新課標視域下初中生物學跨學科實踐活動的探索與思考

［摘要］ 通過具體實踐案例，剖析了當前跨學科實踐活動中存在的“拼盤式”“混搭式”“花瓶式”問題；提煉了跨學科實踐活動的整合性、真實性、體驗性、合作性和挑戰性等核心特征；在遵循課程標準給出的三類跨學科實踐活動基礎上，結合當地實際，創造性梳理了探究類、設計類、服務類、體驗類跨學科實踐活動類型與活動內容；構建了跨學科實踐活動設計和實施的“四維五環”學習模型；探索了跨學科實踐活動有效開展的提升跨學科素養、組建研究共同體、整合多方教育資源、利用現代信息技術等支持系統。

［關鍵詞］ 核心素養；新課標；初中生物學；跨學科實踐活動

《義務教育課程方案（2022年版）》明確要求：“推進綜合學習……積極開展主題化、項目式學習等綜合性教學活動，促進學生舉一反三、融會貫通，加強知識間的內在關聯，促進知識結構化?！辈⒁幎?，各學科用不少于本學科總課時的10%開展跨學科學習（實踐）活動。據此，《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）全面優化了課程內容結構，專門設立了“生物學與社會·跨學科實踐活動”學習主題?？鐚W科實踐活動的重要性不言而喻。那么，實際教學中跨學科實踐活動現狀如何？跨學科實踐活動有哪些核心特征？如何實施及評價？需要哪些支持系統？本文旨在提高對義務教育生物學課程中跨學科實踐活動的理解，以促進跨學科實踐活動的高質量開展。

一、如何：跨學科實踐活動的現狀透視

案例1：蘋果主題活動

語言藝術課：閱讀有關蘋果的故事，編寫充滿創意的有關蘋果的故事，然后通過彩蛋畫的方式講述；藝術課：收集蘋果樹葉，制作樹葉拼貼畫；科學課：觀察蘋果，解剖蘋果；學習蘋果的形成過程；音樂課：學唱有關蘋果的歌曲；數學課：按比例制作蘋果醬；勞動課：實地考察當地的蘋果園。

案例中，圍繞“蘋果”這個主題，進行了各學科的關聯，學生參與了各種各樣的動手操作活動，極大激發了興趣，可謂內容豐富，形式新穎。透過繁復的表面，冷靜地思考一下，涉及的多個學科內容，無非是以“蘋果”為幌子拼湊聚合在一起，學生并沒有獲得概念性的深刻理解，也無法進行遷移運用，因而只是多學科，不是真正的跨學科。正如艾倫·雷普克在《如何進行跨學科研究》中所說，多學科通常指兩門及以上學科并置在一起，如同“水果沙拉”?？鐚W科是回答問題、解決問題、處理問題的進程，這些問題太寬泛、太復雜，靠單門學科不足以解決，需要綜合運用兩個或兩個以上學科，共同整合見解，以構建更全面的認識，達成不可分割的深度理解，就像各自打成汁，形成一杯“混合果汁”。

案例2：制作生物進化樹

進化樹又稱“系統樹”“系譜樹”，簡明地表示了生物的進化歷程和親緣關系。學習完“生物進化的歷程”一節后，老師布置給學生自選材料，制作平面或者立體的進化樹模型。學生們可謂創意頻出，有的用紙板把教材上的進化樹放大，用不同的顏色進行標注；有的用彩色太空泥捏成教材上的進化樹各個分枝，再貼上代表物種的圖片；有的用鐵絲和各色電線制成立體的樹。作品交流展示環節，學生們著重介紹了制作材料、制作工藝的創新，逼真的造型贏得大家一致的稱贊。

案例中，進化樹的制作活動安排在各種生物類群和生物進化的歷程之后，學生們“轟轟烈烈”的制作過程，無非是按照教材上進化樹機械地“純手工”模擬，以選材的新穎和造型的形象生動為目的，既沒有對各生物類群特征的理解學習，也缺乏生物進化規律的領悟、生物學重要概念的構建，難以經歷科學家那樣的思考。實施過程中，沒有設計和規劃，沒有完善和迭代，缺少滿足“客戶”需要的考量，簡單機械地照方取藥，依葫蘆畫瓢，也就無法體現工程學思維和像工程師一樣的設計。

