指向跨學科概念的單元教學設計模式

在科學課程標準的內容結構圖中，13個核心概念之間用虛線間隔，體現了課程標準對學科融合的要求。在融合核心概念的學習基礎上，課程標準希望能夠幫助學生形成物質與能量、結構與功能、系統與模型、穩定與變化等跨學科概念，并且在每一個核心概念的引語部分，明確提出了有助于學生形成的跨學科概念，這實際上明確地要求將跨學科概念的學習落實在日常科學課堂之中。將跨科學概念真正落實到科學課堂之中，需要教師真正理解跨學科概念融入小學科學教學的價值，挖掘教材中各個教學單元所指向的跨學科概念，進行指向跨學科概念的單元教學設計。

一、落實跨學科概念單元教學的育人價值

低年級學生的認知水平主要處于前運算階段，中高年級主要處于具體運算階段。因此，小學階段的科學教育要給學生提供大量的積累豐富的感性經驗的機會，使他們在直觀的觀察、實驗、制作等探究實踐活動基礎上，開始理性地分析事物，培養邏輯思維能力，形成一些較為具體的科學概念。跨學科概念是從不同學科領域提煉、抽象出來的共同概念，屬于抽象水平很高的概念。在小學階段落實跨學科概念的教學，教師需要理解跨學科概念在培養學生核心素養、為后續學習打下基礎等方面的重要育人價值。

1.有利于樹立科學的世界觀

世界觀是人們對整個世界以及人與世界關系的總的看法和根本觀點。科學的世界觀認為，自然、社會和人類思維有其固有的規律，可以基于科學方法和理性推理等科學研究方法加以認識。跨學科概念比學科概念的概括程度更高，有助于學生將不同學科知識連接和組織起來，形成關于自然界的貫通一體的知識結構。通過跨學科概念的學習，學生可以更好地理解和掌握不同領域的學科和學科之間概念、原理、思想方法和內容之間的邏輯關系。掌握跨學科概念，可以使人從新的橫向視角看待科學、技術和社會，對世界形成客觀而整體的認識，[1]從而塑造科學的世界觀。

2.有利于提高創新和解決問題的能力

應用遷移是把在一個情境中學到的東西遷移到新情境的能力，遷移的最終目的是解決真實世界中的挑戰，而不是僅滿足于解決學校場景中的問題，學習科學往往用遷移來描述創新的機制。大概念指的是“高位”或“上位”概念，具有很強的遷移價值。[2]跨學科概念是比核心概念更“大”的概念，有助于實現不同學科間的知識遷移和應用。

現今社會，知識生產的模式、處理問題的方法和面臨的挑戰都發生了重大的變化，當人們試圖提出或解決某些問題時，問題所涉及的層面和復雜程度可能都遠遠超過了單一學科的范圍。跨學科概念構筑了一個更加綜合的視角，拓展了人們的認知，提高了人們提出問題、理解問題和解決問題的能力。[3]例如，“嫦娥工程”集中了航天、通信、控制、材料、制造等多方面的科技力量和專家，這些專家共同研討，相互協作，整合彼此的思想和方法，共同完成這一浩大、持久的工程。

3.有利于培養責任擔當意識

一些同社會化議題、技術與工程相關的學習，需要學生綜合運用多學科領域的知識來解決問題，這些學習內容更有利于進行跨學科概念的學習。學生在學習過程中，能逐漸樹立擔當意識，增強社會責任感。

4.有利于為后續學習奠定基礎

跨學科概念可以成為學生架構知識體系的固著點，并且形成穩定的知識體系，使他們在不斷學習知識的過程中，更好地吸收新知識，并將其納入已有的知識體系中。跨學科概念能成為學生學習的生長點，支持他們自主學習。建立在跨學科概念基礎上的牢固和持久的知識體系，為學生以后持久的學習提供了支撐，為他們后續學習打下了堅實的基礎，并且在他們的未來持續發生作用。[2]

二、指向跨學科概念的單元教學設計模式

目前跨學科概念教學的主要模式有三種：①在與學科核心概念和實踐的融合中學習跨學科概念；②直接教授和反復使用跨學科概念；③依托特定的情境和真實體驗落實跨學科概念的教學。[3]單元教學設計是教師以一個單元為整體所展開的一種系統化、科學化的一系列教學設計。按照指向跨學科概念的五環節單元教學設計模式開展單元教學設計（如圖1），可以將跨學科概念教學的三種主要模式較好地融合在小學科學的教學之中。

