基于核心素養(yǎng)的初中跨學科問題式教學探索*
——以“我國水稻的種植”為例

盧 超 范 斌

（福建省廈門雙十中學思明分校, 福建 廈門 361001）

一、問題的提出

《義務教育地理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“地理課標”）中提及“地理實踐活動要貫穿全部課程內(nèi)容之中，并且要特別規(guī)劃10%的課時開展跨學科主題的學習設計”。[1]由此，打破學科界限的跨學科整合或融合教學成為本輪新課程教學改革的一大亮點。問題式教學基于建構主義理論，以解決問題為主線，以學生為中心的教學模式，其在跨學科教學實踐中對于培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、問題解決、綜合分析能力等方面具有獨特的優(yōu)勢。基于問題驅(qū)動的跨學科教學能將不同學科知識體系鑲嵌在具體的、真實的問題情境中，為學生展示了實際問題的不同視角，開辟了拓展學生思維深度和廣度的更多路徑，對于培養(yǎng)和提升學生在真實情境問題中綜合分析和處理問題的能力大有裨益。本文以“我國水稻的種植”為主題，設計了一系列關聯(lián)問題，探索了初中地理和生物跨學科問題式教學的路徑，為一線教師開展跨學科教學提供參考案例。

二、跨學科問題式教學案例的設計

1.設計理念與思路

本文的跨學科問題式教學設計在“我國的水稻種植”主題統(tǒng)攝下，以核心素養(yǎng)培育為目標，對相關教學內(nèi)容進行剖析、重組和優(yōu)化，將邏輯關系緊密的問題鏈條作為線索，統(tǒng)籌安排主題下的跨學科探究活動。通過創(chuàng)設情境、提出問題、探究問題和總結評價四個環(huán)節(jié)，按照一定的學理邏輯構建“4W”問題鏈條，引導學生思考真實情境中的地理科學和生命科學問題，綜合應用跨學科知識開展系列探究活動，最終認識與解決生活中的真實問題。同時，教師結合學科素養(yǎng)要求，制定跨學科問題式教學評價量表，通過自評和他評，對學生的跨學科學習過程展開評價，重點聚焦信息提取與處理、問題分析與質(zhì)疑、結論闡釋與創(chuàng)新三大跨學科學習能力，[2]從而形成較為完整的跨學科問題式教學設計。

2.課標解讀與教材分析

對照地理課標和《義務教育生物課程標準（2022年版）》（以下簡稱“生物課標”）的要求，根據(jù)不同行為要求及課標核心素養(yǎng)傾向，對“我國的水稻種植”主題相關的課標要求及教學內(nèi)容進行分類梳理，如表1所示。

表1 主題相關的課標要求及教材內(nèi)容 [3][4]

3.教學對象學情分析

八年級的學生初步具備從圖文資料中獲取信息、描述地理要素空間分布特征和淺層分析地理問題成因的能力，也具有一定的生命科學知識儲備和科學探究能力，為跨學科學習奠定了基礎。在心理特征方面，基本掌握合作探究及知識遷移的能力，能夠?qū)σ恍┛茖W問題進行簡單的成因分析。

4.教學目標整合

（1）說出種子的基本結構，理解各結構功能，并能夠應用種子結構功能解釋生活生產(chǎn)中的簡單問題。

（2）運用實驗法探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件，描述種子萌發(fā)的環(huán)境條件和自身條件。

（3）描述種子萌發(fā)的過程，說出種子各部分結構發(fā)育的結果。

（4）運用種子萌發(fā)過程解釋、解決生活生產(chǎn)中的簡單問題。

（5）通過讀圖描述我國水稻產(chǎn)區(qū)的空間分布特征，培養(yǎng)準確獲取圖文信息并能夠描述地理事物分布特征的能力。

（6）根據(jù)水稻的生長習性特征，分析種植水稻的優(yōu)勢自然條件，理解生物與環(huán)境相互依賴、相互影響的關系，樹立因地制宜發(fā)展水稻種植的農(nóng)業(yè)觀。

三、跨學科問題式教學的實施路徑

1.創(chuàng)設情境

播放視頻短片“200秒動畫看袁隆平與水稻的60年”，視頻主要講述袁隆平從一位鄉(xiāng)村教師到“雜交水稻之父”，一生都在為雜交水稻奮斗，為人民能吃飽飯努力的勵志故事。

[設計意圖]

通過袁隆平勵志故事導入，培養(yǎng)學生熱愛科學、追求真理的信念，激發(fā)愛國主義情感，引出教學主題。

2.提出問題

稻米是一種普遍但又不可或缺的食物，那么水稻和雜交水稻有何差別呢？我國的水稻種植區(qū)主要分布在哪？為什么同樣是稻米，不同區(qū)域出產(chǎn)的稻米品質(zhì)卻不同呢？人們又是如何在沿海灘涂和鹽堿地發(fā)展水稻種植的呢？

