邢菊芳

(西安交通大學(xué)蘇州附屬初級(jí)中學(xué) 江蘇蘇州 215021)

2022 年,教育部頒布了義務(wù)教育各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn),首次提出了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí),并明確規(guī)定每學(xué)科跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的課時(shí)約占總課時(shí)的10%,這充分體現(xiàn)了課程綜合和課程協(xié)同育人的教育理念。 其中《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022 年版)》(以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)提出了“教學(xué)過程重實(shí)踐”這一課程理念,實(shí)踐就包括了實(shí)驗(yàn)、探究和跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng),跨學(xué)科實(shí)踐作為實(shí)踐的一部分,在初中生物學(xué)教學(xué)中有著極其重要的作用。

1 基于跨學(xué)科實(shí)踐的初中生物學(xué)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

跨學(xué)科實(shí)踐作為初中生物學(xué)的課程內(nèi)容之一,它的實(shí)施是為了達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)。因此,教師需要基于學(xué)生核心素養(yǎng)的提升,從學(xué)習(xí)主題的確定、學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定、學(xué)習(xí)任務(wù)的安排和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的確立等環(huán)節(jié)精心設(shè)計(jì)并有效開展教學(xué)。

1.1 確定實(shí)踐主題

通過對(duì)跨學(xué)科主題的大概念分析得出,發(fā)現(xiàn)真情境、跨學(xué)科和問題解決是跨學(xué)科實(shí)踐的關(guān)鍵詞。 因此,教師在選擇主題時(shí)一般要考慮以下幾點(diǎn):①選擇具有跨學(xué)科內(nèi)容的主題,這是進(jìn)行跨學(xué)科實(shí)踐的基礎(chǔ)。 ②選擇來源于真實(shí)生活情境的問題,這是開展跨學(xué)科實(shí)踐的方式。 ③選擇具有問題解決的主題,這是跨學(xué)科實(shí)踐的主任務(wù)。 蘇科版教材《生物學(xué)·七年級(jí)·下冊(cè)》第十章第一節(jié)“水中的動(dòng)物”中,圍繞“魚類如何適應(yīng)水中生活”這一問題展開探究,涉及到生物學(xué)、物理和化學(xué)學(xué)科的內(nèi)容,見表1。 同時(shí),由于學(xué)生對(duì)于鮮活的生命有著極大的探究欲望,因此,本節(jié)內(nèi)容是開展跨學(xué)科實(shí)踐的良好素材。

表1 探究魚類適應(yīng)水中生活的跨學(xué)科內(nèi)容表

1.2 明晰學(xué)習(xí)目標(biāo)

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的總目標(biāo)是提升學(xué)生核心素養(yǎng),在每個(gè)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中,教師可以結(jié)合本學(xué)習(xí)主題,制定本實(shí)踐核心素養(yǎng)培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)。 經(jīng)過對(duì)教材與《課程標(biāo)準(zhǔn)》的研究,本主題的學(xué)習(xí)目標(biāo)制定如下:①通過觀察與分析魚鰓的結(jié)構(gòu)和探究魚類適應(yīng)水中生活的特征形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。②通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和模擬實(shí)驗(yàn)的開展等活動(dòng)提升科學(xué)思維。 ③通過實(shí)驗(yàn)和模型制作等活動(dòng)提升探究實(shí)踐的能力。

1.3 提出評(píng)價(jià)要求

《課程標(biāo)準(zhǔn)》的評(píng)價(jià)建議中指出,教師應(yīng)通過跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)評(píng)價(jià)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展,著力考查學(xué)生的工程思維能力、批判性思維能力、創(chuàng)新意識(shí)和綜合運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)與技能解決實(shí)際問題的能力。 教師根據(jù)本實(shí)踐主題,對(duì)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的建議進(jìn)行細(xì)化,制定了以下評(píng)價(jià)要求:①通過觀察生物學(xué)現(xiàn)象提出問題的能力。 ②根據(jù)問題設(shè)計(jì)與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的能力。③小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作能力、模型制作和展示能力以及運(yùn)用關(guān)聯(lián)學(xué)科知識(shí)解決問題的能力。

1.4 安排學(xué)習(xí)任務(wù)

安排學(xué)習(xí)任務(wù)是跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)開展的重要步驟,在此環(huán)節(jié),教師將本實(shí)踐的主題任務(wù)分解成多個(gè)任務(wù),并將活動(dòng)納入到學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和流程中,如圖1 所示。 教師在實(shí)施過程中有序地開展和推進(jìn)教學(xué),幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科實(shí)踐的深度學(xué)習(xí)。

1.5 展開學(xué)習(xí)過程

在初中生物學(xué)課堂中,探究鯽魚運(yùn)動(dòng)和感知器官是常規(guī)活動(dòng),除此以外,教師還展開了多個(gè)跨學(xué)科內(nèi)容的實(shí)踐活動(dòng)。

