反思式學(xué)習(xí)下提升學(xué)生跨學(xué)科能力的主題設(shè)計(jì)

跨學(xué)科教學(xué)，是指以某一學(xué)科為中心，圍繞一個(gè)真實(shí)主題（特定問(wèn)題），運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)，對(duì)主題進(jìn)行加工和設(shè)計(jì)的教學(xué)。在跨學(xué)科教學(xué)中，學(xué)生能有更多的機(jī)會(huì)獲得超越本學(xué)科的創(chuàng)新方法、實(shí)踐和框架，提升問(wèn)題分析和解決能力。在目前的分科教學(xué)中，因受到學(xué)科的局限，往往不是基于真實(shí)情境的完整問(wèn)題的解決，這種模式不利于學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決未來(lái)復(fù)雜問(wèn)題的能力的培養(yǎng)。隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求的不斷升級(jí)，打破現(xiàn)有的課程教學(xué)的學(xué)科界限和壁壘，探索基于學(xué)生完整的問(wèn)題解決能力和綜合實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的跨學(xué)科融合教學(xué)已成為時(shí)代所需。那么，如何在學(xué)科教學(xué)中進(jìn)行跨學(xué)科教學(xué)？

1.生物學(xué)科中的素材是跨學(xué)科教學(xué)的基礎(chǔ)

初級(jí)的跨學(xué)科就是素材上的學(xué)科交叉。比如，語(yǔ)文詩(shī)詞中的生物學(xué)現(xiàn)象，體育運(yùn)動(dòng)中與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)。再如，政治老師就利用生物必修二上的孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使學(xué)生體會(huì)實(shí)踐是認(rèn)識(shí)發(fā)展的動(dòng)力等哲學(xué)觀點(diǎn)和科學(xué)研究方法。當(dāng)然，像英文的動(dòng)畫(huà)、動(dòng)植物等大自然構(gòu)建的音樂(lè)、美術(shù)之美在生物中也比比皆是。

就知識(shí)上的關(guān)聯(lián)性來(lái)說(shuō)，生物、化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等理科課程本身就是相關(guān)的，如在生物教學(xué)中，高中生物的第一章節(jié)就是組成細(xì)胞的物質(zhì)（水、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)、核酸）及檢測(cè)，基本都是化學(xué)內(nèi)容，生物學(xué)科只是加以利用并簡(jiǎn)化處理了。在學(xué)神經(jīng)系統(tǒng)生物電的時(shí)候，會(huì)涉及物理的正負(fù)電荷、電流表測(cè)量等。而DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)中，涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)和DNA晶體的衍射。還有光合作用和呼吸作用中涉及的各種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化，也需要有一定的化學(xué)知識(shí)。在種群數(shù)量的J型增長(zhǎng)中，通過(guò)總結(jié)數(shù)量變化，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型——指數(shù)函數(shù)并得到J型增長(zhǎng)的種群數(shù)量計(jì)算公式Nt=N0·λt。

此外，在許多初中課外活動(dòng)中，也有跨學(xué)科的影子。比如，自然筆記活動(dòng)就需要生物和美術(shù)學(xué)科共同完成；種子栽培大賽中既需要學(xué)生對(duì)種子發(fā)育進(jìn)行觀察，也需要記錄觀察日記，體現(xiàn)了生物與語(yǔ)文的跨學(xué)科融合。

2.學(xué)科核心素養(yǎng)的相似性是跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)核

深層次的跨學(xué)科，體現(xiàn)在學(xué)科素養(yǎng)上的相似性，這基于理科課程的統(tǒng)一之處。我們對(duì)比高中理科課程的核心素養(yǎng)，可以發(fā)現(xiàn)理科課程在核心素養(yǎng)上的相似之處（見(jiàn)下頁(yè)表格）。物理、化學(xué)、生物核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究，物理、生物的科學(xué)思維與化學(xué)證據(jù)推理、數(shù)學(xué)邏輯推理等都是共通的，可以在解決問(wèn)題中同步培養(yǎng)。

3.反思式學(xué)習(xí)下的生物學(xué)跨學(xué)科命題設(shè)計(jì)

