素養本位視域下的跨學科主題教學設計
——以“縱觀古今——探索人與黑猩猩的親緣關系”為例

鄧自發 史 可

（南通大學生命科學學院 江蘇南通 226019）

《義務教育課程方案》和《義務教育生物學課程標準（2022年版）》的頒布，重點突出了課程結構化和學科育人價值，標志我國基礎教育正式邁進素養時代。素養本位的教育不同于割裂、表層、短視等收效甚微的教育，而是對核心素養教育的本質反思與深入研究。課程內容結構化可以通過多維度關照學生螺旋式發展的載體（主題、大概念、任務群）來實現。學科育人價值則包括學科獨特的育人價值和跨學科的共性育人價值。跨學科主題教學是基于學科的主動跨界，以一門學科為依托和目標，以其他學科為手段和方法，在主題情境下幫助學生形成交織圓融、觸類旁通的知識網絡并解決復雜真實的問題。其既符合學科內容結構化的要求，又彰顯了學科育人價值的思想，驅動知識本位向素養本位的高級進階，在素養本位視域下具有顯著的導向作用與引領意義。

1 遵循跨學科主題的選擇基準

跨學科主題教學的本質是基于綜合性的問題，尋找學科間的共同因子設計主題，實現學科之間的融通。基于此，跨學科主題的選擇基準可概括為“四度”，即跨學科主題的深度、長度、寬度和效度。①跨學科主題的深度主要表現在構建的主題要清晰且富有內涵，是學生可以深入挖掘的劣構問題，需要學生經過思考、質疑、討論、總結等系列步驟解決，為學生提供了可螺旋上升的發展空間。②跨學科主題的長度表現在跨越知識單元則更加強調概念內容和知識結構的完整性和流暢性，教師不應囿于教材中的某一課時或者單元內容，而是對知識進行宏觀把控和頂層設計。③跨學科主題的寬度是指學科間的聯結方式，跨學科是以分科教學為起點的循序漸進的過程，而不是各學科內容的拼盤化和教學形式的雜糅化。教師要擺脫學科之間簡單堆砌的泥淖，通過主題強化學科知識之間的邏輯性和相關性以及過渡時的自然性。④跨學科主題的效度指在減負增效學習樣態的指引下，一方面要求教師體悟課程標準精神，設計主題內容；另一方面，根據學生日常生活經驗尋找適切的情境為主題服務，在學生的已有經驗、當下水平、未來發展間實現主題內容的多維關聯，從而實現學科的育人價值。

2 基于跨學科主題的教學設計

下面以“縱觀古今——探索人與黑猩猩的親緣關系”為主題，圍繞組織架構衍生四條支線，展開跨學科主題教學，在知識和素養之間搭建一架主題橋，由知識本位轉向素養本位（圖1）。

圖1 知識-主題-素養教學結構圖

2.1 支線1——人和黑猩猩有共同祖先嗎

（1）進入情境，提出猜想。

教師創設情境，引導學生思考：有少數科學家稱人類為“第三類黑猩猩”。日本靈長類動物研究所根據研究檢測黑猩猩大腦的各方面，來探索作為人類的我們是誰。為什么對黑猩猩的實驗研究與了解人類進化有關？學生推測人與黑猩猩高度相似，可能有共同的祖先，具備很緊密的親緣關系。

設計意圖：教師創設具體情境，喚起學生的好奇心，引導學生根據所呈現的信息，發現并提出問題，從而進入課程。

（2）溫故知新，歸納整理。

教師提示學生假設人與黑猩猩擁有共同祖先，肯定在一定程度上存在共有特征。并引導學生根據所學，歸納生物體在細胞和分子水平上的共同特征，繪制出表格。學生從細胞學說、細胞結構、細胞代謝、物質組成、中心法則、密碼子的通用性等方面整理知識，繪制表格。

設計意圖：教師串聯知識，促進學生建立知識聯結點并形成知識網絡，讓學生體會新知識不新、舊知識不舊，增強學生的自我效能感和學習動力。繪制表格可以讓學生內隱的思維外顯。

（3）跨越學科，深化概念。

教師展示地層中化石和“地質年代表”相對應的示意圖，提出問題：化石是什么？化石是如何形成的呢？可以在什么樣的巖石中發現化石呢？為什么說化學證據是最直接的證據？并引入物理半衰期概念和化石標本的制作人員這一職業。學生觀察、對比，直觀感受地球的演化過程，結合地理學科所掌握的地質年代表、地層層序律和生物層序律的相關知識對圖片進行解釋，認識到放射性元素的半衰期是一個時間統計概念。學生進而回答問題，得出結論：生物是由原始祖先經過漫長的地質年代逐漸進化而來的，生物經歷了由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。

