深度學習理念下小學科學跨學科教學實踐

深度學習的“深”，并不是指知識難度或知識量的累加，而是教師對教學內容的深度和廣度進行拓展，[1]即在教師引領下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與，體驗成功，獲得發展的有意義的學習過程。

深度學習理念下的小學科學跨學科教學，能讓學生掌握科學學科的核心知識，理解科學學習的一般過程，把握科學學科的本質及思想方法，形成積極的內在學習動機，綜合運用多學科的知識和技能，從多學科視角分析和解決問題、完成任務、解釋現象，成為既具獨立性、批判性、創造性又有合作精神、基礎扎實的社會未來人才。[2]

一、教學架構

深度學習是基于價值引領的、真實情境的、高質量問題的、學科內和學科間整合的、思辨的、微探究的一種認知活動。[3]在這樣的指導思想下，小學科學跨學科教學中采用的教學架構如圖1所示。

1.情境：模擬實際場景，增強親身體驗

在小學科學教學中，情境可以理解為學生從事學習活動、產生學習行為的一種環境和背景。如今，學界普遍認同應從零散的、孤立的、脫離實際情境的知識傳授向融合的、整體的、實踐性的素養培養轉變。情境是素養培養的重要載體，能將真實的生活與學習聯系起來，實現知識遷移，從而發展學生的綜合素養。在深度學習過程中，學生需要將所學知識靈活應用于各種具體情境中，以解決實際問題。[4]

因此，教師要充分利用發生在學生身邊的事件、新聞中的科學元素創設真實的情境。在真實的情境中，學生會更強烈地融入其中，他們的學習不再是被動的行為，而是自愿、主動地參與活動。通過創設真實情境，教師可以重新設計科學知識與學生以及他們所處世界之間的聯系，將真實世界和科學學科相連接。

學生在科學教學中所獲得的科學素養不應該僅限于在科學課堂中有應用價值，也不應該只在科學考試中才顯現價值，而應該成為他們在未來解決更為復雜的真實跨學科問題的基礎。[5]現實生活中的問題通常并不是某一個具體的學科，而是跨學科。在真實情境中解決這些跨學科問題是提升學生核心素養的必要途徑。

值得強調的是，在科學教學中，情境不應該僅僅用于導入環節，而應該貫穿始終。學生整節課的學習都應該融入教師創設的情境之中。

2.任務：聚焦真實挑戰，促進學科應用

任務在小學科學教學中代表了需要完成的具體事項。教師應當根據學生的學情來設置任務，并提出具體的要求，從而促進他們的深度體驗和未來成長。

在科學課的教學中，目標的實現需要以任務為載體，否則會讓學生感覺自己只是在被動地接受科學知識，從而失去學習的興趣。因此，教師可以將教學目標作為一條貫穿始終的“暗線”，用一個適合學生操作的、具體的、真實的任務作為“明線”，貫穿整個科學教學過程。

“活動與體驗”是深度學習的核心特征，據此設計教學有助于培養學生解決真實問題的能力。小學科學的教學應關注學生的學習過程，教師要通過設計以任務為中心的學習活動，引導他們實現知識的“意義建構”。[6]

一個貫穿始終的任務會有效增加學生的體驗感，讓他們為完成一個具體的任務而努力。在完成任務的過程中，學生會自然地建構科學概念、提升科學技能、發展科學思維，并且樹立正確的科學態度和責任心。

3.探究：整合學科方法，解決實際問題

探究是指先提出科學問題，再針對這些問題進行合理猜想和假設，然后制訂計劃并搜集證據，最終得出結論。科學課程標準提倡以探究和實踐為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究以及技術與工程實踐的過程。

科學問題應該以科學的方法進行研究。跨學科教學是對分科教學的補充、鞏固和深化，[7]而非對分科教學的否定，也沒有超越學科的框架。在小學科學的跨學科教學中，教師仍然應將探究作為概念建構的主要學習方式。在聚焦問題之后，根據“提出假設—實驗設計—數據收集—數據分析—得出結論”的范式展開探究活動，以促進概念的有效建構，從而提升學生的科學素養。

