素养导向的初中生物学跨学科实践.pdf

【学术纵横xue shu zong heng素养导向的初中生物学跨学科实践文余鸿婷张锋摘要义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版的课程内容部分增设了“生物学与社会跨学科实践”学习主题，这是本轮课程标准修订的重点，引领着教学方式的变革。文章基于义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版）的内容要求，阐明跨学科实践的内涵与实施路径，旨在为跨学科实践活动在初中生物教学中的开展提供实施策略与建议。关键词初中生物学；跨学科实践；实施路径；实施策略作者简介余鸿婷，福建省普通教育教学研究室教研员；张锋，福建省普通教育教学研究室教研员，正高级教师，普通高中生物学课程标准学业质量修订组核心成员义务教育课程方案和课程标准将跨学科实践纳入各学科的学习主题，是对国家发展战略中创新型人才需求的积极响应。跨学科实践活动是拓宽学生视野、增强学生本领的重要途径。跨学科实践重点关注学生的跨学科知识应用的能力、分析和解决问题的能力、动手实践操作的能力。通过跨学科实践，教师不仅可以加深学生对生物学概念的理解，提高学生对知识的迁移应用的能力，而且能够指导学生运用科学概念和方法分析、解决真实情境中的生物学问题，同时培养其团队协作能力、元认知能力。一、跨学科实践的内涵跨学科实践是学生围绕具有挑战性的真实问题或任务，进行合理规划，开展探究活动，构建完成任务所需的生物学概念或习得必要的方法、技能，在此基础上结合多学科知识、思想和方法，提出问题解决的具体方案或产品设计思路，经过持续探究、不断反思和改进，解决真实问题或制作出产品【2 。跨学科实践并不是抛开原有学科进行“大杂烩”式的拼盘，而是要围绕本学科的基本概念、基本规律、基本原理等形成具有内在联系、螺旋上升的教学框架3 。同时，跨学科实践打破学科壁垒，强化知识间的相互关联，呈现出两个或两个以上学科的理论和方法相互影响、有机融合的过程，是多门学科交叉发展的一种综合结果。义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版）（以下简称“义教课标2022年版）的课程目标要求中也提出，学生通过本课程的学习，应该初步具有科学探究和跨学科实践能力，能够分析解决真实情境中的生物学问题。二、跨学科实践的实施路径1.“生物学与社会跨学科实践”学习主题的内容。义教课标2 0 2 2 年版的课程内容对“生物学与社会跨学科实践”学习主题的内容要求、学业要求和教学提示都进行了详细说明。课程内容选取了7个学习主题，并以9 个大概念构建了课程的内容体系。“生物学与社会跨学科实践”学习主题约占总课时数1 0%，不同于其他6 个学习主题以“大概念一重要概念一次位概念”的方式组织课程内容，本学习主题与其他6 个学习主题高度关联，也是对其他6 个学习主题内容的拓展和延伸。本学习主题包括模型制作、植物栽培和动物饲养、发酵食品制作三类跨学科实践活动，要求学生系统地模拟或构建生命现象，迭代优化材料和条件，最终物化，得到能够稳定运转、行使特定功能的系统或达到验收标准的产品。模型制作类跨学科实践活动需要学生构建系统模型描述某一特定的生命现象，并在实践中综合运用多个学科概念与跨学科概念。植物栽培和26_2023.8【学术纵横xueshuzong heng动物饲养类跨学科实践活动需要学生以培养某种生物个体为目标，构建环境一生物的系统装置。发酵食品制作类跨学科实践活动需要学生构建能输出特定生物制品的系统，并通过优化输入条件及装置结构改良发酵食品的品质【4 。本学习主题在跨学科实践问题的提出、研究方案的设计、研究方案的实施与改进、活动报告的撰写、实践成果的分享、反思改进方案等方面都提出了具体的学业要求。