在活動(dòng)一觀察鯽魚的外形方面,教師設(shè)計(jì)了探究鯽魚體形的作用的環(huán)節(jié)。 學(xué)生用線的一端固定相同質(zhì)量但形態(tài)不同的胡蘿卜條,線的另一端掛上相同質(zhì)量的砝碼,將胡蘿卜條放于水槽中,將砝碼放于水槽外,學(xué)生捏住胡蘿卜條并同時(shí)放手,觀察其在水中運(yùn)動(dòng)的速度(圖2)。 通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生直觀地感受到鯽魚體形有利于其在水中的運(yùn)動(dòng),同時(shí),學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)中阻力的影響因素原理加以解釋,實(shí)現(xiàn)學(xué)科的融合。

圖2 探究不同體形物體在水中所受阻力的實(shí)驗(yàn)裝置圖

在活動(dòng)二研究鯽魚如何實(shí)現(xiàn)沉浮時(shí),學(xué)生用自制的鯽魚模型(圖3)來完成,模型中的透明熱水袋模擬魚體,石頭模擬內(nèi)臟器官,氣球模擬魚鰾,模擬魚懸浮在水中時(shí),學(xué)生用打氣筒向魚鰾內(nèi)注入氣體,觀察到魚體上浮;放出魚鰾內(nèi)氣體,則魚體下沉。 學(xué)生結(jié)合物理中的阿基米德原理,即物體在水中排開液體的體積越大,所受浮力越大,解釋了魚類實(shí)現(xiàn)浮沉的原理。

圖3 自制鯽魚模型

在活動(dòng)三探究鯽魚如何呼吸中,由于鰓中水流的氣體變化微觀不可見,因此,學(xué)生并不能真正理解鰓的功能,這是本主題的難點(diǎn)。 于是,教師讓學(xué)生通過觀察感知魚口與鰓開閉的現(xiàn)象分析與提出水流通過鰓部的順序、鰓如何進(jìn)行呼吸等問題,再讓學(xué)生通過設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)等方式解決問題,最后要求學(xué)生制作模型,提升學(xué)生的探究實(shí)踐能力(圖4)。 在整個(gè)活動(dòng)中,學(xué)生通過多次觀察—質(zhì)疑—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的循環(huán),結(jié)合物理中氣體的擴(kuò)散原理,自主揭秘鯽魚的呼吸,最后運(yùn)用生物學(xué)、物理和工程學(xué)知識(shí),以及結(jié)構(gòu)與功能的跨學(xué)科概念,選擇合適的材料完成模型制作。

圖4 探究鯽魚呼吸活動(dòng)的流程圖

課后,學(xué)生通過請(qǐng)教化學(xué)老師和查閱資料的方式掌握了碘量法或氧氣傳感器測(cè)定水中含氧量的方法,并對(duì)不同的水體進(jìn)行了含氧量的測(cè)定。 學(xué)生借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)深入理解環(huán)境對(duì)魚類生活的影響,并嘗試尋找使水體增氧的方法。

1.6 滲透評(píng)價(jià)小結(jié)

評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)過程與質(zhì)量的有效監(jiān)控,是影響跨學(xué)科實(shí)踐開展的重要因素。 與傳統(tǒng)教學(xué)的評(píng)價(jià)不同,跨學(xué)科實(shí)踐的評(píng)價(jià)要兼顧對(duì)學(xué)生的過程性表現(xiàn)和作品的評(píng)價(jià),一般沒有固定的模式,具有開放性和多元性。 在本實(shí)踐活動(dòng)中,學(xué)生綜合運(yùn)用多知識(shí)和技能完成的模型是評(píng)價(jià)重點(diǎn),學(xué)生與教師從科學(xué)性、完整性和有效性三方面對(duì)各組的作品進(jìn)行評(píng)價(jià),見表2。 同時(shí),整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)也滲透著對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、操作能力和小組交流合作能力等的評(píng)價(jià)。

表2 模型制作評(píng)價(jià)表

2 基于跨學(xué)科實(shí)踐的初中生物學(xué)教學(xué)反思

跨學(xué)科實(shí)踐是教與學(xué)的一種新方式,是《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的亮點(diǎn),但由于其在實(shí)踐過程中自由度大、教師缺乏足夠的跨學(xué)科實(shí)踐能力等因素,因此,其也是《課程標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施中的難點(diǎn)。