分析發現，當下教學中的跨學科實踐存在“拼盤式”現象，各學科之間并無核心問題和重要概念的貫穿和統領，停留于不同學科輪流教學層面，學科之間的邊界清晰可見；存在“混搭式”現象，教師強行在學科之間“拉郎配”與“搭橋”，內容邏輯混亂，缺乏復雜性問題和挑戰性任務，學生無法完成深度體驗和深度參與；存在“花瓶式”現象，看上去很熱鬧，但目標不明確，只是為活動而活動，而不考慮為什么要這樣做，教學目標和教學過程相脫節，有趣但沒料，華而不實。

二、何謂：跨學科實踐活動的核心特征

1.整合性?？鐚W科是跨學科實踐的重要特點，意味著跨越了學科的邊界，超越了某一學科的知識范疇、研究范式，將重心放到某個特定的問題上，對多學科內容進行整合運用。事實上，科學各領域的界線很難絕對地劃分，研究內容存在著交叉融合和共同的規律，同時，現實生活中的問題的復雜性，也關乎多個領域和學科，如生態環境保護、健康的生活等，需要利用生物學、物理、化學和地理學等多個領域的知識。正是在綜合利用各學科知識、概念解決真實問題的跨學科實踐過程中，促進了跨學科概念的理解和形成，培養了學生的跨學科素養，這種“隱形”的素養使學生受益終身。

2.真實性?？鐚W科強調知識學習與生活的聯系，以解決真實生活情境中的難題、真實生活中的問題為旨歸。真實的生活情境、真實的任務驅動、真實的方案或產品，既增強了學生完成任務的動力和意愿，有助于學生將對學科整合的理解遷移到真實問題的解決中，使得學習富有生活價值。更重要的是，跨學科實踐項目式學習中習得的知識和能力，并非傳統特定課堂中那樣僅用以應付考試，而是可以在人類世界中真實使用的；其運用的思維方式是真實的，鍛煉的解決問題的思路在現實生活中是可以遷移的。

3.體驗性?？鐚W科實踐活動需要學生經歷觀察、動手操作、分析推理、反思評價等過程，重視學生沉浸其中的感官體驗、思維體驗、情感體驗等身心體驗，這種深度卷入與代入，讓“動手”“動腦”“動情”同時發生，是學生成長中不可或缺的寶貴經歷和財富。這種體驗性學習也給學生帶來新的感覺、新的刺激，讓不同學習類型的學生都有各自表現專長和優勢的機會，從而提高自信和自尊，形成成長型思維，尤其對那些原本缺乏學習興趣的學生具有更大吸引力和促進意義。

4.合作性?？鐚W科實踐項目涉及范圍可能相對廣泛，問題的解決可能并沒有一個預定的標準答案，通常需要持續一段時間，因此可以鼓勵學生組建團隊，各自承擔一定的角色和責任。在小組合作完成項目的過程中，成員在分工行動的同時，還需要進行多次充分的溝通與交流。觀點的碰撞與激蕩，能夠促進基于問題解決的知識重構與再創造，推動項目的順利進行。在此過程中，學生還能學會與不同個性特征的成員相處，學會面對不同觀點時做到合理取舍，學會團結協作顧全大局，學會直面挑戰承擔責任。與此同時，實踐活動中，難免要經歷失敗、經歷痛苦，也培養了學生堅韌頑強的品質和積極面對挫折的勇氣。這些品格賦予了他們從容應對人生的底氣，正是人一生中最寶貴的。

5.挑戰性?？鐚W科實踐活動情境具有開放性、復雜性、整體性，通常涉及多門學科知識、方法和技術，需要學生運用系統思維多角度地分析問題，相對于結構化、系統化的單一學科知識學習，顯然具有更大的挑戰性。對教師而言，過去往往在現有課程設計下組織教學，有相對固定的步驟和模式，學生學習結果通過考試直接獲取，而跨學科項目式學習為學生提供了較大的空間，教師難以按照事先的設計按部就班地開展教學，降低了教學中的掌控感和決策力，不論對自身的學術視野還是項目管理能力，都提出了新挑戰。

