专题导读
2024年6月，《中国科技教育》推出了“跨学科概念视角下的科学教学”专题系列文章，帮助一线教师以跨学科概念的视角深入认识科学教学。后续，小编将通过10期微信稿分享该专题4篇文章的详细内容。
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专题：跨学科概念视角下的科学教学
/ NEWS TODAY
《跨学科概念引领下的科学教学》
《基于跨学科概念“系统与模型”的技术与工程领域教学初探》
《基于跨学科概念的“拆客空间”项目实践研究》
《基于跨学科概念的科学与劳动实践——“乐山农场”跨学科项目实践研究》
专题文章《跨学科概念引领下的科学教学》为我们厘清了跨学科教学中的三个基本问题：为什么要开展跨学科教学？跨学科概念有哪些？跨学科概念如何引领科学教学？
前两期微信《跨学科概念引领下的科学教学：为什么要开展跨学科教学》《跨学科概念引领下的科学教学：跨学科概念有哪些？》（点击文字可跳转链接），我们充分认识到开展跨学科教学的重要意义，也明确了跨学科概念的基本内容。那么，在教学实践中，如何利用跨学科概念指导教学呢？这可能也是大家最困惑的问题。
本期微信，小编就带您走进最后这个问题：跨学科概念如何引领科学教学？
《跨学科概念引领下的科学教学》
跨学科概念如何引领科学教学？
通过持续的科学学习，学生将围绕学科核心概念（如图1所示）经历有进阶的、循序渐进的学习过程，并逐步构建其对跨学科概念的理解。根据《义务教育科学课程标准》（2022年版），表1中给出在这样的学习过程中能与每个学科核心概念有效衔接的跨学科概念，指向跨学科概念建构的教学活动将更好地促进学生理解学科核心概念，并进而奠定理解更深层次概念与跨学科概念的基础。
图1《义务教育科学课程标准》（2022年版）的课程内容结构
学科核心概念 | 跨学科概念 | |||
物质与能量 | 结构与功能 | 系统与模型 | 稳定与变化 | |
物质的结构与性质 | √ | √ | √ | √ |
物质的变化与化学反应 | √ | √ | ||
物质的运动与相互作用 | √ | |||
能的转化与能量守恒 | √ | √ | ||
生命系统的构成层次 | √ | √ | ||
生物体的稳态与调节 | √ | √ | ||
生物与环境的相互关系 | √ | √ | √ | |
生命的延续与进化 | √ | √ | ||
宇宙中的地球 | √ | √ | √ | |
地球系统 | √ | √ | ||
人类活动与环境 | √ | √ | ||
技术、工程与社会 | √ | √ | √ | √ |
工程设计与物化 | √ | √ | √ | √ |
可见，在基础教育阶段，对跨学科概念的理解并非学生直接探究和实践的结果。因此，“引领”意味着将跨学科概念隐含于教与学的过程中，让其所体现的自然发展规律和学科关联性逐步渗透在学生的思考和实践中，让学生逐渐深入地体会和认同，并不知觉的运用跨学科概念来思考问题、明确解决问题的方向，这将有助于学生在科学观念、科学思维层面上的发展与进步，在科学教育中必然有其重要的意义和作用。以下结合具体实例和本期专题的几篇实践文章，谈一谈如何跨学科概念如何引领科学教学。
在制定教育目标时考虑跨学科概念
教育目标对于教学活动的重要性不言而喻，但在制定教学目标时直接落脚于跨学科概念的情况却是非常少。有一点原因在于跨学科概念是更为抽象的、跨越学科界限的，其形成也需要经过较长的时间，或者说在学生高中毕业之前都未必能完全理解跨学科概念，更不要期望在一个具体的教学活动中达成对跨学科概念的理解。但这并不意味着在制定教学目标时可以完全不考虑跨学科概念，有意识的将跨学科概念与教学目标相衔接，能从更深的视角理解教学目标的意义。
如《义务教育科学课程标准》（2022年版）的附录3教学案例中，有一个题为“设计制作一座桥”的案例。这是面个向小学高年级学生的、技术与工程领域的学习内容，从该案例的教学目标（表2）中不难看出在设计和制作桥梁的背后是“系统与模型”和“结构与功能”两个跨学科概念的支撑，这也使得在教学时教师不仅要关注学生对桥梁的理解，更要关注学生是否能从系统、结构的层面分析桥梁，在模型的设计和制作时也要关注学生是否考虑系统、是否考虑结构与功能的关系，从而拓展了学习内容的深度。
表2：案例“设计制作一座桥”的教学目标
核心素养维度 | 教学目标 |
科学观念 | 初步认识到设计方案受多个因素的影响，需要对设计方案进行可行性和合理性分析；认识到制作模型式历经评估验收、发现不足并进行反复改进的过程。 |