3.探究問題

【探究任務一：What】認識水稻及雜交水稻

[情境素材]

水稻是禾本科一年生水生草本植物，分為秈稻與粳稻兩個亞種。雜交水稻指選用兩個在遺傳上有一定差異，同時優(yōu)良性狀互補的水稻品種進行雜交，生產(chǎn)具有雜種優(yōu)勢的第一代雜交種。“水稻花與花蕊”“水稻的種子及其萌發(fā)”如圖1、圖2所示，讀圖完成下列問題。

圖1 水稻花與花蕊

圖2 水稻的種子及其萌發(fā)

[問題設置]

（1）水稻的種子是由胚珠發(fā)育而來的，胚珠位于圖1的[ ]________ 中。水稻種子的子葉有________ 片；結合圖2，人們食用的稻米主要是水稻種子的[ ]________ ；水稻種子萌發(fā)時，發(fā)育成⑨的是[ ]________ ；首先突破種皮的是[ ]_________。

[探究結果]

④子房；1；⑤胚乳；⑦胚芽；⑧胚根

（2）袁隆平團隊培育雜交水稻，是利用生物多樣性中的________多樣性的典型實例。研究人員通過人工授粉獲得雜交水稻的種子。結合圖1，人工授粉就是將一個水稻品種[ ]_______ 中的花粉撒到另一水稻品種[ ]_____上。

[探究結果]

基因；②花藥；①柱頭

[設計意圖]

本題借助“水稻的種子及其萌發(fā)”“水稻花與花蕊”示意圖，對水稻種子的結構及功能、種子的萌發(fā)過程及開花傳粉的生殖過程進行考查，所考查的知識點用情境和圖示呈現(xiàn)，實現(xiàn)了對學生識記、分析、歸納、概括等能力的考查。

【探究任務二：Where】描述我國水稻產(chǎn)區(qū)的分布[情境素材]

示意“我國水稻產(chǎn)區(qū)分布圖”（圖略）。讀圖，完成下列問題。

[問題設置]

歸納我國水稻產(chǎn)區(qū)的空間分布特征。

[探究結果]

我國水稻產(chǎn)區(qū)主要分布在水熱條件較好的東部季風區(qū)，在秦嶺—淮河線以南的平原、盆地和丘陵地區(qū)分布較為集中，其余地區(qū)分布相對分散。

[設計意圖]

學生閱讀我國水稻產(chǎn)區(qū)分布圖，培養(yǎng)讀圖獲取有效信息和正確描述地理事物分布特征的能力。通過聯(lián)系水稻分布與地形分布的關系，強化要素關聯(lián)和信息加工的能力。

【探究任務三：Why】分析水稻種植與自然環(huán)境的關系

[情境素材]

材料一：近年來，東北地區(qū)的水稻種植面積增長迅速，單位面積產(chǎn)量增長較快。東北水稻主要種植在黑土地上，生長周期為5個月左右。東北大米顆粒飽滿，色澤清白透明，口感綿軟，以五常稻米最為著名。

材料二：水稻喜溫好濕，播種期（4～5月）日均溫要求穩(wěn)定在10℃以上，分蘗期（7～8月）日均溫要求高于20℃，全生長季的需水量為700～1200毫米左右。

材料三：示意“東北水稻分散產(chǎn)區(qū)及五常市位置圖”（圖略）。“五常市氣候資料”如圖3所示。

圖3 五常市氣候資料

根據(jù)以上材料，完成下列問題。

[問題設置]

（1）水稻在生長過程中需要大量水分和無機鹽，用于吸收這兩種物質(zhì)的主要部位是_______ ；水分和無機鹽由______ 運輸，自下而上運輸?shù)闹饕獎恿碜訽____（生理過程）。

[探究結果]

根尖成熟區(qū)；導管；蒸騰作用

（2）根據(jù)材料分析五常市水稻生長的有利自然條件。

[探究結果]

五常市屬溫帶季風氣候，夏季雨熱同期；境內(nèi)流經(jīng)多條水質(zhì)優(yōu)良的河流，水源豐富；夏季白晝時間長，日照充足；冬季寒冷漫長，病蟲害少，作物生長周期長，有機物積累豐富；晝夜溫差大，白天光合作用強，利于有機營養(yǎng)物質(zhì)的合成，夜間呼吸作用減弱，利于營養(yǎng)物質(zhì)積淀；地形平坦，黑土有機質(zhì)含量高，提供了水稻生長的多種營養(yǎng)元素。

探究結果說明生物與環(huán)境相互依賴、相互影響，水稻的種植需要因地制宜。

[設計意圖]

學生通過閱讀數(shù)據(jù)資料，了解水稻的生長習性，再結合五常市的地形、氣候、水源、土壤等環(huán)境條件，綜合分析自然環(huán)境條件對農(nóng)作物生長的影響，培養(yǎng)學生運用跨學科思維綜合分析問題的能力。同時，理解生物與非生物環(huán)境相互依賴、相互影響的關系，滲透農(nóng)業(yè)發(fā)展要因地制宜的思想。

