黄惠涛，丁奕然｜面向环境主题的生物学跨学科实践教学研究

摘 要：学科通力合作的环境教育，对于落实生物学跨学科实践教学具有重要意义。通过思辨研究与课例研究的方式，研究发现：环境主题具备实践解决现实环境问题、关联社会发展多元学科、生成超越学科本体思想等跨学科实践教学优势。在面向环境主题的生物学跨学科实践具体教学中，可结合生态学的DPSIR 模型，采取共情历史变迁、观测环境状态、溯源环境压力、探讨未来影响与构建响应机制等基本策略。研究不仅为面向环境主题的生物学跨学科实践提供了教学范例，同时也反思了环境主题下落实跨学科实践教学的关键要点。

关键词：环境教育；中学生物学；跨学科实践；DPSIR 模型

“加强课程综合”作为《义务教育课程方案（2022年版）》的基本育人原则，包含了学科内整合的大概念或任务群学习、跨学科联动的跨学科主题学习，以及超学科应用的综合课程学习等三个层面[1]。跨学科主题学习作为立足于解决学科问题，联动其他学科予以探究实践的重要学习方式，受到了教育工作者的广泛关注与积极实践。在义务教育生物学课程中，跨学科主题学习被单独列为“生物学与社会·跨学科实践”学习主题[2]。该内容虽然仅出现在初中生物学部分，但为了促进初高中教学的有效衔接，助力学生整体性解决现实生物学问题，也需要在高中生物学教学中予以尝试。与此同时，自1973年我国制定第一部环保法规《关于保护和改善环境的若干规定》（其中首提环境教育概念）以来，我国环境教育已然走过了从零散到系统的基本历程[3]。时值我国环境教育50 周年之际，研究者尝试论述面向环境主题的生物学跨学科实践教学的优势与基本策略。

一、面向环境主题的跨学科实践教学优势

（一）解决现实环境问题的实践探索

跨学科实践的落脚点为实践，即强调运用学科间的联通解决现实世界的问题。面向环境主题的生物学跨学科实践，在对实践的达成上具有如下的教学优势。一方面，此类教学采用的现实性环境问题让学生直面生存环境，能够让其考虑自身所处的环境状况，便于他们将自身角色带入，激发自身的学习兴趣，达成高投入的实践。另一方面，环境问题的解决过程通常需要学生通过资料查找、协商论证、调查监测以及工程设计等方式予以实践，从而丰富了实践形式的多样性。此外，面对现实环境问题的解决，学生在实践过程中难以一蹴而就，往往需要经历多次尝试，将普适性的生态学理论运用至实际情况中，并依据特殊情况进行调适修正，方能最终生成科学合理且全面的解决方案。经由这一实践的螺旋化上升过程，将有助于学生深化理论认知，并促进深层次实践。

（二）涉及科技社会发展的学科关联

跨学科实践的表征为学科间联动，其需要通过实践发现学科间的内在联系。而环境主题中的各类现实环境问题恰恰涉及多个学科的系统知识。详细说来，面向环境问题成因溯源及其科学治理方式的内部求索，既需要关联物理沉降、化学降解与地质条件等方面的学科知识，也更需要关联工程学与数学的相关知识进行探究，进而析出解决方案。同时，面向环境问题社会意义思考的外向延展，也必然会引导学生关联社会学、政治学与经济学的相关知识内容，为促进人类社会的永续发展思考环境保护与人类社会经济发展之间的辩证关系。此外，环境状态表述的文学话语、环境问题解决的设计学原理、环境修复呈现的美学意义等，也可在跨学科实践教学中予以渗透。可见，面向环境主题的跨学科实践教学将有助于教学环节延展出不同学科的知识，明晰它们之间的内在联系。正如生物学教育前辈朱正威先生所述，环境教育的实施必须强化各学科间的通力合作[4]。

