新課標視野下小學科學跨學科教學的理解與實踐

摘要 《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出：小學階段的科學教學需要設立跨學科學習活動，加強學科聯系和課程綜合性與實踐性。與其他學科相比，科學課程的學習本身就具有跨學科學習的特點，在實踐之前需要從素養、知識和價值等維度對其進行解讀以增強理解。從課程標準出發形成了跨“學科核心概念”、跨“內容領域”、跨“跨學科概念”、跨“科學”四種科學跨學科教學組織方式，并結合不同的教學與實踐方式形成有效的教學策略，為跨學科科學教學提供借鑒。

關? 鍵? 詞 小學科學 新課標 課程核心素養 跨學科科學教學 實踐探索

引用格式 史加祥.新課標視野下小學科學跨學科教學的理解與實踐[J].教學與管理，2022（29）：61-65.

2022年4月，《義務教育科學課程標準（2022年版）》（下稱《新課標》）正式發布，《新課標》明確了小學階段要設立跨學科主題學習活動，需要加強學科間的相互關聯，在課程實施中采用綜合化的學習方式。為增強實踐性，《新課標》還首次提出了跨學科概念，直指科學跨學科教學。基于《新課標》如何理解小學科學跨學科教學，科學跨學科教學如何設計與實施等問題需要在實踐中厘清與構建。

一、小學科學跨學科教學的多元理解

與其他學科相比，科學在義務教育階段采用了合、分的方式，小學階段的科學課程涉及生命科學、物質科學、地球與宇宙科學、技術與工程等多個領域，課程的學習本身就具有跨學科學習的特點，因此科學跨學科教學可以是兩個或多個課程領域內部的整合，也可以是其他學科與科學課程以有意義的方式進行關聯，兩種方式的目的都是為了增強和豐富科學課程的學習。

1.素養視角下的科學跨學科教學

《新課標》明確提出科學教學中需要設立跨學科的主題學習活動，加強課程的綜合性和實踐性，進而促進跨學科學習，《新課標》在明確13個學科核心概念的同時，提出了物質與能量、結構與功能、系統與模型、穩定與變化4個跨學科概念，要求圍繞學科核心概念和跨學科概念開展教學設計，創設真實的情境，引導學生通過探究和實踐學習，關注知識間的關聯，改變知識的碎片化教學，開展跨學科的綜合性學習，促進知識的整合與結構化，提升學生科學課程核心素養。

《新課標》將科學課程核心素養分解為科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面，是學生在面對復雜的、不確定的科學情境時，綜合運用在科學課堂學習中孕育與形成的結構化的科學知識與觀念、探究方法與能力、科學思維模式，以及分析情境、提出問題、解決問題和交流結果過程中表現出來的具有科學特征的綜合性品質[1]。跨學科學習為學生核心素養的綜合性發展提供了可能與抓手，就是要生成學生跨學科、跨內容領域的情境體驗，在將情境與知識進行聯系的同時促進學生對知識的應用遷移和深度理解[2]。基于課程核心素養的跨學科科學教學就是要超越簡單組合知識與學科核心概念的方式，尋找指向知識重構、跨學科概念形成、思維深化和素養發展的跨學科科學教學的路徑與策略。

2.知識視角下的科學跨學科教學

教學是一種知識密集型的實踐，知識擁有課程意義，在信息化、人工智能快速發展的今天，知識的本質和邊界被模糊，知識被理解為事實、信息和符號，忽視了對知識的多維理解，無視甚至是輕視了知識發生的邏輯[3]。在跨學科教學之前首先需要回答的基礎性問題是知識理解與立場問題，從不同的維度可以產生對知識的不同理解，從構成角度看知識蘊含著三重含義，分別是符號表征、思維方法和價值意義，符號表征是學科知識的淺層表達，處于知識冰山之下的則是思維方法和價值意義[4]。在跨學科學習中，不能僅停留在對知識符號表征的記憶，更重要是讓學生理解知識產生的思維方法，讓學生在對知識價值意義領悟的過程中產生學習的內驅力。知識的價值可以理解為功利價值、認知價值和發展價值，但在實際教學中，知識的功利價值被過分關注與強調，知識的認知與發展價值未能引起教師的足夠關注與重視[5]。跨學科教學需要對知識進行多元的理解，在分析科學知識與概念教學現狀的基礎上進行知識與概念的整合。

學生在科學學習過程中獲得了很多知識，形成了眾多的科學概念，然而知識與概念呈現出散點狀、碎片化、不連貫和不全面的特點，需要在跨學科學習中整合并轉化為對科學的連貫性的整體認識[6]。由此可見，跨學科教學不是忽視知識，因為學生如果沒有足夠的知識，就會缺乏知識與概念的整合能力，也不是對科學不同學習領域中的符號表征、學科概念等知識的簡單組合，而是在知識掌握甚至是精熟的基礎上對科學知識其他層次和價值的進一步建構。

