高三“小學段”跨學科教學研究與實踐

【摘 要】實施跨學科教學能促進學生深度學習的發生，提升學生的綜合素養和終身學習能力。高三復習時間緊、任務重，可由學校統籌規劃，實施“小學段”跨學科教學，依據學情、考情和校情選擇主干學科，創設合理情境和真實問題，通過各科教師的協調合作，設計單元整體課程，實施融合的跨學科實踐。在科學規劃下，跨學科教學的功能與價值可在高三復習階段充分體現。文章以化學學科為主干，整合生物、地理、歷史等學科創建“咖啡單元”，展示了高三“小學段”跨學科教學的實施策略與關鍵要素。

【關鍵詞】高三；小學段；跨學科教學；課程開發

跨學科學習的實質是學習方式的變革，是提升學生核心素養的有效路徑。跨學科學習除強調學科內部知識的整合外，還重視學科間知識與方法的聯結，實現課程協同育人。高三復習時間緊、任務重，后期還會出現學習氛圍沉悶、學生壓力大等情況。筆者長期分析學情發現，學生對單一學科知識的直接應用掌握較好，但對學科內知識點關聯、推演演繹、融合應用、解決實際問題等方面有所欠缺，在跨學科素養融合應用問題上的表現尤顯不足。這反映出學生綜合應用跨學科知識解決實際問題所需的邏輯結構存在問題，表現為不能對知識進行高效地定位、關聯、推理、綜合加工與應用。因此，選取合適的主題情境素材，整合學生多學科核心素養的發展路徑，在“小學段”推出跨學科學習活動，可以調節學生的復習情緒，優化學生的認知邏輯，發展學生的科學思維與創新精神［1］，進而提升學生的綜合素養。

一、高三年級實施跨學科學習的困境與突圍

在復習階段安排一個或幾個“有料”又有趣的跨學科復習單元，能提升學生的學習興趣，緩解精神疲勞，整合、優化學生的知識結構，使備考復習達到事半功倍的效果。但高三階段單元化的跨學科課程鮮有研究，實施意義還未被充分認識，實施過程也存在較多困難：①各獨立學科復習內容多導致的時間取舍問題，通常一個跨學科實踐由一個單元課程組成，需要4—6課時（某些學科一周的課時量），學科教師難以取舍。②獨立學科教師對跨學科教學的設計與實踐缺乏經驗，單個教師難以獨立完成一個較為完善的跨學科單元課程的開發。③跨學科教學的實踐效果缺乏有效監控，教師無法確定課程實施的效果。

基于此，本文將從以下三個方面厘清高三跨學科教學的突圍邏輯。

1.意義與原則

單一學科邏輯指學生對某一學科規律和本質的認知。單元整體復習能夠促進學生應用蘊含學科思維、本質的大概念統攝復習內容，幫助學生更好地建構單一學科的邏輯系統。以化學學科為例，學生邏輯結構的發展是化學核心素養進階的呈現，常規的高三復習是通過構建整體教學單元在高三一年時間內促使學生不斷積累知識和發展邏輯。舉個例子，“物質性質與轉化”大概念的形成、落實與發展可以選取實現思維深度進階的真實情境，如選取涉及N元素的保護環境的“脫硝處理”單元和涉及Li元素的利用資源的“鹽湖提鋰”單元等［2］，將促進大概念發展的知識與技能融于課堂，從而有效促進學生化學邏輯發展。

但在單一學科復習背景下，學生常出現疲態，如興趣降低、思維固化等。跨學科教學可以打破這一僵局，其實施本質為打破學科間的壁壘，提高學生從不同角度綜合解決問題的能力［3］，從而激發學生的學習興趣，提升參與意識和主動落實態度。跨學科學習是超越單一學科邊界進行學科間知識融合的學習活動，需要深度整合多學科知識結構，從而解決單一學科難以解決的問題。［4］因此，為拓寬學生的認知視野，增強解決真實問題（一般為跨越學科的綜合問題）的能力，跨學科教學要真正打破學科復習的界限，將自然、人文和社會科學充分交叉融合，做到“為了解決綜合問題的主動跨界”，擺脫“大雜燴”式的生搬硬套，避免“學科1+2+3+…”式的狹義跨學科教學。

2.功能與邏輯

《中國高考評價體系》指出，為達成“素養考出來”目的，真實且具體的“解決實際問題過程”是學生學科核心素養發展水平測查的載體，是評價課堂教學有效性提升的關鍵。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）指出，要以核心素養測試為宗旨，以真實情境為測試載體，以實際問題為測試任務，以化學知識為解決問題工具。因此，在核心素養導向的復習和備考中，應創設有實際價值和社會意義的真實問題情境。而具有真實性、復雜性、針對性、啟發性和科學性等特點的真實問題，不是單一學科能夠獨立解決的，因而新時代教育呼喚跨學科教學。