建议教师在具体实施的过程中除了参照义教课标2 0 2 2 年版提供的内容外，还可结合当地实际进行课程内容调整，充分挖掘和开发体现地方特色的跨学科实践选题。2.跨学科实践的实施路径。跨学科实践的实施过程包括两个要点，一是设计具有启发性的问题链，二是构建指向核心素养的表现性任务群5 。对自然科学类的跨学科实践，教师应创设真实情境，让学生在调查探究、设计制作、模型构建、创新创造的过程中综合运用跨学科知识解决实际问题，从而达成对大概念的理解、实现核心素养的发展【6 。在此过程中，学生要学会像科学家一样去思考，也要学会像工程师一样去解决问题。关于跨学科实践的实施，教师可主要采取两条基本路径（见图1）：一是科学探究，二是工程实践。科学发现获得分析得出探究问题证据证据结论构建制订方案，模型实施方案工程提出形成初改进物化实践任务步产品设计成果图1 跨学科实践的实施路径科学探究是学生进行生物学科学习的重要方式之一，一般包括提出问题、做出假设、制订方案、实施方案、得出结论、表达交流这六个步骤。在探究性强的跨学科实践活动的开展过程中，学生通过模仿科学家探索研究的过程，发展科学思维。而基于生物学知识的学习与应用并指向复杂问题解决的跨学科实践活动则可采用工程实践这一实施路径。工程实践的主要步骤即从真实的问题出发明确问题，制订研究方案，确定并实施方案直至形成产品，迭代、检验、修正，从多维度进行表达交流等。大多数情况下，两种路径在跨学科实践活动的开展过程中可以相互融合。在生产生活实践中探索真实问题的解决方案时，学生可综合运用多学科的知识和方法，通过交流、探讨，反复对方案进行反馈、调整、优化，不断推动跨学科实践能力的提升。三、跨学科实践的实施策略与建议跨学科实践重在学科实践与学科整合。通过跨学科实践，学生能够认识生物学与社会的联系，能够理解科学、技术、工程学、数学等学科的相互关系，能尝试运用多学科的知识和方法，设计、制作并生产特定的产品，进而解决现实问题，发展核心素养【7 。基于上述认识，教师可采取如下策略展开跨学科实践。1.构建真实的问题情境，提出基于问题解决的真实任务。跨学科实践的选题应当与真实世界高度相关。教师开展跨学科实践活动前应关注学生日常生活中所面临的问题，选取难度适当、学生感兴趣的问题，充分挖掘地方动植物资源、选取有意义的跨学科实践主题，如“桑蚕史话”“设计高产蔬菜大棚”“制作风味绝佳的泡菜”等。2.紧密结合生物学概念，设定合理的跨学科实践目标。跨学科实践活动拟解决的科学问题或工程学难题需要关联学生熟悉的学科概念体系，并借助其他学科的概念和方法来解决问题。教师在确定跨学科实践活动拟解决的问题后，要从核心素养的维度确定跨学科实践的目标，做到学习任务的设定都有章可进行表达、形成解释，交流或展示提供方案循，学习活动的开展都有明确的依据。表1 呈现了植物栽培类跨学科实践活动“设计高产蔬菜大棚”的预设目标，供参考。表1“设计高产蔬菜大棚”的预设目标核心素养跨学科实践的目标通过对蔬菜光合作用、呼吸作用、运输作用和蒸腾作用的探讨，结合地理、物理等学科的原理、方生命观念法，学习相关概念，建构物质与能量观、稳态与平衡观等。利用传感设备，设计测定光合作用和呼吸作用的简易方法，形成标准曲线，运用模型与建模、类比推科学思维理、科学论证等方法，分析水、肥、光照、温度等环境因素，推断蔬菜有机物的积累和消耗，进而形成系统思维。根据影响光合作用、呼吸作用等生理过程的因素，探究实践提出问题、设计实验，探究不同品种蔬菜、不同浇灌方式、不同温度等条件对蔬菜生长的影响。基于实验结论，就大棚种植蔬菜表明观点，并主动态度责任向他人宣传大棚种植的好处。3.创造性地整合学习活动，整体设计跨学科实践活动的方案。