設(shè)計(jì)跨學(xué)科項(xiàng)目，在實(shí)踐活動(dòng)中有效落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)

季鑫

發(fā)展核心素養(yǎng)要重視核心概念

跨學(xué)科學(xué)習(xí)要求引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，將所學(xué)的知識(shí)和方法應(yīng)用遷移到真實(shí)的情境或其他領(lǐng)域中，或者是將學(xué)習(xí)過程中形成的積極態(tài)度、創(chuàng)新精神、規(guī)范行為、正確價(jià)值觀以不同的形式遷移到日常生活及未來的學(xué)習(xí)和生活中。

思維型教學(xué)理論的目標(biāo)是指向核心素養(yǎng)，特別是注重思維。思維型教學(xué)理論的基本思想為：教學(xué)的核心是思維，學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是思考。如何有效地發(fā)展核心素養(yǎng)呢？思維型教學(xué)理論提出，在教學(xué)內(nèi)容的安排上要注重核心概念，這也是我國及國際科學(xué)教育的一個(gè)重要方向。

學(xué)科核心概念指各門學(xué)科中非常重要的關(guān)鍵性概念，是反映學(xué)科本質(zhì)及其特殊性的學(xué)科框架概念，它們能為理解或研究更復(fù)雜的概念和解決問題提供工具與支持，對(duì)于教學(xué)具有重要的價(jià)值。

跨學(xué)科概念是指那些能應(yīng)用于所有科學(xué)與工程領(lǐng)域的通用概念，它們都具有解釋的價(jià)值，如模式、原因與結(jié)果、比例、尺度及數(shù)量、系統(tǒng)與模型、結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量、穩(wěn)定與變化。

在義務(wù)教育階段，可以相對(duì)側(cè)重后4 個(gè)，即系統(tǒng)與模型、結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量，以及穩(wěn)定與變化。在這4 個(gè)跨學(xué)科概念的基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“模式、原因與結(jié)果、比例、尺度及數(shù)量”。

跨學(xué)科概念與學(xué)科核心概念是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)整的模式，在建構(gòu)相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略或幫助學(xué)生設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)材料時(shí)，仍然以學(xué)科為基礎(chǔ)，在學(xué)科核心概念的基礎(chǔ)上再引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注和發(fā)展跨學(xué)科概念。反過來，跨學(xué)科概念也能為學(xué)科核心概念的學(xué)習(xí)提供一種認(rèn)知支架，促進(jìn)學(xué)生對(duì)核心概念的深度理解和靈活遷移，跨學(xué)科概念還能加強(qiáng)學(xué)科之間的融會(huì)貫通，有助于學(xué)生連貫、系統(tǒng)地建構(gòu)各學(xué)科及整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)體系。

基于思維型教學(xué)理論的跨學(xué)科實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)思維型跨學(xué)科科學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目時(shí)，需要基于學(xué)生對(duì)學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念的深度理解和應(yīng)用遷移，在真實(shí)、復(fù)雜的情境中引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、收集、比較、提取相關(guān)信息，辨別、選擇可靠的科學(xué)證據(jù)，并運(yùn)用分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹、類比與遷移、應(yīng)用與創(chuàng)新等思維方式進(jìn)行創(chuàng)造性科學(xué)問題提出和創(chuàng)造性科學(xué)問題解決的學(xué)習(xí)過程。

我們將基于思維型教學(xué)理論的跨學(xué)科實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路界定為以核心概念（或大概念、大主題、大任務(wù)）為中心，對(duì)多個(gè)學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析、解構(gòu)、重組、融合或統(tǒng)整，形成具有明確的問題情境、活動(dòng)主題、學(xué)習(xí)目標(biāo)、活動(dòng)任務(wù)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等要素的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施方案。教師在開發(fā)這些跨學(xué)科實(shí)踐主題的時(shí)候要充分分析各學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)科核心概念，然后基于學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知水平、興趣特點(diǎn)，遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律并依照學(xué)科的內(nèi)在邏輯進(jìn)行有機(jī)地統(tǒng)整與融合。

思維型教學(xué)提出5 大基本原理，即動(dòng)機(jī)激發(fā)、認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控與應(yīng)用遷移（圖1）。大量研究表明，有效的教學(xué)必須遵循這5 個(gè)原理。