1.深入閱讀教材，理解教材單元教學設計

我國的小學科學教材基本上都是以單元為基礎構建的教材體系，在教學前理解教材階段，教師常以單元為單位進行備課。單元備課時，教師需要閱讀教材，把握單元教學內容。

教材中的單元是一組相互關聯、先后有序的教學內容組合，是基于科學核心素養，按照學科知識邏輯結構、學生認知規律，以相關主題與任務為線索的教學結構單位。單元是包含了知識、技能和活動的完整的學習過程，教師閱讀教材時要認真領會單元頁圖文、課文圖文和單元回顧。通過單元頁圖文，把握整個單元的大問題或大任務；通過課文圖文，了解單元的大問題或大任務分解為哪些小問題或小任務、每課中的小問題或小任務是怎樣通過探究實踐解決的、各課內容之間的關系是怎樣的；通過單元回顧（如果教材有），理解可以形成怎樣的科學概念關系圖譜。

2.學習課程標準，把握核心概念及核心素養發展要求

教師閱讀了單元教材，把握了單元教學內容后，可以閱讀課程標準，找到本單元涉及的課程標準中相應學段的“內容要求”，學習對應的“學業要求”，體會相應學段需要發展的核心素養水平要求，學習“教學提示”，看課程標準中是否有對應的教學策略建議和學習活動建議。這樣，在后續的教學設計中，教師可以結合教材內容和教學實際，盡量落實課程標準中的相關建議。

教師將教學內容與課程標準中的“內容要求”（相當于核心概念的分解概念）、核心概念建立聯系，可以理解從教學內容向“內容要求”再向核心概念發展的關系，從而能從核心概念的高度領會本單元在課程中的地位。

3.理解核心概念，確定教材指向的跨學科概念

課程標準中，在每個核心素養的引語部分，都提出了有助于學生形成的跨學科概念。在課程標準解讀中，用表格的形式列出了學科核心概念所蘊含的跨學科概念，[3]能方便教師快速找到在各核心概念學習中有助于學生形成的跨學科概念。

課程標準中的四個跨學科概念都是由兩個緊密相關的詞組成的：物質與能量、結構與功能、系統與模型、穩定與變化。課程標準解讀中列出的跨學科概念的學習內容，有助于教師理解每一個詞的含義，也有利于理解兩個詞之間不可分割的緊密聯系。例如，物質與能量有兩條學習內容，既表達了密不可分的聯系，也有利于理解兩個詞的含義：物質與能量是系統的兩個守恒量；物質的流動與循環伴有能量的轉移與轉化，能量的轉移與轉化驅動物質的流動與循環。[3]又如，系統與模型有兩條學習內容：第1條解釋了系統，系統由多個相互作用的部分組成，具有明確的邊界；第2條解釋了模型，系統模型表達了系統內部各部分間的相互作用關系以及系統與外部作用的關系。

有的單元可能最終指向一個核心概念，有的單元可能會指向兩個或更多核心概念，教師可以同時將這些核心概念所指向的跨學科概念都找出來，再閱讀本單元內容，找出教材中能與這些跨學科概念的單個詞相關聯的內容，即找到了跨學科概念融入教學的切入點。

4.逐課設計，落實跨學科概念教學

每一課的教學設計包括確定教學目標、設計探究實踐過程、應用遷移與反思、設計教學板書等要素。在確定教學目標時，科學觀念目標盡量能夠顯性化地出現跨學科概念，如果做不到一組詞整體出現，可以只出現單個的詞。低年級的教學目標可能不易顯性化出現跨科學概念，教師可以在科學觀念目標后用括號寫出跨學科概念，體現出該觀念所指向的跨學科概念。小學科學的教學過程主要是教師可以在設計問題、教學小結時，有意識指向或使用某一跨學科概念的詞語，引導學生經歷探究實踐的過程。在應用遷移與反思環節，可以提出需要應用本課的方法或結論來解決的問題，使學生有機會能加深相關跨學科概念的理解。在實際教學中，板書在引導思維發展方面有著重要作用，它除課題外，一般要體現一節課的研究過程、研究的發現和結論，結論部分可以盡量指向跨學科概念。

5.單元回顧統整，提煉跨學科概念

在學生不斷學習的過程中，需要不斷將各學科領域的知識進行整理，使組成知識網絡的線條更粗壯一些，知識結構更清晰一些。在單元學習完成后，教師引導學生制作單元學習概念圖，將本單元所學的內容按照一定的邏輯組織起來，甚至與前面已經學習的內容建立聯系，有利于他們將本單元的知識納入自己原有的知識體系之中。在整理單元概念圖的過程中，如果運用跨學科概念做進一步的提煉，有利于幫助學生不斷更新、提升和加固知識結構體系，并且能使他們在解決問題時，通過知識結構體系牽一發而動全身，調動自己的綜合知識儲備，從而有效地解決問題。