3.價值視角下的科學跨學科教學

科學跨學科教學不僅是科學課程改革和學生核心素養發展的應然要求，也是理解科學知識多維與多層的實然要求，亦是科學課程育人價值體現的必然要求。科學跨學科學習目的是幫助學生處理在單一知識概念或教學框架中不易甚至無法理解或解決的自然現象及現實世界中的問題，在激發學習熱情和學習興趣的同時幫助他們在特定內容與領域發展復雜的理解能力，促進復雜知識觀的發展，培養學生的科學探究與實踐技能，提升思維的獨特價值[7]。

《新課標》強調科學教學要促進學生思維型探究和實踐的開展，而跨學科教學可以作為培養學生思維尤其是高階思維的有效手段，實踐證明跨學科教學促進了學生的演繹、類比推理、批判性思維和元認知反思等能力的發展[8]。同時跨學科教學還能夠幫助學生在遷移與應用知識技能中應對諸如科學文明、技術發展、道德層面等現實問題，幫助學生在抽象科學概念以及科學在現代社會中的作用和功能方面理解科學，從而對現實世界現象持更全面的看法[9]。還有實踐證明跨學科教學對學生態度與動機的積極價值，為學習行為和實踐行動提供了驅動力，激勵學生產生更好的學習表現[10]。

可見新一輪課程改革強調開展跨學科教學有著重要的價值與意義，科學課程作為體現科學本質的綜合性基礎課程，需要在理解并充分實踐的基礎上發揮出跨學科教學的作用。

二、科學跨學科教學的組織與實施

從不同角度對科學跨學科教學進行理解的目的是為了更好地開展教學實踐，并且理解實踐的目的與方向，基于不同的理解會產生不同的教學策略與方法，保證《新課標》的落實。

1.科學跨學科教學的內容組織

科學課程具有涉及內容領域眾多，學科核心概念與跨學科概念交織，與其他學科之間存在交叉等特點，這些特點使得科學課程的跨學科教學會出現不同的組織方式，在實踐之前需要對內容的組織方式進行充分的梳理，才能根據不同的組織方式應用不同的教學策略與學習方式。

從《新課標》的內容安排出發對科學跨學科教學的組織方式進行梳理，形成了四種不同的跨學科內容組織方式（如圖1）：第一種組織方式是跨“學科核心概念”，是指將同內容領域中的不同學科核心概念進行組合，目的是將《新課標》與教學中分別描述的學科核心概念進行聯系與整合，建立更為完整的科學概念，此組織方式雖然與傳統意義的跨學科教學有一定的差異，但對學生科學課程核心素養的發展卻至關重要，需要在改變傳統科學教學中忽視甚至缺失此類教學的基礎上引發教師充分的教學關注與重視;第二種是跨“內容領域”，是指將兩個或兩個以上不同領域的內容進行整合，此組織方式是科學跨學科教學的主要方式，也是科學課程開展跨學科教學的獨特優勢;第三種是跨“跨學科概念”，是指基于一個或多個跨學科概念的教學，此組織方式是科學跨學科教學的特色方式，也是科學課程改革需要重點探索與突破的方式;第四種是跨“科學”，是指科學課程與其他學科的綜合。教師可以根據教學要求與目標選擇不同的跨學科內容組織方式和不同的實踐方法，形成有效的教學策略與跨學科教學模式。

2.科學跨學科教學的實踐探索

在內容組織的基礎上，針對不同的組織方式開展實踐探索，對科學跨學科教學的設計與實施有了更為直接與深入的了解，為科學課程改革提供經驗與借鑒。

（1）跨“學科核心概念”的教學實踐

《新課標》設置了13個學科核心概念，其中物質科學與生命科學領域各4個核心概念，地球宇宙科學領域和技術與工程領域的核心概念分別為3個和2個，學科核心概念是處于科學課程核心地位的科學概念或觀念，是對眾多科學學習內容的整合與提煉，能夠減輕學生的認知負荷，促進學生建構科學體系[11]。每一個學科核心概念都需要多個橫向一般概念和縱向進階的持續教學，并圍繞科學知識、概念、規律、原理等眾多的科學事實展開。學科核心概念的整合教學是科學教學的常見與主要方式，有教師在“生活中的水”的教學中進行了涉及物質科學領域多個學科核心概念的教學設計（如圖2）。在教學后學生不僅對水的三態變化有了較深的理解，而且還將三態變化與水中的熱量變化、加熱方式等進行結合，教師引導學生從微粒角度將加熱與水的狀態變化進行聯系，將學科核心概念圍繞學習主題并依照一定的邏輯相互聯系、整體聚合。

（2）跨“內容領域”的教學實踐

除了可以將同一領域的學科核心概念進行整合教學之外，跨學科教學還可以將不同領域的學科核心概念進行整合，在此過程中整合學生在不同學科核心概念學習中產生的想法和形成的觀點，經過跨學科整合教學后讓學生的想法更連貫，對概念的掌握更為深入與牢固。《新課標》在很多學科核心概念的教學建議中提出要開展項目研究，如在“生物體的穩態與調節”的教學建議中就提到開展“為蝸牛設計并建造一個家，討論蝸牛的家應該是什么樣的”的項目研究（如圖3），除了生命科學領域的核心概念之外，此項目研究中還涉及到物質科學領域的核心概念“物質的結構與性質”和技術與工程領域的核心概念“工程設計與物化”，學生在為蝸牛建造家的過程中，不僅可以調用與鞏固各個領域的知識與概念，對學生探究方法的習得與思維的發展也起到了促進作用。