三、是何：跨學科實踐活動的類型與內容

新課標指出：“本學習主題包括模型制作、植物栽培和動物飼養、發酵食品制作三類跨學科。通過本主題的學習，學生能夠認識生物學與社會的關系，能夠理解科學、技術、工程學、數學等學科的相互關系，并嘗試運用多學科的知識和方法，通過設計和制作，解決現實問題或生產特定的產品，發展核心素養?！毙抡n標共推薦了3類11項跨學科實踐活動項目，這3類主要依據活動內容的不同設置，相對而言與課程內容結合密切。教學實踐中，還可以根據跨學科實踐活動的主要形式分為探究類、設計類、服務類、體驗類等。各類型活動的特點為：

1.探究類：探究類實踐活動以觀察、實驗、測量等為主要活動形式，遵循科學探究的一般過程，即強調讓學生經歷發現和提出問題、形成假設、設計并實施方案、獲得證據、形成結論、表達交流等，重視對科學方法、實證意識及嚴謹求實、批判質疑等科學態度的培養。

2.設計類：設計類實踐活動要求學生運用合適的材料、工具、技術或方法等，創造性地提出想法、方案，親自動手動腦制作并經過完善迭代，形成物化的模型、裝置，重視成果展示和交流，積極反思和評價。

3.服務類：服務類實踐活動以志愿服務、公益活動等為主要活動形式，強調學生在服務他人的同時實現自身知識、方法、能力的提高和態度提升，形成社會參與意識。比如，垃圾分類與再利用、安全用藥社區宣傳服務、倡導低碳生活創造綠色社區等。

4.體驗類：體驗類實踐活動讓學生參與生物學相關的職業體驗，旨在幫助學生親身體驗實際生產的過程，獲得相應的真切認知與情感體悟，加深對自我世界、生活世界、職業世界和社會發展的理解，并將這樣的理解與學生未來發展相聯系，擴展人生規劃。

當然，跨學科實踐活動中常常同時涉及多種活動形式，它們彼此關聯，都是學生解決真實問題的有效載體，教師需要根據活動主題、內容、問題等合理實施。在具體實踐中，需要立足新課標，結合當地實際，將“生物學與社會·跨學科實踐”學習主題與其他學習主題的重要概念和學習活動有機整合并統籌規劃（以主題二為例，如下表），確?？鐚W科實踐活動落到實處。

四、何為：跨學科實踐活動的設計與實施

跨學科實踐活動本質上是學生通過實踐的方式進行學習的活動。它以學科核心知識為基礎，聚焦重要概念，創設真實問題情境，通過挑戰性問題或任務的設計，有效整合跨學科內容，以此促進學生在深度體驗與問題解決過程中，實現核心知識的獲得和核心素養發展的融合統一。初中生物學跨學科實踐活動應遵循學科立場和跨學科立場，依據工程學設計過程，學習模型的設計與實施具體如下圖所示。

1.確定項目主題?？鐚W科實踐活動的設計不是從項目或活動開始，而是從期待學生理解和掌握的核心知識出發。教師依據課程標準中的重要概念，借助教材內容確認核心知識和技能，結合當地實際或圍繞現實生活和社會發展熱點問題，從多學科的角度觀察、思考和分析問題，挖掘、選取有教育意義的情景素材，將其改造成跨學科實踐活動，以達成知識與素養兼得。例如新冠疫情肆虐期間，在搶救危重或重癥患者的過程中，呼吸機和ECMO是重要的醫療設備，尤其是呼吸機成為延續患者生命的“救命稻草”。其實，呼吸機的工作原理與“人體生活需要外界空氣”一節中呼吸運動的原理基本相似。據此，我們選取了社會熱點問題“呼吸機的工作原理”作為項目背景，依據新課標重要概念“人體通過呼吸系統與外界進行氣體交換”，確定了“呼吸運動模型的設計與制作”跨學科實踐活動。