（三）生成超越学科本体的系统思考

跨学科实践的目的不在于跨了多少学科、解决某几个具体综合问题，而在于透过实践发现学科之间的内在联系，生成超越学科本体的系统思考。而面向环境主题的教学内容恰恰可以通过环境问题现实危害、系统成因与解决方案的探究，不仅让学生理解生态系统能量流动、物质循环与信息传递的基本功能，感受到适应观、平衡观与系统论等学科基本思想；还让他们认识到环境问题是人类生存、社会进步、经济发展所必须面对的问题，在多元化的学科视角中体悟“合天人”的基本思想。这种超越学科本体的系统思考，正是由于现实环境问题的日益复杂，学生需要将不同学科的知识进行协同创新，不断反思科学、技术与社会之间的关系所致[5]。此外，环境主题类跨学科实践教学往往会提供给学生地方性的环境问题，或者让他们进行环保科普宣传或公益志愿服务。这是为了培养学生保护环境的态度，增强其为地方服务的社会责任意识，让他们在能动性、具身化的行动中生成超越学科本体的系统思考。

二、面向环境主题的跨学科实践教学策略

为了解决现实的环境问题，科学的环境修复或治理必然需要环境评估报告。环境评估报告能够让学生更加清楚环境问题的现实影响、具体成因以及决策生成的治理机制等。驱动力—压力—状态—影响—响应（Driving Force-Pressure-State-Impact-Response，DPSIR）的环境评估概念模型自1993 年提出以来，被广泛应用于生态评估、资源利用与环境修复决策等方面[6]。研究者以“天目湖的生物多样性评价”为例，依据DPSIR 模型进行了生物学跨学科实践教学的尝试，期望促进学生的整体性建构、系统化实践与真实性学习。

（一）共情历史变迁，构筑实践性学习境脉

教学过程：教师举例当地的几大著名风景旅游地，询问学生对哪些比较感兴趣。依据调查结果，学生最感兴趣的当地景点为天目湖。此时，教师先让同学们聊聊他们自身的游玩感受，询问他们感知到的天目湖整个景区的环境状况、旅游体验，并追问学生天目湖从何而来。紧接着，教师便展示“天目湖的前世今生”新闻宣传片，让学生根据新闻报道记录天目湖整体环境转变的关键时间节点，并让他们分析转述背后的各种驱动因素。之后，教师提出整体性的探究实践问题“能否完成天目湖的生物多样性的评估报告”，并让学生自己分成小组讨论完成天目湖生物多样性评估报告的哪一部分。最后，教师通过引导学生，将各个小组的任务顺序确定为天目湖物种现实状态考察、环境压力调研、生存环境影响分析与现有生物保护响应措施探讨，便于进行后续的实践探索。

设计意图：境脉是一种情境设置脉络化的“学习线索”。它既强调学习者在所处情境中，对学习主题的感知、体验和内化过程，也要求学习者需要借助情境去外部环境中互动、交流与应用，不断丰富和发展自我认知。上述教学过程并未直接将跨学科实践任务抛出，而是依据学生已有的地方生活经验，选择其感兴趣的话题，勾连了学习个体的先验境脉。而新闻宣传片的介入则是对接了学习环境的资源境脉、学习资料的文化境脉，让学生在共情化的历史溯源中品悟DPSIR 的驱动力要素[7]。之后抛出整个跨学科主题学习活动的整体任务时，教师并未将自己的任务分解强加代替，而是在充分考虑学生情趣异质性的同时，构筑了以生物多样性评估为指向的实践性任务，以便让他们顺着该任务的探究实践沿波探源，生成评估报告。

（二）观测现实状态，生成多学科交叉意识

教学过程：在观测物种现实状态时，教师先让学生自主商议需要调查哪些指标，再给他们提供科技文献，提示其可以对天目湖中养殖鱼类、栽培植物的多样性进行调查，并让他们调查该区域受威胁物种状况以及重点保护物种的种群动态等[8]。以上的任务鼓励学生从不同角度，采用不同方法进行尝试解决。就养殖鱼类与栽培植物的种群数量调查而言，学生会分别运用所学的标志重补法与样方法进行实地测算；天目湖植物种类的调查则可借助文献中的GIS 测绘或地方环保部门的记录资料查阅完成；养殖鱼类的调查可利用文献中的水声学法查阅搜集，或从渔业部门寻找资料完成。之后，便让学生依据上述观测的现实状态，绘制一张天目湖生物多样性地图，并说明地图应完成对面积标注、生境质量描绘以及物种种类与数量的描述。最后，便让学生进行地图制作的组内互评，并说出同伴制作地图的可借鉴之处与不足之处。