以发酵食品制作类跨学科实践活动“制作风味2023.8_27I学术纵横xue shu zong heng绝佳的泡菜”为例，学生可以运用传统的发酵技术来制作泡菜，并运用多学科的知识和方法，从发酵条件的控制、发酵装置的改进、食材的选择等方面尝试进行改良。在真实的情境下，教师设定多个“真实的学习任务”，将跨学科实践的问题分解为若干个驱动性学习任务，引导学生讨论并提出关于概念知识、操作技术、数据收集与分析等方面的子问题（如图2）。具体来说，发酵装置的改进方面，学生可先探讨发酵容器的选择、发酵容器的消毒与灭菌方法优化等；发酵条件的控制方面，学生可先深入了解乳酸菌的代谢类型、营养来源、培养条件等；发酵食品的制作方面，学生可先学习不同泡菜制作的操作程序与步骤；代谢产物的测定方面，学生可以泡菜中亚硝酸盐含量的分析为例，学习亚硝酸盐含量的测定方法，并进行亚硝酸盐含量的影响因素的分析等。核心问题如何选择或设计制作泡菜的规泡菜中亚硝酸指导性问题便于消毒和灭菌范操作程序盐含量分析的泡菜发酵容器尺度、比例跨学科概念系统与模型1.对乳酸菌的分不同类型的泡泡菜中亚硝酸盐探究泡菜中亚硝酸的评价量表，如选题评价表、活动过程学习任务布、代谢类型、营养来源的认识菜制作程序的含量的变化、测化制作方案，自制评价表、作品评价表和综合评价表等【1 。学习与操作定与数据分析2.设计发酵容器泡菜并分享、评价评价标准可以评定量表的形式呈现，以帮助学生自我检验学习效果，并及时根提出任务、初步持续探究、形成初步实践过程制订方案并实施方案，建立模型图2“制作泡菜，探究影响泡菜亚硝酸盐浓度的因素”跨学科实践活动课例4.教师引导与学生自主实践相协调，构建跨学科实践活动有效运行的支持系统。跨学科实践在实施过程中，教师应整体规划跨学科实践活动，加强过程指导和管理，探索项目化实施8 。在前期，教师应对学生开展必要的培训，具体来说，教师可结合实例示范项目的选择、方案的制订、实施与操作、成果展示和交流评价等环节，具体落实时还要规划每一环节完成的时间和评价方式，明确项目每一个环节的评价标准。教师可将跨学科实践学习主题与其他学习主题进行有机结合，经过不断的实践、评价、迭代、改进，引导学生基于真实的实践任务，综合运用多学科的知识和方法，通过小组合作等方式形成物化的学习产品和学习成果，提高解决实际问题的能力。5.物化成果呈现形式多样化，科学合理地设置以表现性评价为主的评价方案。评价具有诊断、激励和促进作用。跨学科实践是基于真实情境的问题解决过程，在跨学科实践活动中，教师需要兼顾过程表现性评价和终结性评价。过程表现性评价是一种基于循证思想的教学评价，其要求素养的达成通过外显的行为来体现，如解决问题时能否对多学科知识与技能进行综合运用，能否与团队成员积极沟通交流，能否做到遇到困难时主动应对、执行计划及时有效等。评价的内容可以围绕跨学科实践的各个方面展开，注重对选题价值、方案设计、动手操作和反思改进等方面进行评价，详见表2。终结性评价包括以项目报告、物化成果（如文本、模型、设计图、调如何自制风味绝佳的泡菜？研报告、创意制品等）来评价项目完成质量，是最能体现学生达成预期结果的分析泡菜中亚证据【9 。评价的主体与评价的对象可以硝酸盐浓度的多样化，如可设置学生自评、互评及教影响因素师评价，对学生和整个团队跨学科实践活动的开展进行更为全面的评估【1 0 。在稳定与变化，稳定与变化，和数量系统与模型盐的影响因素并优基于数据，评估选代、优化，方案、形成最终产品改进设计因果关系方案和成品环节方案计划与内容翔实，完善的制订活动方案资料充分收集相关材料收集信息运用现代化技术有效整合处理与处理信息过程团队合作，分工明确，展展开现集体智慧物化产品或报告有创意，具科成果学性、可行性活动充分交流，发现问题并提反思出优化建议评价方法上，师生可针对不同的跨学科学习内容，共同制订多种基于核心素养据评价表了解活动完成情况与完成质量，从而及时做出调整。