2.設計驅動性問題?？鐚W科實踐活動以問題解決為中心，自然需要整合問題解決所必要的多學科核心知識與方法。項目實施時，需要將核心知識用問題的方式表現出來。問題有兩類，一類是直接指向核心知識中重要概念的本質問題，這類問題偏抽象和宏觀。另一類是將本質問題拆分后契合學生認知特點、激發學生主動投入的驅動性問題。通過驅動性問題串聯相關的知識，將概念學習和實踐有機融合，推動思維能力的提升。例如，依據重要概念“人體通過呼吸系統與外界進行氣體交換”，結合跨學科實踐活動“呼吸運動模型的設計與制作”要求，提出本質問題：人體如何實現肺與外界的氣體交換？于此，完成制作模型需要拆分細化為：胸廓和胸腔如何組成；呼吸運動的原理；人體胸廓與肺、膈肌的位置關系；肺容積與肺內壓的關系等驅動型問題。

3.制訂活動方案。學生設計、策劃并開展調查，整理收集的數據，基于實證數據從他們提出的若干方案中選擇最佳的解決方案，并制訂計劃來實施這一解決方案?；顒踊驅嵤┓桨傅闹朴?，可以圍繞項目主題將跨學科實踐活動分解為若干驅動性的任務，在完成這些任務的過程中，驅動學生的觀察、設計、制作、調查、合作等實踐行為，從而將跨學科實踐活動的驅動性任務轉化為可操作的實施步驟。在“呼吸運動模型的設計與制作”項目中，教師首先引導學生根據任務進行必要的知識學習，如通過觀察人體骨骼模型和人體胸腔內器官的模型，了解胸廓的組成，分清胸廓、胸腔與肺的位置關系；通過測量同一病人吸氣完成的瞬間和呼氣完成的瞬間的CT影片，了解胸骨與脊柱、兩側肋骨之間的距離變化及膈頂的位置變化并記錄數據。通過分析數據，明確呼吸運動的過程與骨的位置、骨與骨之間的距離變化，以及膈肌頂部的上、下變化有關，幫助學生建構制作模型的知識體系。之后，小組內進行頭腦風暴，提出模型制作方案，并畫出草圖；再依據草圖向同伴說明和解釋自己的想法，小組內交流與分享，進一步完善方案。

4.項目實施與迭代。依據解決方案實施計劃，學生將創建出他們團隊的產品原型。這是一個合作的過程，需要做好團隊內成員的管理和分工，每個小組需要設計工程規劃表格，各小組討論明確各個環節時間分配、人員分配及任務分配。工程規劃表格應當包含任務描述、初步設想、選擇材料、制作原型、性能測試、發現問題、產品更新與迭代、制品定型等內容。例如，“呼吸運動模型的設計與制作”項目的實施：首先組建4-6人為一組的模型制作研發團隊；其次基于模型制作的設計方案和設計圖，分工準備材料；最后依據工程規劃表格中人員的分工和要求，收集材料，制作模型。工程學設計過程的突出特點是迭代，學生需要在失敗和不足中不斷反思和調試自己的產品，從而實現產品的優化升級，最終解決最初的問題。

5.成果展示與評價。成果展示可以讓學生感受到學以致用的快樂，形成科學態度，也可以在真實的場景中幫助他們對社會問題進行更全面的思考，培養社會責任感?？鐚W科實踐活動最終展示成果的形式可以是多樣的。例如，呼吸運動模型制作完成后，小組成員充分討論，為自己的模型設計專屬的標識，選擇合適的宣傳形式，如微視頻、動圖、美篇等，并在班級微信群、QQ群等推送進行宣傳推廣。教師也要在學校搭建的展示平臺上進行展示和介紹。學生小組代表將制作出來的呼吸運動模型進行展示，說明已取得的成果、設計的獨到之處、遇到的困難等。同時，教師、同學、社區人員或相關領域的專家等對各小組的成果依據量規進行評價，評價過程主要圍繞完成性、價值性、效益性、創造性等維度展開。此外，多元評價主體通過全面客觀的評價，督促學生積極、主動、熱情地參與跨學科實踐活動，從而實現教學目標，促進學生核心素養的提升。

