除了生命科学领域的核心概念之外，此项目研究中还涉及到物质科学领域的核心概念“物质的结构与性质”和技术与工程领域的核心概念“工程设计与物化”，学生在为蜗牛建造家的过程中，不仅可以调用与巩固各个领域的知识与概念，对学生探究方法的习得与思维的发展也起到了促进作用。

       《新课标》中的“项目研究”与“项目化学习”相比，强调的是学生不同领域学科核心概念的综合应用与迁移，并不要求严格按照完整的项目化学习要素与流程进行科学实践，在不同的学习阶段开展项目研究是跨学科教学的有效方法与策略。

       （3）跨“跨学科概念”的教学实践

       我国小学科学课程标准历经多次修改，在之前的课标中都没有涉及跨学科概念。《新课标》首次使用并明确了跨学科概念的组成，并且明确了跨学科概念教学可以在学科核心概念的教学中进行，也可以有计划地围绕某个或多个跨学科概念设计并实施教学。跨学科概念教学对学科核心概念的教学有着补充与支持的作用，将学生科学观念和科学思维等方面的发展与认识从仅来自科学探究，扩展至更为广阔的科学实践领域，同时帮助学生从知道科学到了解科学发展的原因与方式，进而弄清楚科学，将形成的条目型科学观念进行组合或综合，促进科学课程核心素养的整体发展。跨“跨学科概念”教学可以通过多个现象、多种事物学习和巩固一个跨学科概念，也可以通过一个现象、一种事物联系与整合多个跨学科概念。有教师在常规教学的基础上增加了跨学科概念教学的设计与实施。“稳定与变化”是科学中最常见的现象，稳定是指在可观测范围内、系统内某些方面保持不变的状态，或是系统保持或恢复到的稳定状态，变化是随时间推移变得不同的过程，系统的稳定是相对的，变化则是受到众多因素影响的持续动态状态。“稳定与变化”可以涉及四个领域中的一个或多个，教师设置了多个情境，包括力的平衡与稳定、天气变化、人的体温变化等，学生面对不同的情境进行自我表达与小组研讨，深入和整体理解跨学科概念。

       跨学科概念作为《新课标》的特色需要落实在教学中才能够促进学生核心素养的发展，除了开展跨学科概念教学之外，教师还可以将跨学科概念在不同学习阶段的学习要求制作成海报，张贴在教室或者实验室中，在学生学科核心概念和一般概念学习之后将自己的理解表达在便利贴上，教师根据需要安排时间进行教学。跨学科概念的教学是跨学科学教学的重要组成部分，需要在教学中充分重视并形成丰富有效的策略与方法。

       （4）跨“科学”的教学实践

       除了在科学课程内部进行学科核心概念的整合教学以及跨学科概念教学之外，科学课程还可以与其他课程进行综合教学，主要原因是小学科学涉及的领域与内容广泛，《新课标》中也提出了诸如海报、科普剧等活动，然而在实际的跨学科教学中需要充分认识不同学科在学习中的作用与意义，也需要充分尊重不同学科的内在逻辑，不能为了“跨”和整合而忽视学科发生发展的逻辑，因此跨学科教学的关键就是要选择和把握好切入点。

       在对《新课标》的梳理中发现，课标中多次提及科学可以与技术、工程和数学融合（STEM），鉴于《新课标》将技术与工程领域纳入了科学课程，在实际教学中将科学与数学进行综合就成为最常见的科学跨学科教学方式。有教师在“植物”的教学中，将科学与数学进行了综合设计与教学，如在植物叶子的教学中，教师设计了植物叶子一样大吗，藤蔓植物最大的叶片会出现在什么位置，一棵树上有多少片叶子，树叶的多少与树冠的面积之间有关系吗等跨学科学习活动。

       如在探究植物的叶子是否一样大的活动中，教师选用对科学和数学都常用且重要的测量为切入点，在测量中收集、记录数据，对数据进行整理与选择后绘制成统计图，在对统计图分析后形成自己的发现与结论，提出进一步探究的问题。在此教学过程中，科学与数学的学科界限被模糊了，学习围绕真实的“叶子”和问题展开，学生参与的兴趣与热情较高，对植物叶子的认识和对数学学科的工具性作用都有了深入的理解，也为后续探究活动的开展奠定了基础，将科学跨学科教学的价值充分发挥出来。

       科学跨学科教学与其他学科的跨学科教学相比有着自身的特点，既可以在科学课程内部进行跨学科学习，也可以与外部其他学科综合，形成较为丰富的科学跨学科教学组织方式，同时在科学跨学科教学中还可以利用各种教学策略或学习方式，如现象学习、项目式学习、问题化学习等，教学策略与学习方式的选择需要与跨学科的内容与学习目标紧密结合，也需要从学生的认知水平和学习能力出发，在课程改革的过程中不断的实践与探索，总结形成有效的教学模式，才能发挥出科学跨学科教学对学生课程核心素养发展的独特作用。

       详见人大复印资料《素质教育》2023年第1期