《新課標》中的“項目研究”與“項目化學習”相比，強調的是學生不同領域學科核心概念的綜合應用與遷移，并不要求嚴格按照完整的項目化學習要素與流程進行科學實踐，在不同的學習階段開展項目研究是跨學科教學的有效方法與策略。

（3）跨“跨學科概念”的教學實踐

我國小學科學課程標準歷經多次修改，在之前的課標中都沒有涉及跨學科概念。《新課標》首次使用并明確了跨學科概念的組成，并且明確了跨學科概念教學可以在學科核心概念的教學中進行，也可以有計劃地圍繞某個或多個跨學科概念設計并實施教學。跨學科概念教學對學科核心概念的教學有著補充與支持的作用，將學生科學觀念和科學思維等方面的發展與認識從僅來自科學探究，擴展至更為廣闊的科學實踐領域，同時幫助學生從知道科學到了解科學發展的原因與方式，進而弄清楚科學，將形成的條目型科學觀念進行組合或綜合，促進科學課程核心素養的整體發展。跨“跨學科概念”教學可以通過多個現象、多種事物學習和鞏固一個跨學科概念，也可以通過一個現象、一種事物聯系與整合多個跨學科概念。有教師在常規教學的基礎上增加了跨學科概念教學的設計與實施。“穩定與變化”是科學中最常見的現象，穩定是指在可觀測范圍內、系統內某些方面保持不變的狀態，或是系統保持或恢復到的穩定狀態，變化是隨時間推移變得不同的過程，系統的穩定是相對的，變化則是受到眾多因素影響的持續動態狀態。“穩定與變化”可以涉及到四個領域中的一個或多個（如圖4），教師設置了多個情境，包括力的平衡與穩定、天氣變化、人的體溫變化等，學生面對不同的情境進行自我表達與小組研討，深入和整體理解跨學科概念。

跨學科概念作為《新課標》的特色需要落實在教學中才能夠促進學生核心素養的發展，除了開展跨學科概念教學之外，教師還可以將跨學科概念在不同學習階段的學習要求制作成海報，張貼在教室或者實驗室中，在學生學科核心概念和一般概念學習之后將自己的理解表達在便利貼上，教師根據需要安排時間進行教學。跨學科概念的教學是跨學科學教學的重要組成部分，需要在教學中充分重視并形成豐富有效的策略與方法。

（4）跨“科學”的教學實踐

除了在科學課程內部進行學科核心概念的整合教學以及跨學科概念教學之外，科學課程還可以與其他課程進行綜合教學，主要原因是小學科學涉及的領域與內容廣泛，《新課標》中也提出了諸如海報、科普劇等活動，然而在實際的跨學科教學中需要充分認識不同學科在學習中的作用與意義，也需要充分尊重不同學科的內在邏輯，不能為了“跨”和整合而忽視學科發生發展的邏輯，因此跨學科教學的關鍵就是要選擇和把握好切入點[12]。

在對《新課標》的梳理中發現，課標中多次提及科學可以與技術、工程和數學融合（STEM），鑒于《新課標》將技術與工程領域納入了科學課程，在實際教學中將科學與數學進行綜合就成為最常見的科學跨學科教學方式。有教師在“植物”的教學中，將科學與數學進行了綜合設計與教學，如在植物葉子的教學中，教師設計了植物葉子一樣大嗎，藤蔓植物最大的葉片會出現在什么位置，一棵樹上有多少片葉子，樹葉的多少與樹冠的面積之間有關系嗎等跨學科學習活動。

如在探究植物的葉子是否一樣大的活動中（如圖5），教師選用對科學和數學都常用且重要的測量為切入點，在測量中收集、記錄數據，對數據進行整理與選擇后繪制成統計圖，在對統計圖分析后形成自己的發現與結論，提出進一步探究的問題。在此教學過程中，科學與數學的學科界限被模糊了，學習圍繞真實的“葉子”和問題展開，學生參與的興趣與熱情較高，對植物葉子的認識和對數學學科的工具性作用都有了深入的理解，也為后續探究活動的開展奠定了基礎，將科學跨學科教學的價值充分發揮出來。

科學跨學科教學與其他學科的跨學科教學相比有著自身的特點，既可以在科學課程內部進行跨學科學習，也可以與外部其他學科綜合，形成較為豐富的科學跨學科教學組織方式，同時在科學跨學科教學中還可以利用各種教學策略或學習方式，如現象學習、項目式學習、問題化學習等，教學策略與學習方式的選擇需要與跨學科的內容與學習目標緊密結合，也需要從學生的認知水平和學習能力出發，在課程改革的過程中不斷的實踐與探索，總結形成有效的教學模式，才能發揮出科學跨學科教學對學生課程核心素養發展的獨特作用。

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[責任編輯：陳國慶]