4.反思：拓展思維辨析，升華學習成果

理解與反思是深度教學的重要特征，[8]反思作為深度學習過程的關鍵環節，對于確保深度學習的實施至關重要。

在引導學生總結反思時，教師可以采取多種策略。例如，從內容上引導學生回顧解決問題的過程，思考收獲和不足之處，并提出改進計劃；讓學生想象如果再次面對相似問題要如何處理，與之前的行動有何異同；引導學生思考今天解決問題的經驗如何應用在其他情境中，適用于解決哪些問題；等等。學生在總結反思中會獲得小學科學學科素養和跨學科素養，這將會影響他們在接下來的學習和生活中的表現。

5.評價：綜合評量方法，注重過程監控

深度學習強調知識的遷移應用和問題解決能力，[9]其目的是實現學生的全面發展，培養學生核心素養。僅僅死記硬背答案是無法實現知識遷移的，教師要通過恰當的評價標準和方式，將教學與評價融為一體，引導學生深度學習。

為確保學生深度學習，教師要監控并調整他們的學習過程，及時提供反饋信息，引導他們自主調整學習活動。同時，為了確定學生是否達到了深度學習的水平，實現了深度學習的目標，教師需要制訂一套完善的評價標準，充分發揮評價的診斷、導向和激勵功能，促進深度學習的自然發生。

二、教學實踐

基于上述教學架構，我們對“怎樣才能投擲得更遠”項目開展了如下教學實踐。

1.教學流程設計

情境。在學校前段時間舉行的運動會上，有一個投擲項目，以投擲距離為標準，投得越遠越好。

任務。究竟怎樣才能投得遠呢？出手的角度會影響投擲距離嗎？

探究。①猜想出手角度是多少度時投得遠？②小組討論，設計對比實驗并交流。③小組動手實驗，收集“彈弓”在不同發射角度時“炮彈”的距離數據。④分析角度和距離的數據關系，得出結論：發射角度是45°時，發射的距離最遠。⑤根據實驗所得，練習以45°進行投擲。

反思。回顧學習過程中的方法，思考遇到其他類似問題時可以怎么解決。

評價。①過程性評價：實驗設計、數據收集、小組合作、匯報交流。②終結性評價：出手角度是（"" ）時，投擲的距離最遠。

2.教學過程

（1）創設情境，激發學生內在學習動機

在“怎樣才能投擲得更遠”項目中，教師聚焦學校運動會上的一個投擲項目，介紹評判標準就是誰投得最遠。這個真實的情境立刻把學生拉入比賽的現場，成績好的學生想知道自己為什么能夠勝出，成績不好的學生想知道下次怎樣能投得更遠，這激活了學生學習的內在動機。

（2）設置任務，關注學生處理信息能力

教師在教學中設置了這樣的任務：為了拿到更好的成績，我們需要解決哪些問題呢？經過思考與交流，學生梳理出了以下關鍵問題：①什么角度出手，投擲得最遠？②投擲的標準動作是什么？③怎樣才能發出最大的力？

這三個問題有明顯的學科屬性，第一個問題屬于科學學科范疇，后兩個問題屬于體育學科范疇。在解決這個問題的過程中，數學能力也是必需的。學生在解決真實生活中的跨學科問題時，需要通過對情境的理解分析出其中隱藏的科學問題與體育問題，這些問題具有挑戰性，還具有結構性。科學問題的解決為體育訓練提供了理論基礎，體育訓練是科學理論的應用實踐，兩者相輔相成，共同促進學生素養的形成。

基于科學學科的跨學科教學，還需堅持學科立場，強調以本學科內容為主干，整合其他學科的相關知識與方法，以有效避免“重經歷過程、輕知識學習”的現象，促使知識的學習與能力的發展同步發生。[10]因此我們將“什么角度出手投擲得最遠”作為重點的研究任務。