綜上，跨學科實踐不僅是“做”和技能的獲得，也包含著“學”及知識的深度理解，強調的是“做”與“學”的不可分割。在解決真實問題的學習實踐中，學生首先面對的是任務挑戰，他們需要思考完成任務或挑戰應明晰哪些原理知識，這樣學習知識的過程不再是孤立的，而是嵌入整個實踐活動過程之中。與此同時，活動全程進行多主體、多形式、多維度評價，實現了從“對學習的評價”向“為了學習的評價”的轉變，推動了跨學科實踐活動的實施，促進學生核心素養的全面發展。

五、若何：跨學科實踐活動的支持系統

跨學科實踐活動作為綜合性、實踐性和開放性兼具的課程新形態，在學生知識和能力構建、創造性地解決問題及智慧創新實踐中開辟了新路徑，同時也對學校和教師提出了新挑戰。與之相適應，跨學科實踐活動有效開展也需要多方面、全方位的支持和保障。

1.提升跨學科素養是關鍵?？鐚W科素養是指個體以批判性思維、創造能力、學會學習為核心的高階認知，以及溝通交流、合作能力、社會參與、跨文化理解等的社會性發展，是個體跨越、整合、超越多學科知識的素養和能力。長期以來的分科教學，使得大多數教師習慣于在單一學科范疇內開展認知分析，少有綜合多學科知識認識問題的思考取向，跨學科思維欠缺；對其他學科知識儲備不足，對學科特點及思維模式理解不深刻；整合各學科知識解決問題的能力和水平不佳等，這些都直接影響了跨學科實踐的高質量開展。因此，增強認知、轉變觀念，通過跨學科學習積累、聽課研討、參與實踐等途徑提升跨學科素養成為擺在廣大教師面前的重要課題。

2.組建研究共同體是基石。盡管跨學科實踐活動是由學生主導開展的學習活動，但仍需要高度依賴教師的教學準備和引導。無論在選題、設計還是實施上，都需要了解其他學科的學科知識和學科教學知識，如制作泡菜活動涉及亞硝酸鹽含量測定等化學知識，處理和分析數據需要數學知識；制作可調節的眼球結構模型涉及透鏡對光線的改變、成像原理等物理知識等。同時，跨學科實踐活動方式的多樣性、較長時間的周期性、活動過程中的生成性等，都呼喚教師合作交流、優勢互補、協調共進，組建學習共同體、研究共同體、成長共同體。

3.整合多方教育資源是保障?？鐚W科實踐的開展是一項系統性、整體性工作，僅靠課堂教學的有限時間，解決或完成設計、制作任務，具有一定的難度，勢必要在時間上將課上和課下相融通，空間上讓校內和校外相結合。這就需要教育行政部門的支持，需要社區、家庭的配合，需要專家的引領等。因此，應著力打通與高等院校、科研院所、企業社區聯系的通道，充分利用科技館、博物館、高校等跨界聚合資源和環境。通過整合教育資源，凝聚多方智慧，共同參與形成合力，建立協同機制，以推進跨學科實踐活動有序、有效、有力開展。

4.利用現代信息技術是基礎。數字化、多媒體互聯網和人工智能技術豐富了教學的手段與資源，為學生的學習和發展提供了必要的條件?？鐚W科實踐活動作為以學生為中心的項目式活動，可以采取線上與線下相結合的形式，讓學生適當運用移動終端與手機應用輔助解決問題，使用搜索引擎查找、篩選和甄別信息，借助電腦應用軟件記錄和管理活動過程，云端儲存積累過程性資料和資源，通過專業應用軟件制作數字化模型，使用應用軟件分析和處理數據等，吸引學生興趣，調動學習能動性，促進項目探究過程，而且改進學生學習探索方式、創新產品形式，提升學生適應未來需要的信息素養。

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