【探究任務四：How】探究沿海灘涂和鹽堿地的水稻種植

[情境素材]

海水稻是生長在海邊灘涂等鹽堿地的特殊水稻，其本身并非新事物，但普遍產(chǎn)量低、米質(zhì)差。2020年，袁隆平科研團隊利用雜交優(yōu)勢提高了海水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)，并在全國五大類鹽堿地區(qū)建立“海水稻”試驗示范種植基地。

[問題設置]

（1）海水稻的根能從海邊灘涂地和鹽堿地吸水的原理是：細胞液濃度_______（選填“大于”或“小于”）土壤溶液濃度。科研人員配置不同濃度梯度的氯化鈉（一種鹽）溶液，在25℃溫度條件下進行種子萌發(fā)實驗，結果如圖4所示。

圖4 實驗結果

①隨著氯化鈉濃度增加，海水稻的萌發(fā)率_____；當氯化鈉濃度為_____%時，海水稻與普通稻的萌發(fā)率差距最為顯著。

②將種子置于自來水中浸泡2～3天，當80%的種子芽長3毫米，根長5毫米后，將萌發(fā)的種子播種到土地中。種子萌發(fā)的外部條件，除了需要一定的水分外，還需要______ 和______。

[探究結果]

小于；降低；0.8；適宜的溫度；充足的空氣

（2）在海水稻的育種過程中，某科研人員選取兩種不同品種的水稻進行相關實驗，結果如圖5所示。

圖5 實驗結果

①鹽濃度為0的一組實驗起到_______作用。

②比較A、B兩種不同品種的水稻，耐鹽性較強的品種是_______。

[探究結果]

對照；B

（3）推廣海水稻種植對我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展有哪些積極的影響？

[探究結果]

①海水稻種植在海邊灘涂等鹽堿地，可以緩解我國耕地緊張狀況；②由于海水稻的種植，擴大了我國的水稻種植面積，可以緩解糧食危機，保障我國的糧食安全；③海水稻抗?jié)场⒛望}堿的特有基因資源，對于我國南方水稻種植區(qū)水稻品種的改良有重大意義。

[設計意圖]

本題以袁隆平團隊的海水稻研究為背景，根據(jù)海水稻耐鹽堿特點，從結構與功能相適應、生物與環(huán)境相適應的角度，借助種子萌發(fā)以及植株生長的兩個實驗，考查學生信息解讀和處理、實驗探究和結果分析的能力。引導學生注重探究過程和探究方法的科學性以及實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和圖表分析的嚴謹性，較好地體現(xiàn)對科學探究能力的檢測。同時，彰顯了科學技術在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要作用，強化糧食危機的意識。

4.總結評價

本節(jié)課以“我國的水稻種植”為主題，開展地理科學與生命科學的跨學科問題式教學。學生綜合調(diào)用兩門學科的背景知識和關鍵能力，認識了水稻和雜交水稻的相關概念；了解了水稻種子的基本結構及萌發(fā)過程；描述了我國水稻產(chǎn)區(qū)的分布特征；從地形、氣候、水源、土壤等角度分析了水稻生長的有利自然條件，深入理解了生物與非生物環(huán)境的相互關系，樹立了因地制宜發(fā)展水稻種植的農(nóng)業(yè)發(fā)展觀。

在完成跨學科問題式教學活動后，教師要根據(jù)活動參與者在學習過程中的素養(yǎng)表現(xiàn)展開客觀評價。組內(nèi)從合作態(tài)度、溝通表達、思想觀點、規(guī)則意識、活動參與度等幾個維度對其他成員進行評價。活動參與者本人也要對自己的學習成果進行反思和評價，評價指標如表2所示。

表2 問題式教學過程評價量表

四、教學啟示

跨學科問題式教學主題的選擇應貼近學生真實生活且具有探究價值，在發(fā)現(xiàn)、分析、解決真實問題的過程中，培養(yǎng)學生科學的思維方法，獲得跨學科探索的體驗與經(jīng)歷，喚醒對學科的好奇心與想象力，激發(fā)跨學科分析問題的欲望與意識，逐步實現(xiàn)核心素養(yǎng)的培育，促進終身發(fā)展。由于跨學科問題式教學涉及多學科的融合，因此，在教學課時的安排及不同學科內(nèi)容的銜接上要做細致的規(guī)劃。在教學設計過程中，授課教師要熟練掌握跨學科問題式教學主題下本學科及其他學科的相關知識，做到融會貫通，力爭實現(xiàn)跨學科思想與方法的融合。完成授課后，相關教師要及時跟蹤學生反饋，靈活調(diào)整跨學科教學設計，逐步形成具有推廣價值的跨學科問題式教學設計范式。