（3）開展探究，促進學生有效建構概念

第一步，提出假設。教師：你認為什么角度出手投擲得更遠呢？（30°、45°、60°）

第二步，設計實驗。學生開展小組討論，設計嚴謹、可行的對比實驗。在實驗設計中，學生會遇到一個比較難解決的問題：如何保證出手的力度是一致的？如果出手力度不能保持一致，就無法建立角度和距離之間的關系證明。于是，教師提供了一個自制學具“炮彈發射器”（如圖2）。這樣的自制學具可以通過控制每一次拉動皮筋的距離來保證發射的力度一致，再通過控制量角器來調整發射平臺和支架之間的角度關系，實現不同的發射角度。

第三步，收集數據。在收集數據的階段，小組合作收集“炮彈”的發射角度和飛行距離的數據，每個小組收集發射角度分別為30°、45°、60°的三組數據，每組實驗3次。

第四步，分析數據。將每組的3次數據通過求算術平均數的方法進行處理。

第五步，得出結論。匯報小組通過分析實驗數據得出結論——發射角度為45°時，“炮彈”發射得最遠。

學生只有經歷真正的、完整的探究過程，才能建構概念，并加以運用。

（4）注重反思，助力學生知識形成結構

在本項目教學中，我們的引導問題是“為了投擲得更遠，還有哪些事情是要做的？”“回顧學習過程中的方法，思考遇到類似問題時可以怎么解決？”用這樣的問題引導學生進行反思，不但是對事實性知識的回顧，而且是對解決這個問題的過程中所運用的程序性知識的反思與拓展，這對跨學科教學尤為重要。

（5）評價上強調真遷移，有效提升學生科學素養

學習之后，學生記住以45°發射“炮彈”能投擲得最遠并不難，之后在體育的練習中通過反復訓練，達到動作定型。為了促進科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任目標的監控及達成，我們制訂了如下評價標準（見表1）。

在評價標準中，對于科學知識的理解只占10分，更多的是指向對過程性技能的評估。評價表的使用不是在課堂的最后才呈現給學生做自評或互評，而是在情境導入、任務明晰之后就給學生，讓他們在探究活動過程中，始終有評價表在手，實現“教—學—評”一體化。

小結

在深度學習理念的指引下設計跨學科教學，其實質是打破學科已有界限，對學科內容進行整合和情境化設計，進行跨界教學與應用，以培養學生的批判思維、問題解決和創造思維能力。深度學習不僅是全面深化義務教育教學改革的內在要求，而且是在教學中做好科學教育加法的實施路徑。以深度學習理念引領小學科學跨學科教學改革創新，有助于提升教學效能、整合多種資源、促進科學評價方式的探索，強化學科實踐、知識技能、核心素養統一、和諧發展的目標。

[課題1：全國教育科學規劃2021年度一般課題“基于中國農業科技史的中小學科學課程開發研究——教育重演論再認識”，編號：BHA210154。課題2：南京市2022年度教研課題“以評價為導向的小學科學實驗教學設計研究”，編號：2021NJJK14—L04]

參考文獻

[1]李雯靚，周海銀.指向深度教學的教師課程能力提升[J].西北成人教育學院學報，2020（06）.

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[6]劉研，顧小清，顧曉莉，等.教育系統變革與以學習者為中心的教育范示——再訪國際教學設計專家瑞格魯斯教授[J].現代遠程教育研究，2017（01）.

[7]董艷，孫巍，徐唱.信息技術融合下的跨學科學習研究[J].電化教育研究，2019（11）.

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[9]安富海.促進深度學習的課堂教學策略研究[J].課程·教材·教法，2014（11）

[10]董艷，夏亮亮，王良輝.新課標背景下的跨學科學習：內涵、設置邏輯、實踐原則與基礎[J].現代教育技術，2023（02）.