表2 跨学科实践的综合评价量表分值(1 1 0 分)评价内容自评他评师评备注28_2023.8I学术纵横xueshu zong heng工程思维及其在化学课程中的培养文/邹国华【摘要工程思维是复合型思维，包含创造性思维、系统性思维、权衡性思维、价值性思维、双赢性思维等要素。目前，中学阶段对学生工程思维的培养相对缺失，因此，在中学化学教学中开展培养工程思维的研究有实际价值。中学阶段培养的工程思维并非专业工程领域的工程思维，文章分析工程思维及其培养困境，探讨化学教学中培养工程思维的要求、载体和途径，为化学教学实践中培养工程思维提供参考。【关键词工程思维；化学教学；培养实践作者简介邹国华，龙岩第一中学为贯彻落实国家中长期人才发展规划纲要（2 0 1 0-2 0 2 0 年）及中国创造2 0 2 5 行动纲领等文件精神，教育部于2 0 1 1 年提出“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养、强化学生的工程能力和创新能力。工程教育是实现该目标的途径，工程思维作为工程教育的重要组成部分，其培养被视为工程教育的重点之一 1 。然而，目前理工科大学生的工程意识和工程思维能力普遍较弱，解决问题能力有待加强，提升学生的工程思维能力已刻不容缓 2 。当下，开展工程教育主要依靠高校，但工程思维培跨学科实践的具体落实过程中，教师可以参照义教课标2 0 2 2 年版学习主题提供的内容，也可以结合当地的实际情况，进行灵活选题与实践。同时，教师还可以通过跨学科实践活动实现小学科学、初中生物学和高中生物学的课程衔接，引导学生在实践中逐步认识生物学的学科本质、学科重要的思想观念及方法，真正发展学生核心素养。例如，发酵食品制作类跨学科实践活动中，教师可引用普通高中生物学课程标准（2 0 1 7 年版2 0 2 0 年修订)内容要求中的“概念3 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品”，引导学生进行延伸学习，让学生在跨学科概念上有新认识、在工程学素养上有新发展，日后在面对人类健康与疾病、生态环境保护、粮食和食品安全等问题时，能运用科学的观点、思路和方法寻求有效的问题解决方式。养的任务不能只留给高校，需要在基础教育阶段进行启蒙和积累。在基础教育培养工程思维，对提升学生的创新创业能力具有重要指导作用【3 ，也对核心素养的发展有重要促进作用【4 一、基础教育工程思维培养的困境工程思维的培养对学生发展有重要意义，但从目前来看，基础教育培养工程思维存在困境。王长江等经过调研认为，目前我国基础教育阶段的工程教育理论和实践研究才刚起步，还未引起足够的重参考文献1 中华人民共和国教育部义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版）S.北京：北京师范大学出版社，2 0 2 2：1-5 2.2 4 7 刘恩山，义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版）解读M.北京：北京师范大学出版社，2 0 2 2：6 3-1 3 3.3 5 9 1 1 詹泽慧，季瑜，赖雨彤.新课标导向下跨学科主题学习如何开展：基本思路与操作模型J.现代远程教育研究，2023,35(1):49-58.6 8 夏雪梅.跨学科项目化学习：内涵、设计逻辑与实践原型J.课程教材教法，2022,42(10):78-84.1 0 胡庆芳.跨学科实践推进与教师能力发展M.上海：华东师范大学出版社，2 0 2 1：1-2 8.2023.8_29