設計意圖：教師引導學生將地理、物理學的知識遷移運用到生物學上，提升學生綜合運用知識解決跨學科問題的能力。教師按照地理、生物、物理學涉及的相關內容有序組織教學，不斷深化、拓展“化石”概念和“進化與適應觀”。此外，標本制作人員的職業需要十分的耐心和一絲不茍的態度，教師的介紹使學生尊重勞動者，了解不同職業勞動者的辛苦與快樂，形成勞動觀念。

（4）依托證據，證實猜想。

教師分類呈現證據，逐步推進證據：

化石證據：少女露西的骨骼化石，上肢結構與黑猩猩相似，適于攀巖，下肢骨與人類接近，適于直立行走。

比較解剖學證據：蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢、人的上肢的形狀和功能的差異，人與黑猩猩的骨骼特征比較圖。

胚胎學證據：魚和人的胚胎在發育早期有相似的鰓裂和尾巴；人脊椎動物在胚胎發育早期有彼此相似的階段，人類和黑猩猩的胚胎在五個月以前高度相似。

細胞生物學證據：古細菌都有細胞壁、細胞膜、細胞質、核糖體和DNA，與現今細胞的基本結構和物質相同。

分子生物學證據：人與猩猩和長臂猿的某段同源DNA的差異分別為2.4%、5.3%，人與黑猩猩的基因組的差異只有3%。不同生物與人的細胞色素c氨基酸序列的差異中黑猩猩的差異個數為0。

學生分析證據，得出：

①露西既有黑猩猩的特征也有智人的特征。

②具有同源器官的生物都是由共同的原始祖先進化而來的。人與黑猩猩骨骼的整體結構極為相似。手掌都是含“節”，頭骨基本相同。

③人和其他脊椎動物有共同的祖先，原始祖先生活在水中。人和黑猩猩極為相似。

④生物都有能進行代謝、生長和增殖的細胞，細胞有共同的物質基礎和結構基礎。

⑤共同點說明當今生物有共同的祖先，差異性大小揭示了當今的生物種類親緣關系的遠近，以及進化史上出現的順序。

學生討論，得出結論：生物都有共同的祖先，人與黑猩猩的親緣關系最近。

設計意圖：教師解釋了生物界的多樣性和統一性，通過地球上現存的豐富多樣的物種是由共同祖先進化而來的，幫助學生初步形成進化與適應觀。學生基于事實證據推理，培養獲取證據、運用證據、評價證據等實證意識，提高發散和聚焦的創造性思維。此外，教師使學生知道認識事物并不是簡單的線性關系，要摒棄簡單的線性思維，發展高階思維。

2.2 支線2——黑猩猩為什么不能變成人

（1）結合實例，演繹推理。

教師呈現黑猩猩與人類的對比圖和東非大裂谷形成后森林古猿的分化資料，引導學生找出人與黑猩猩的顯著差別，并分析南方古猿下地后直立行走和體毛逐漸退化的原因。學生對比發現人可以直立行走且體毛退化是兩大顯著差別：南方古猿在氣候炎熱、食物短缺、敵人更多的惡劣生存環境下，直立行走的視野更廣闊，且更節省能量，更利于生存；體毛退化使得產生的熱量及時散去，提升耐力。而留在樹上的猿類四肢行動更利于攀爬和跳躍。叢林生活不會遭受大量陽光的照射，豐富的毛發為它們提供偽裝之外，還能夠保暖，保存熱量。學生得出結論：黑猩猩不能進化成人。由共同的祖先森林古猿逐漸分化形成現代人類和現代猿類，隨著時間的推移，物種之間的差異會越來越大。此外，進化并不是朝著更優等、高級的方向，而是朝著更好的去適應環境這一方向進行。

設計意圖：教師將抽象內容直觀呈現，不是直接講授闡明原理，而是通過實例讓學生解釋分析、主動思考生物學現象的原理，讓學生逐步探明深層機理，并自然而然地進入“適應”這一內容。

（2）分析材料，小組討論。

教師呈現DNA的雙螺旋結構決定其復制、轉錄、翻譯的穩定性，以及人類祖先和黑猩猩祖先在體毛差異和行走方式的例子。并提出問題：適應是什么？同時展示人類和現存的猿類對比圖、具有擬態現象枯葉蝶和帶有警戒色的美目蝴蝶對比圖，以及白色雷鳥的材料，提出問題：適應有什么特點？學生分組交流討論，總結出：適應包括結構與功能相適應，結構功能和生活環境相適應。結構與功能是生物適應環境的具體表現，適應是進化的具體結果。適應具有普遍性和相對性的特點。它是普遍存在的，所有生物都有適應環境的特征。適應是一定程度上的適應，是相對性的，當環境發生改變時，適應可能會失去作用。