基于5 大原理，將科學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)施步驟分為5 個(gè)階段，每個(gè)階段都有相應(yīng)的原理與之對(duì)應(yīng)：情境導(dǎo)入階段對(duì)應(yīng)“動(dòng)機(jī)激發(fā)”，問題提出階段對(duì)應(yīng)“認(rèn)知沖突”，探究實(shí)踐階段對(duì)應(yīng)“自主建構(gòu)”，總結(jié)反思階段對(duì)應(yīng)“自我監(jiān)控”，應(yīng)用遷移階段對(duì)應(yīng)“應(yīng)用遷移”。

如何有效實(shí)施跨學(xué)科科學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目

下面以“中藥植物多樣性及應(yīng)用”主題案例進(jìn)行跨學(xué)科科學(xué)實(shí)踐分析。針對(duì)這一主題，我們開展了一系列相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)，其中一個(gè)課題為“探究端午傳統(tǒng)中藥植物芳香油的提取及應(yīng)用”。在這個(gè)課題中，涉及生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)和工程與技術(shù)4 個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科核心概念。

生命科學(xué)：植物的結(jié)構(gòu)層次，生物多樣性，植物的生活（生長、發(fā)育、繁殖），細(xì)胞代謝，人體健康及免疫。

物質(zhì)科學(xué)：物體的尺度，物質(zhì)的形態(tài)與變化，物質(zhì)的屬性（物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)）。

地球與宇宙科學(xué)：地圖，氣候（天氣、氣溫與降水分布、氣候類型），自然環(huán)境與自然資源。

工程與技術(shù)：技術(shù)的核心是發(fā)明，工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)。

課題涉及到的跨學(xué)科概念主要有系統(tǒng)與模型、結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量、穩(wěn)定與變化。同時(shí)，在科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中介紹和引導(dǎo)學(xué)生通過文獻(xiàn)檢索法、調(diào)查法、實(shí)驗(yàn)探究法、比較分析法進(jìn)行思維型科學(xué)探究。

該課題基于“健康”大主題，同時(shí)考慮到增加文化自信，在學(xué)習(xí)和探究實(shí)踐中納入端午節(jié)這個(gè)傳統(tǒng)節(jié)日，深入挖掘中藥傳統(tǒng)文化，藥用植物資源用于抑菌免疫、驅(qū)瘟辟邪、防病保健等用途，以及現(xiàn)代醫(yī)藥科技等內(nèi)容，一方面更好地傳承傳統(tǒng)文化，讓學(xué)生體驗(yàn)現(xiàn)代科技的魅力，發(fā)展核心素養(yǎng);另一方面也有利于學(xué)生形成健康生活的科學(xué)認(rèn)識(shí)、正確態(tài)度和良好的生活習(xí)慣，樹立熱愛生活、珍愛生命的人生觀。

第1 階段：情境導(dǎo)入

在這個(gè)階段，開展以下4 項(xiàng)活動(dòng)

參觀訪問重慶市中藥博物館，了解博大精深的中藥傳統(tǒng)文化。學(xué)生在博物館看到了38 萬多份動(dòng)植物、礦物標(biāo)本，直接給學(xué)生感官上的刺激，豐富學(xué)生的感知信息，讓他們有直覺的興趣啟發(fā)。

參觀訪問重慶市中藥研究院，了解當(dāng)?shù)刂兴幧庂Y源分布、種植、現(xiàn)代中藥制藥工藝等。

調(diào)查訪問，了解當(dāng)?shù)匕傩杖思业亩宋缌?xí)俗，制作端午香囊，讓學(xué)生直觀地聞到中藥中芳香精油的氣味，為下一步的提取和應(yīng)用作鋪墊。

搜集文獻(xiàn)，初步了解端午節(jié)常用中藥植物的種類、生物學(xué)特征及用途。

通過這樣的設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生有興趣進(jìn)一步參與到后續(xù)的科學(xué)實(shí)踐中。

第2 階段：問題提出

很多學(xué)生在分享過程中引發(fā)了認(rèn)知沖突，提出了質(zhì)疑：端午傳統(tǒng)中藥為什么有抑菌免疫、防病保健的作用呢？這些植物中有哪些成分有免疫作用？用什么方法能有效提取藥用植物活性成分？