设计意图：关于生物多样性需要观测哪些指标，学生的设想并不可能详尽。教师应依据现有的科学文献给予学生一定的引导，让其在了解生物多样性评估指标的同时，感受到科学共同体的研究范式。此处的观测调查过程，既帮助学生学会运用生物学所学知识，也能够让他们从不同学科视角进行科学探究的深度思考，生成多学科交叉意识。如GIS 测绘的植物种类分析关联了地理学与数学的相关知识，而水声学法的资料查找则让学生从物理学视角解决问题。这在让学生感受现代科技日新月异的同时，也凸显了科学技术为社会生产而服务的基本理念。生物多样性地图的绘制则是以表现性评价的方式，充分展示学生的学习过程。这不仅能够让教师了解学生的学习状况，同时将工程学模型、美学绘图等跨学科知识融入其中，促进了学生对于现实世界的整体性认识以及对于环境主题复杂性的认知。

（三）溯源环境压力，培育循证式科学思维

教学过程：为了进一步溯源环境现状的影响因素，教师先让学生探索可能存在哪些环境压力因素，再引导学生依据生物多样性评估的文献，溯源环境压力指标。如湖泊水体的富营养化程度、外来入侵物种的种类及数量、主要污染物排放情况等[9]。紧接着，教师便让学生分成不同小组对上述感兴趣的问题进行调查。学生可以通过对现实的观察、资料查阅的推理以及实验探究的证明等多种循证形式进行溯源。如在湖泊水体富营养化程度的调查上，可以通过文献资料查找N、P 量的二手推理，也可以借助水体透明度、环境指示生物的观察测定，还可以通过自主实验测定总N、总P 量等方式。整个环境压力的溯源过程，教师会从旁提点学生依据经济、便利与安全的原则适当选择一两种方式进行实践探索。当学生完成相关指标的溯源后，则让其依据“展示资料或实验证据——展示推理分析过程——得出现存环境压力”的模板，陈述观点并进行短文写作。

设计意图：上述跨学科实践的教学引导过程，从环境现状出发让学生先自主推理可能的环境压力来源，再由教师提供补充评估报告的相关指标，一定程度上培养了学生的归纳总结与分析推理能力。针对不同问题的实践探索，学生需要采取不同方式溯源环境压力，如查阅资料、分析数据、开展实验等。此处不仅渗透了循证化的科学思维，也让学生在综合运用发现式探究、推理式探究与实验式探究等方式的时候，深化了他们对生物学各类程序性知识的理解。教师基于经济、便利与安全性原则的提醒，既涵育了学生比较分析的科学思维，也让其深入理解了科学研究的基本原则，走进了真实的科研世界。而后结构化的科学写作，一方面显性展示了学生的学习成果，为其植入了科学论证的思考过程；另一方面也借由公开的交流展示，促进学生对环境主题的系统化认识。

（四）探讨未来影响，构建系统化演变图示

教学过程：面向环境主题的生物学跨学科实践教学应让学生基于自身或他人已有的知识经验，探讨环境压力可能带来的影响。教师首先让学生根据能量流动、物质循环与信息传递等生态系统基本功能以及抵抗力稳定性与恢复力稳定性的概念，推演环境压力造成的未来影响。之后，让学生们依据自己的观点展开组内商讨，并完成从环境压力影响下一系列变化的生态系统演变图示。教师此时会提示学生生物多样性评估报告的影响要素包括哪些，如碳储量与生态系统生产力、养殖鱼类或栽培植物的生物量和年净增量以及相关生物资源产品开发等[8]。在系统化演变图示的绘制与展示时，让学生按照“压力——现状——潜在的未来影响”这一逻辑线索进行绘制。如外来入侵物种的环境压力将可能影响本地物种的生存，进而可能导致遗传多样性丧失，从而降低养殖鱼类或栽培植物的丰富度，造成抵抗力稳定性下降。