基于以上分析，我們嘗試進(jìn)行跨學(xué)科融合。在期中考試的命題中，我們進(jìn)行了中學(xué)全學(xué)段的跨學(xué)科命題。比如，初一年級(jí)的命題通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)繪制折線圖，將生物與數(shù)學(xué)結(jié)合，以數(shù)形結(jié)合的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀分析，用實(shí)際數(shù)據(jù)說(shuō)話，從而使學(xué)生對(duì)生物與環(huán)境的關(guān)系理解更加深刻。初二年級(jí)將亞運(yùn)會(huì)的滑板運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)融合，幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行身體的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。高一年級(jí)結(jié)合高中《紅樓夢(mèng)》的學(xué)習(xí)，將人物關(guān)系繪制成遺傳系譜圖與遺傳結(jié)合，分析賈寶玉與林黛玉或薛寶釵是否能結(jié)婚，以及若賈珠是遺傳病患者，推測(cè)遺傳病患病概率。從“女兒是水做的，男兒是泥做的”分析人的物質(zhì)組成，以全新的生物學(xué)角度解讀《紅樓夢(mèng)》。從學(xué)生的課堂和課后反思來(lái)看，對(duì)這種打破學(xué)科界限，找到學(xué)習(xí)共同點(diǎn)的學(xué)習(xí)方式有很高的認(rèn)可度。

4.反思式學(xué)習(xí)下的生物學(xué)跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)

高二在講到大腦高級(jí)功能——情緒時(shí)，我們編制了一道跨學(xué)科題“尋找抑郁癥的機(jī)理”。在生物學(xué)科知識(shí)的考察上，從抑郁癥的生物學(xué)原理出發(fā)，結(jié)合小鼠實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生BDNF神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，發(fā)現(xiàn)該因子能緩解抑郁癥，從而提出通過(guò)增強(qiáng)體育鍛煉預(yù)防和治療抑郁癥的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)生物與體育的跨學(xué)科融合。在高二期中考試中使用了該題，得分率60%。從學(xué)生的答題情況和考后反思看，學(xué)生的跨學(xué)科素養(yǎng)和意識(shí)較弱，不能將運(yùn)動(dòng)和抑郁相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。所以，我們將跨學(xué)科命題進(jìn)行改編，增加體育鍛煉引起身體個(gè)體水平和分子水平指標(biāo)變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)對(duì)材料的分析，同時(shí)，增加運(yùn)動(dòng)如何引起情緒相關(guān)生理指標(biāo)變化的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，將之設(shè)計(jì)為一節(jié)運(yùn)動(dòng)與健康的跨學(xué)科主題課，更好地指導(dǎo)學(xué)生關(guān)聯(lián)體育與生物。

學(xué)生受到該部分內(nèi)容的啟發(fā)，通過(guò)課后反思提出了對(duì)此進(jìn)行深入研究的想法。在學(xué)生自主查閱資料的前提下，教師提供必要的專業(yè)支持，學(xué)生將“短期壓力和長(zhǎng)期壓力下造成不同壓力情緒的分子機(jī)理”在“學(xué)生講壇”分享。從跨學(xué)科的角度，又增加了基于機(jī)理研制的相關(guān)化學(xué)藥物，可以緩解情緒壓力，防止抑郁情緒，并從健康生活的角度，對(duì)大家的生活進(jìn)行運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)等方面的建議。學(xué)生通過(guò)反思式學(xué)習(xí)，主動(dòng)地跨學(xué)科，把自己的所學(xué)融會(huì)貫通，并將自己的研究成果以講壇的形式展示出來(lái)。整個(gè)過(guò)程不斷地促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的重組、思維的發(fā)展和能力的提升，使得跨學(xué)科意識(shí)和能力逐步內(nèi)化。

未來(lái)，我們還將做出更多內(nèi)容和形式的跨學(xué)科嘗試，希望能借助適合的真實(shí)問(wèn)題，提高學(xué)生綜合的、完整的、開(kāi)放的問(wèn)題解決能力，盡力貼合知識(shí)聯(lián)姻、方法融合、課程資源有機(jī)整合的跨學(xué)科教學(xué)方向，做到真正的“跨學(xué)科教學(xué)”。

本文系北京市教育學(xué)會(huì)“十四五”2023年教育科研一般課題“反思學(xué)習(xí)法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)力促進(jìn)的研究”（課題編號(hào)：XC2023-070）階段性研究成果

編輯 _ 李剛剛