設計意圖：教師呈現大量的事實，引導學生思考和討論，促進學生形成重要概念，使學生學習基于事實與證據歸納概括生命活動的規律。學生在分析資料，討論問題的過程中，逐步強化事實與結論的邏輯一致性；運用進化與適應觀，闡釋生物的多樣性與統一性，進一步認同生物進化觀點。

2.3 支線3——人和黑猩猩的適應性如何形成的

（1）建構模型，解釋論證。

教師將四種解釋生物適應性形成理論和相關觀點羅列出來，要求學生選擇其中兩個自己認為較有說服力的理論，以解釋南方古猿直立行走的適應性，并畫出解釋模型。

學生討論后，用拉馬克和達爾文的觀點進行解釋：在干旱的草原上，食物短缺，敵人眾多，要想獲得足夠的食物和躲避天敵就要有足夠寬闊的視野，所以南方古猿不得不每天練習兩條下肢走路，身體站起，從而“用進廢退”形成了直立行走，并且這種獲得的性狀可以遺傳給下一代（拉馬克）。古猿本來就存在著具有下肢行走機會的變異，在干旱的草原上，食物短缺，敵人眾多，要想獲得足夠的食物和躲避天敵就要有足夠寬闊的視野。在代代相傳的過程中，有利變異（下肢走路，身體站起）逐漸積累，最后形成了直立行走（達爾文）。學生構建的解釋模型如圖2所示。

圖2 拉馬克解釋模型（A）和達爾文解釋模型（B）

設計意圖：教師利用科學家打破神創論的觀點，幫助學生建立歷史唯物主義世界觀。學生通過建構兩種解釋模型，學會運用模型研究問題，發展建模思維和建模能力，體驗由具體到抽象思維的轉化，對其觀點有了更加深入的理解，從而明確二者的相似點和不同點。

（2）批判質疑，思維碰撞。

教師引導學生結合所學知識和生活經驗，找出以上兩個模型存在的局限性，提出質疑。學生思考后，回答：①拉馬克——用眼過度，視力反而下降；運動員的后代如果不進行專業訓練也不會擁有發達的肌肉和健康的身體素質。生物的意愿決定不了進化的方向，比如雞作為始祖鳥的后代，卻不能飛上天，逐漸被選育出來的雞成了人的盤中餐。②達爾文——對于遺傳和變異的認識局限在性狀的水平，不能科學的解釋遺傳和變異的本質，同時相關研究僅僅局限于個體水平。③其他——表觀遺傳是否在一定程度上支持了拉馬克的獲得性遺傳？如荷蘭饑荒和小鼠實驗都證明了表觀遺傳的機制影響當代人以及后代人的身心健康。

設計意圖：教師引導學生提出生物學問題，基于經驗和已有知識形成觀點，聚焦問題本質，構建合理的判斷，對觀點或者主張進行證實或證偽，發展批判性思維。

（3）了解前沿，開拓視野。

教師說明：表觀遺傳機制一般不穩定，它們在遺傳幾代之后就會消失。即獲得性性狀只能維持一段時間，不能穩定的遺傳下去，更不足以支持獲得性遺傳的假說。并介紹現代生物進化理論、中性學說、間斷平衡學說。學生理解表觀遺傳突變頻率高、維持時間短的特點，對于生物進化是有意義和價值的。在不同生物進化理論的了解下體會到生物進化理論在發展。

設計意圖：教師幫助學生樹立科學本質觀，使學生認同“科學探索永無止境，科學發展往往不是一個新的理論出現就完全否定了先前的理論，而是會對原有理論進行補充、修正和發展”。

2.4 支線4——我們要如何對待地球上“親人”

搜集資料，深刻體悟。教師使學生注意：不僅僅是黑猩猩，人類和地球上的現存生物都具有共同的祖先，生物多樣性是地球生命經過幾十億年發展進化的結果，保護生物多樣性就相當于保護人類自身。學生課后調查了解當地生物多樣性情況，聚焦珍稀動植物，展開科學調查實踐活動。學生結合本土實際情況，上網查閱或參觀博物館、生態館，了解目標生物的物種學史、形態特征、棲息環境、生活習性、分布范圍等情況。

設計意圖：教師使學生認同生物的統一性，摒棄以人類為中心的觀點，尊重自然、順應自然、保護自然，提高學生對生物多樣性保護意義的認識，并促進學生積極參與到“保護生物多樣性，共建地球生命共同體”當中去，共同繪制人與自然和諧共生的美好圖景。

3 素養本位下跨學科主題教學的發展方向與啟示

素養作為預期的學習結果，其精神內核是在復雜真實的情境和挑戰中，運用所學知識滿足需要與解決問題的能力。核心素養作為素養本位下育人方式的集中體現，不應被各學科肢解，更不能脫離學生獨立于單科而存在。跨學科主題教學強調各學科之間的意義關聯，打破學科藩籬繼而形成合力發展學生素養，明晰了素養本位的應然路徑。