设计意图：环境压力所造成的影响有些已在现实环境中出现，也有些是未来的潜在影响。通过上述过程探讨其对未来的影响，能够让学生更好地理解科学规律运用的预测或决策功能，从而提升他们对于科学事业本质的认同感。而系统化演变图示的构建，则是让学生在已然明晰环境压力的情况下，预知大致影响范围进行逻辑推演。这不仅有助于学生运用所学知识体系或学科观念进行深入思考，也培养了他们的收敛性与系统性思维。而可视化的图示表征不仅可以清晰反映学生的逻辑思考过程，而且可以让学习者更为投入、专注，将复杂的思考以简练的形式进行意义共享。

（五）构建响应机制，促进综合性社会实践

教学过程：为了解决上述发现的现实影响或潜在影响，教师引导学生构建减轻环境压力、改变环境驱动力的响应机制。然而，学生此时较为关注之前探究过的各类要素，往往会忽略生物多样性评价报告里面的一些外围响应要素，如公众意识与参与、环境影响评价的有效性以及相关资金的投入等。此时，教师引导学生回顾生物多样性评估报告的响应机制包括哪些维度，让他们完成一份保护天目湖生物多样性的响应机制方案。对于方案的评价则组织模拟政协，筛选出优质方案，并积极报送相关主管部门。此外，教师还设置了一系列面向全体学生的综合性社会实践活动。如开展“爱护天目湖生态环境”的志愿服务活动，让学生进行净水浮岛的制作；组织学生宣讲天目湖的环保事项并制作公益海报等。

设计意图：保护天目湖生物多样性响应机制方案的设计，不仅让学生进一步从现实环境问题解决以及永续发展的角度回顾了整个环境主题；也作为一种终结性评价考量学生的科学思维与生态素养。模拟政协评比后的优质方案报送也给学生建立了地域服务的渠道，进一步增强了他们的社会责任意识。面向环境主题的生物学跨学科实践不仅需要引导学生思考环境问题的现实状况、驱动因素，设计响应机制；也需要鼓励学生通过实际行动来解决环境问题，促进他们环保态度和意识的终身发展。而上述设置的综合性社会实践活动，一方面能够让全体学生依据自身兴趣参与其中，投身社会实践；另一方面可让学生个体通过自身的具身化劳动，实现环保态度意识的终身发展，并力所能及地服务地方，培植了其乡土根基。

三、面向环境主题的跨学科实践教学反思

（一）以地方性的环境问题激发实践热情

环境问题虽然有很多全球性的问题，但也存在着很多地方性的环境问题。我国幅员辽阔，各个地区的环境问题也各不相同。地方性的环境问题往往更能够让学生感同身受，激发他们探究实践的热情。地方性的环境问题大多是学生身边的问题，学生能够切身感受到环境污染对人们生活造成的影响。这一定比书本上的文字更加直观，更能够引起他们的共鸣。因此，在开展面向环境主题的跨学科实践教学中，一定要挖掘学生熟悉的家乡环境问题，教师可以通过对学生进行调查问卷、访谈等活动，了解学生感兴趣的环境现象、身边存在的环境问题。之后，再让学生带着这些地方性的环境问题走进大自然、走进社会、走进社区，让学生在发现问题、解决问题的过程中，提升科学探究能力，改善科学思维，增强环境保护意识。

（二）以启发性的问题解决助力学科联动

新的教育社会契约中，课程应由丰富的通识性知识构成，并具有生态性、跨文化性与跨学科性[10]。由于现实环境问题的综合性与复杂性，面向此类主题的跨学科实践教学，旨在让学生学会运用多学科知识，将学习成果用于解决环境问题。因此，教师要有意识地将各学科相关概念进行整合，通过一个个提点式或耐人寻味的问题，启发学生的思考，让他们在解决实际问题的过程中发现各学科之间的关联。然而，此点的达成对教师提出了很高要求。具体而言，教师在跨学科教学前应充分了解各学科的基础知识、专业知识、发展趋势以及各学科之间的关系等，并将各学科所学知识有效地融入实践活动中。此外，在实践活动开展之前，教师要为学生提供充分的前期准备，包括指导学生阅读相关书籍、查找相关文献资料、观看相关视频等。