三、指向跨學科概念的單元教學設計案例分析

指向跨學科概念的單元教學設計模式可以有效地指導實際的單元教學設計。現以人教鄂教版五年級“后代與親代”單元為例進行說明。

“后代與親代”單元，在單元頁提出了問題：“自然界中的植物和動物都能繁殖后代，使它們得以世代相傳。生物體的后代與親代之間在形態等方面有怎樣的關系？”本單元的三課《孩子與父母》《植物的后代與親代》《滅絕的遠古動物》，分別引導學生認識人、動物和植物的后代與親代非常相似，但也有一些細微的不同。后代與親代這些細微不同的長期積累，使得當今有些動植物與一些至今已不存在的遠古動物有很多不同，但還具有一些相似之處。

本單元教學內容，與課程標準5～6年級的一些“內容要求”相對應：描述和比較動物子代與親代在形態特征方面的異同；描述和比較植物子代與親代在形態特征方面的異同；根據化石資料，舉例說出已滅絕的生物，描述和比較滅絕生物與當今某些生物的相似之處。這些“內容要求”分別屬于兩個“學習內容”：生物體的遺傳信息逐代傳遞，可發生改變；生物的遺傳變異和環境因素的共同作用導致了生物的進化。

課程標準在5～6年級“學業要求”中指出：能舉例說出已滅絕生物和當今某些生物的相似之處，認識進化現象；能比較、分析植物（花的顏色，葉的顏色、大小與形狀等方面）和動物（毛皮的顏色，軀體的大小、外形和外貌等方面）子代與親代的異同；能依據收集到的化石資料開展討論交流；能參與對遺傳與進化研究的求證過程。課程標準在“學習活動建議”中，建議5～6年級開展項目研究：分小組收集化石資料，交流討論已滅絕的恐龍、猛犸象等生物的特征，并與當今某些生物進行比較，尋找它們的相似之處，寫出相應的研究報告。本單元能夠落實相關學業要求，可以補充開展項目研究。

本單元的內容指向核心概念“生命的延續與進化”，有助于學生形成結構與功能、穩定與變化的跨學科概念。

《孩子與父母》一課，學生通過比較自己與父母的相貌，認識到有一些相貌特征是可以改變的，如頭發長短，有一些穩定的相貌特征是遺傳自父母的；動物在毛皮的顏色，軀體的大小、外形和外貌等方面，與親代非常相似，但也有一些變化。

《植物的后代與親代》一課，學生通過比較植物子代與親代在花的顏色，葉的顏色、大小與形狀等方面的異同點，發現這些特征是基本穩定的，只有一些細微的變化。

《滅絕的遠古動物》一課，學生了解科學家是依據化石研究遠古生物的。以猛犸象與亞洲象為例，學生找到遠古生物與當今生物的相似之處，從而認識到當今動物看似穩定，卻是遠古動物積累變異進化而來的。

從標粗文字可以看出，本單元主要涉及跨學科概念“穩定與變化”，在設計板書時，教師可以在結論中適當融入這些詞語。本單元教學中，主要是抓住一些外部器官結構體現的性狀，將子代與親代或者遠古生物與當今生物進行比較。因此，本單元也涉及跨學科概念“結構與功能”。

教師在單元回顧中引導學生制作概念圖時，可以盡量將相關跨學科概念融入其中。圖2從遺傳與進化兩個方面來總結本單元學習的內容：遺傳方面，從人、動物和植物的性狀入手進行比較，發現子代的性狀遺傳自親代，具有穩定性，但也有細微的變異；進化方面，主要比較遠古生物與當今生物。

通過單元案例分析可以看出，指向跨學科概念的單元教學設計模式，可以使教師在課堂教學中抓住跨學科概念的切入點，切實在課堂中落實跨學科概念的教學。

（作者單位：人民教育出版社科學編輯室）

參考文獻

[1]孔繁成.科學課程跨學科概念內涵、內容范疇及教學實踐建議[J].遼寧教育，2022（11）.

[2]劉徽.“大概念”視角下的單元整體教學構型：兼論素養導向的課堂變革[J].教育研究，2020（06）.

[3]義務教育科學課程標準修訂組.義務教育科學課程標準（2022年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2022.