2.1 研讀各科《課程標(biāo)準(zhǔn)》,尋找跨學(xué)科實(shí)踐的主題

選擇什么樣的內(nèi)容作為跨學(xué)科實(shí)踐的主題,這是許多教師的困惑。 根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求,從課時(shí)安排來看,初一和初二生物學(xué)科每學(xué)期分別約有6 和4 課時(shí)來開展跨學(xué)科實(shí)踐,因此,在進(jìn)行新課教學(xué)時(shí),教師可以有意識(shí)地用跨學(xué)科實(shí)踐的框架加以設(shè)計(jì)或指導(dǎo)。本案例中,教師從生物學(xué)的重要概念入手,橫向分析生物學(xué)與其他學(xué)科間的交叉滲透內(nèi)容,在新課中開展了適合于課堂的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)。 教師也可以研讀各學(xué)科《課程標(biāo)準(zhǔn)》,尋找生物學(xué)學(xué)習(xí)主題與其他學(xué)科的聯(lián)系,如生物學(xué)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“植物的多樣性”學(xué)習(xí)主題下的藻類植物與化學(xué)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中跨學(xué)科實(shí)踐“海洋資源的綜合利用”的關(guān)聯(lián),“人體生理與健康”主題下“眼的結(jié)構(gòu)與科學(xué)用眼”與物理的“用可變焦距的眼睛模型,演示并說明近視眼、近視眼看不清物體的原因”的關(guān)聯(lián),“生物與環(huán)境”主題下的“人類與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系”與藝術(shù)的“營(yíng)造環(huán)境”的關(guān)聯(lián),等等。 教師可以將這類密切相關(guān)的內(nèi)容整合,進(jìn)行創(chuàng)新性的跨學(xué)科實(shí)踐設(shè)計(jì)與實(shí)施。

2.2 聯(lián)動(dòng)其他教師,增加跨學(xué)科知識(shí)的理解

初中生物學(xué)教師跨學(xué)科實(shí)踐能力的欠缺還表現(xiàn)在對(duì)跨學(xué)科知識(shí)的理解不足,因此,教師在開展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)時(shí),需要與其他學(xué)科教師合作,解決自己與學(xué)生在其他學(xué)科知識(shí)方面的困惑,才能更好地完成學(xué)科間的融合和實(shí)踐。 例如,在制作魚鰾模型的過程中,教師首次用礦泉水瓶和氣球模擬了鯽魚的魚體和鰾,結(jié)果發(fā)現(xiàn)向鰾內(nèi)充入氣體后,魚體在水中的位置基本不變,教師請(qǐng)教物理教師后得知:礦泉水瓶體積不變,浮力也不變。 于是,教師尋找了可變形的透明熱水袋代替礦泉水瓶,并畫上黑線指示水面位置,充氣和放氣后可以清晰地看到現(xiàn)象。 而漂浮在水面的鯽魚模型與鯽魚懸浮在水中的真實(shí)情況又不符合,教師通過向熱水袋內(nèi)裝入適量的石塊解決了該問題。在物理教師的幫助下,教師通過一次次的修改,使模型更加科學(xué)。

2.3 轉(zhuǎn)變?cè)u(píng)價(jià)理念,提升跨學(xué)科評(píng)價(jià)的效度

生物學(xué)《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出跨學(xué)科實(shí)踐關(guān)注的是學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展,而素養(yǎng)又無法進(jìn)行量化,這給跨學(xué)科實(shí)踐的評(píng)價(jià)帶來了一定的難度。 因此,教師需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)理念,按照《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求堅(jiān)持以過程性評(píng)價(jià)為主,關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,從方案設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作、物化成果和項(xiàng)目報(bào)告等方面入手,設(shè)計(jì)方案評(píng)比、操作能手和模型展示等多元評(píng)價(jià)形式來進(jìn)行,同時(shí)采用學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)的方式,多維度地評(píng)價(jià)學(xué)生在跨學(xué)科實(shí)踐過程中核心素養(yǎng)的發(fā)展。 考慮到課堂中教師無法關(guān)注到每一位學(xué)生,教師可以以個(gè)人或小組為單位,將過程性行為細(xì)化并設(shè)計(jì)記錄表。 例如,教師可以從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性、可行性、便捷性,操作的規(guī)范性、有效性和材料的處理等方面記錄并賦分,一方面幫助學(xué)生進(jìn)行反思和改進(jìn),另一方面可以全面了解每一位學(xué)生的表現(xiàn)與發(fā)展,用評(píng)價(jià)促進(jìn)更好的學(xué)與教。

總之,基于跨學(xué)科實(shí)踐的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)有了更多的主動(dòng)性,使生物學(xué)課堂有了更多的綜合性和延展性,是發(fā)揮學(xué)科育人價(jià)值的重要方式。 但是,跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的開展對(duì)教師來說也是一項(xiàng)挑戰(zhàn),從選題到設(shè)計(jì)再到開展的過程是一個(gè)從無到有的過程,教師需要轉(zhuǎn)變理念,在研究中實(shí)踐,在實(shí)踐中反思,在反思中進(jìn)步。