（三）以开放性的任务设置实现个性发展

在跨学科实践教学中，设置开放性的任务可以让学生在思考和完成任务的过程中，提升综合运用所学知识的能力。学生在进行开放性任务设计时，会面临多种困难，如能否在规定时间内完成任务、能否根据需要修改方案、是否需要借助他人的帮助等。这些对于缺乏学科背景知识和动手实践能力的学生来说，可能会出现一些难点。然而，开放性的任务给予了学生自主分解任务、选择自身感兴趣任务以及合作解决任务的可能性，从而助力学生的个性化发展。因此，在面向环境主题的跨学科实践教学中，教师应有意识地为学生创设一种开放、多元、多样的学习环境和学习任务，帮助学生养成多角度、多层次思考问题的习惯。

参考文献：

[1]教育部.义务教育课程方案（2022 年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022：5.

[2]丁奕然，李雁冰.《义务教育生物学课程标准（2022 年版）》解读与教学建议[J].天津师范大学学报（基础教育版），2022，23（3）：7.

[3]王忠祥，谢世诚.中国环境教育四十年发展历程考察[J].广西社会科学，2013（10）：184.

[4]丁奕然.朱正威的环境教育思想梳理及其现实启示[J].中小学班主任，2023（8）：21.

[5]马永红，张晓会.跨学科的内涵、机理及衍变路径[J].清华大学教育研究，2023，44（1）：30.

[6]OECD.OECD Core Set of Indicators for Environmental Performance Reviews：A Synthesis Report by the Group on the State of the Environment[R].Paris：Organisation for E-conomic Cooperation and Development，1993.

[7]周坤亿，杨淑晴，罗艺方，等.永续发展教育架构下STREAM跨领域教育之探究[J].课程与教学季刊，2022，25（2）：87.

[8]李果，吴晓莆，罗遵兰，等.构建我国生物多样性评价的指标体系[J].生物多样性，2011，19（5）：497.

[9]SONG X Q，FROSTELL B.The DPSIR Framework and a Pressure-oriented Water Quality Monitoring Approach to Ecological River Restoration[J].Water，2012，4（3）：670.

[10]UNESCO.Reimaging Our Future Together：A New Social Contract for Education[M].Paris：UNESCO，2021：4.

Research on Interdisciplinary Practical Teaching of Biology for Environmental Theme

HUANG Huitao,DING Yiran

Abstract：Environmental education emphasizes the cooperation of disciplines.It is of great significance for the implementation of interdisciplinary practice teaching in biology.Through the way of speculative research and case study, the research and development of the theme of environment has the advantages of interdisciplinary practice teaching such as solving practical environmental problems in practice, developing multiple disciplines in association with society, and generating the idea of transcend the discipline ontology.The DPSIR model can be combined with the basic strategies of empathy for historical changes, observation of environmental status, traceability of environmental pressure, discussion of future impacts and construction of response mechanisms in the study of interdisciplinary practical teaching of biology oriented to environmental topics.This study not only provides a teaching model for interdisciplinary practice of biology oriented to environmental subjects,but also reflects on the key points of implementing interdisciplinary practice teaching.

Key words：environmental education;middle school biology;interdisciplinary practice;DPSIR model

中图分类号：G633.91

文献标识码：A

文章编号：1009-7228（2023）05-0040-05

DOI：10.16826/j.cnki.1009-7228.2023.05.007

引用格式：黄惠涛，丁奕然.面向环境主题的生物学跨学科实践教学研究[J].天津师范大学学报（基础教育版），2023，24（5）：40.

收稿日期：2023-06-20

作者简介：黄惠涛，江苏省前黄高级中学高级教师；丁奕然（通讯作者），东北师范大学（吉林长春130024）教育学部博士研究生。

基金项目：2022 年度教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目“‘双减’背景下基础教育课堂形态与高质量发展研究”（22JZD047）；江苏省教育科学“十三五”规划2020 年度课题“基于核心素养提升的普通高中跨学科主题学习研究”（B-b/2020/02/12）。