科学思维 | 分析、比较提供的材料和工具，基于“结构与功能”等跨学科概念，通过发散思维，提出多种结构模型并交流。 |
探究实践 | 初步掌握工程实践的过程，具备初步使用工具、制作实物模型的能力。 |
态度责任 | 体会展示设计作品的喜悦感和成就感，形成尊重他人、认真倾听、敢于发表意见的品质。 |
在设计教学活动时指向跨学科概念
教学目标中的“指向”如果在教学内容和活动设计上不能有所渗透，那无疑是空中楼阁，削弱了跨学科概念的支撑作用。在设计教学活动时，无论是学生前概念的调查和凸显，还是学生活动材料和学习单的设计，都可以“指向”跨学科概念，这样才能在激发学生认知冲突和解决实际问题的过程中凸显出结构、系统、物质、能量的要素，才能让跨学科概念成为活动设计的出发点和脚手架。
在本专题《制作电动小车》的案例中，作者将小车视为一个系统，设计和制作小车的过程仅仅围绕“系统与模型”的概念来展开。在工程任务中使用模型来分析和结构系统结构，以具体的、可视化的概念模型、数学模型和实物模型展示功能、预测数据、查看可能发生的问题，并针对测试中的问题反思模型，需求最优的解决方案。这样的时间过程使得学生对系统有了充分的理解，掌握了使用模型的方法，从而加深了学生对“系统与模型”“结构与功能”等跨学科概念的理解。（具体案例内容，详见第4-6期微信）
在开展教学实践时使用跨学科概念
除了在教学设计中考虑跨学科概念的引领作用，在开展教学实践时，面对学生的探究过程、以及所产生的问题和想法，教师在引导学生思考和推进教学活动的过程中，在跨学科概念的引领下为学生提供实践内容和方向的扶持，促进科学探究与工程实践的深化。
在本专题“拆客空间”的案例中采用了“拆——研——创”三个核心环节，每个环节都得到跨学科概念的支撑。“拆”的环节中，学生运用各种工具将物品拆开，运用系统的概念将所有零件进行归类和说明，不仅了解了物品的结构，解读了结构与功能的关系，还对物品的整体结构有了完整的认识；“研”的环节中学生研究复杂的系统，将其解构为各个子系统分别研究，了解这个系统和结构的作用，了解他们协同工作的机制；“创”的环节是学生自创模型的反复迭代和内化迁移的过程，学生们要将在拆和研环节中学习的内容迁移到新的模型上，通过任务的完成，更深层次的体会跨学科概念的内涵与意义。（具体案例内容，详见第7、8期微信）
在开展科技教育项目时运用跨学科概念
中小学科技教育是一个形式多样、内容丰富的整体，在校本课程、科技社团、科技活动中常常需要选取有意义的科技教育项目开展建设，然而项目的选题和顶层的设计的难度却不容小觑，往往成为学校科技教育中的难题。跨学科概念是上位的抽象概念，它涵盖了各个领域。从跨学科概念的视角剖析一个科技教育项目，相当于自上而下深挖项目的本质，是解决科技教育项目选题和定位问题的有效方法之一。
本专题的“乐山农场”案例就是一个将科学教育与劳动教育融合的小学科技教育项目，该项目从场域的建设、项目目标的制定、项目活动历程的设计、到分年段实践活动内容的选取，各项工作都融入了对跨学科概念的思考，虽然跨学科概念并不表现在活动主题和真实问题的表面，但每个主题和问题所涉及内容和目标的分析都离不开核心概念和跨学科概念，这也使得项目的整体规划有了主心骨，增强了学生对项目的信息和持续发展的动力。（具体案例内容，详见第9、10期微信）
小 结
跨学科概念是从不同学科领域提炼、抽象出来的共同概念，是在多个学科或领域中反复出现的一些重要概念，它们超越了学科界限，在现象阐述、理论研究等过程中发挥着重要的作用。随着科技的发展，人类面临的问题越来越复杂、越来越综合。当人们试图提出、回答或解决某些复杂问题时，涉及的层面和复杂程度也远远超过了某个单一学科的范围。跨学科构筑了一个更加综合的视角，拓展了人们的认知，提高了人类理解问题、提出问题和解决问题的能力。
在科学教育中强调跨学科概念，不仅体现了各学科领域之间的共通性，而且能使学生更好地把握科学的整体连贯性，通过跨学科概念学习促进对其他知识的理解，也更有助于实现不同学科间的知识迁移和应用。对于科学教育从业者而言，不仅要能理解和认同跨学科概念对科技教育的意义和作用，更需要在制定教学目标、开展教学实践、选取科教项目等各个方面善于运用跨学科概念，为中小学科技教育找到发展的指引和方向、夯实科技教育的基础、促进科技教育的可持续高质量发展。
内容来源：《中国科技教育》杂志2024年第6期《跨学科概念引领下的科学教学》，作者：杨健、叶兆宁。欢迎转载，转载请注明出处。
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