第3 階段：探究實(shí)踐在這個(gè)階段，根據(jù)難度進(jìn)階設(shè)計(jì)了以下4個(gè)層次的活動(dòng)。

辨識(shí)端午傳統(tǒng)中草藥，調(diào)查藥用植物多樣性，制作標(biāo)本。

水蒸氣蒸餾法提取中藥芳香油。

丁香精油主要成分——丁香酚的鑒定實(shí)驗(yàn)。

不同水蒸氣蒸餾裝置提取植物芳香油的比較研究。

第4 階段：總結(jié)反思

學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)蒸餾裝置的工作原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)比，然后對(duì)之前的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善。學(xué)生在這個(gè)過程中學(xué)到了如何進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如何親歷科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，如何不斷地改善科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

第5 階段：應(yīng)用遷移

此階段，提供給學(xué)生一些課題，比如進(jìn)一步探究不同種類中藥精油的抑菌活性;探究艾葉精油和丁香精油的抑菌（或體外殺螨）效果;探究植物精油在食品防腐保鮮中的應(yīng)用;嘗試繁殖、栽培藥用植物（植物組織培養(yǎng)技術(shù)、無土栽培技術(shù)等）。

除此之外，還可進(jìn)行產(chǎn)品的制作與開發(fā)，讓學(xué)生體驗(yàn)工程技術(shù)。教師帶領(lǐng)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中提取的中藥精油制作成精油香薰掛件、本草驅(qū)蚊液、抑菌免水洗凝膠、手工皂等。然后加上學(xué)生自己設(shè)計(jì)的logo 和包裝盒。這也體現(xiàn)了“五育并舉”，讓學(xué)生在科學(xué)活動(dòng)的同時(shí)也進(jìn)行勞動(dòng)實(shí)踐。

教師還讓學(xué)生把他們的產(chǎn)品進(jìn)行義賣，利用義賣所得購買一些書籍關(guān)愛重慶兒童醫(yī)院的白血病患兒，并與他們進(jìn)行交流。另外，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步關(guān)注屠呦呦和青蒿素的提取，編排原創(chuàng)科普話劇《呦呦之蒿——中醫(yī)藥獻(xiàn)給世界的禮物》。學(xué)生在這個(gè)過程中，進(jìn)一步感受到了科學(xué)研究者的科學(xué)精神。

在學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式方面，我們通過診斷性評(píng)價(jià)、過程性評(píng)價(jià)、終結(jié)性評(píng)價(jià)3 個(gè)階段，進(jìn)行多元評(píng)價(jià)，以評(píng)促學(xué)，以評(píng)促教，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，參考高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的4 個(gè)核心素養(yǎng)分成4 個(gè)維度，每個(gè)維度之下設(shè)立二級(jí)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)又分為3 個(gè)水平。

在思維型跨學(xué)科科學(xué)實(shí)踐中，以學(xué)生的學(xué)科核心概念為基礎(chǔ)，通過多層次、多角度、合作化的螺旋式進(jìn)階學(xué)習(xí)形式為學(xué)生構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)、開放、交互性的學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境。這個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境包括行政班級(jí)的學(xué)習(xí)，也包括選修課的學(xué)習(xí)、社團(tuán)的學(xué)習(xí)，以及每年的生命周、科技文化節(jié)和校外科技場(chǎng)館、科研院所的實(shí)踐學(xué)習(xí)等。

在學(xué)生活動(dòng)中，教師是協(xié)助者和指導(dǎo)者，促進(jìn)學(xué)生在“直覺興趣—操作興趣—因果興趣—理論興趣”上進(jìn)階發(fā)展，最終促進(jìn)學(xué)生更深入地學(xué)習(xí)學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念。

總之，教師在教育過程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中都應(yīng)該是幸福的。在五育并舉和全人教育的思想下，教師自己也要不斷地學(xué)習(xí)、實(shí)踐和反思，陪伴、引導(dǎo)、激勵(lì)、鼓勵(lì)、督促學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)成長的習(xí)慣，全面發(fā)展核心素養(yǎng)。