高三學段的跨學科教學從培養學生對知識系統化和結構化的認知邏輯出發，對涉及學科內或學科間的知識進行邏輯架構，促進學生的認知邏輯和解決實際問題的邏輯協調統一，使得跨學科教學真實地作用于學生必備品格、關鍵能力和正確價值觀的發展。高三學段跨學科教學的核心邏輯是使課程有意義且有趣味，學生樂于主動探究且能夠深度學習。這要求教師甄選出聯系實際生產、生活的人文與科技融合的情境素材［5］，并依據具體的情境載體，創設知識框架和任務導引。

3.規劃與協同

跨學科教學可作為高三復習中的良好調節劑，合理規劃是重點，科學協同是錨點，見圖1。

（1）實施時間

應用“小學段”開展跨學科教學不會打亂單一學科的復習規劃。“小學段”定義為期中考試完成（試卷講評和分析結束）的后一周。這段時間內，選定某一學科為主干學科，利用其一周課時進行專門的跨學科實踐活動。

（2）統籌協同

選定一個學科為統籌的主干學科，其他學科內容是為解決主干學科的實際問題而進行的協同設計。以化學為主干學科，協調其他學科教師進行協作的課程設計思路如下：打破單學科備課思維屏障—選定主干素材—確定各學科涉及知識的邏輯架構—設計學生活動任務與評價活動—融合開發與完善新課程教學設計。如選擇“電化學跨學科復習單元”，以化學學科電化學知識為邏輯主干，多學科共同確定課程視角為“電化學的綜合應用——資源的保護與利用”，統籌協調人文科目（地理、歷史、政治）設計金屬礦物等自然資源的開發、運輸等與經濟、政治的關系，同時配合自然科學（物理、數學、生物學）設計自然資源的定量測定、定性分析、應用與保護等，多學科協同服務實際問題“資源的保護與利用中的電化學應用”的理解與解決。“小學段”跨學科用一個單元的教與學幫助學生習得解決真實問題的經驗與方法、學科知識與能力，同時調節了學生期中考試的緊張情緒，進一步激發學生的學習興趣與探究樂趣，為下一階段的復習做好準備。

二、設計“小學段”跨學科教學的關鍵策略

跨學科學習能突破單一學科的教學壁壘，為學生呈現完整、真實的世界。學生只有面對真實情境，才能綜合運用多學科知識及技能去解決實際問題，體驗成長和創造。為更好地實施跨學科教學，教師需要關注以下關鍵點。

1.新情境創設

情境的創設需要關注以下幾個方面：①真實性。即情境要貼近高三學段學生的生活實際，引起學生發現、分析與解決真實問題的欲望。②實踐性。注重主題與學生生活實際的聯系，學生能夠進行充分的實踐來解決問題。③多樣性。為主題搭建多樣化的學習資源平臺，促使學生多角度看待和解決問題。④探究性。服務主題的情境要具有開放性、延伸性、關聯性，支撐學生通過學習經歷探索、研究的過程，形成研究性學習成果。

情境選取的核心思路為選擇貼近學生社會認知程度和生活實際的跨學科綜合問題。模擬真實世界情境是一種有效的跨學科情境創設策略，通過模擬真實場景、角色扮演的方式，學生能切實感受、理解情境的背景和實質。如高三階段很多學生都會喝咖啡，設置“咖啡的歷史、價值和核心物質性質”的綜合情境，貼合學生的生活，符合核心素養發展路徑。

2.情境到問題

綜合性問題是跨學科問題的核心。問題角度應涵蓋多個學科領域，具有趣味性和復雜性。通過解決這些視域廣闊的問題，學生能夠更好地理解同一個主題下不同學科的關聯，提高解決實際問題的能力。選定問題角度后應確定問題梯度及廣度，從而確定學生核心素養發展路徑，見圖2。

3.問題到任務

教師要根據學生的現有認知水平設計問題串，通過連續任務促進學生在思考后釋疑解惑，激活學生的創新思維。問題串設置與構建的思路為“激發興趣點—知識應用突破點—邏輯連接點”。以代謝性酸中毒跨學科學習為例，剖析設計問題串的路徑，見圖3。

設計問題串的底層邏輯為拆解復雜問題，逐層解決：①最外層。即表象問題的質疑與確認，包括問題是否客觀存在和有被解決的價值，問題的訴求及可利用的研究資源。如需要對人體代謝性酸中毒進行病因診斷，應用了血液中的離子反應與平衡等化學知識，體現了電離和水解平衡應用于醫療的研究價值，這是激發學生學習與實踐興趣的關鍵點。②中間層。即問題的本質挖掘，追問產生問題的原因及依據結構化知識的問題理解。從人體血液中pH維持一定范圍的原因分析，到腎臟功能病變導致的離子缺失病因確定，再到治療疾病的路徑，這些都是發現與解決問題過程中學科知識融合運用的突破之處。③內核層。即核心問題的解決，需要抓住最核心的矛盾進行實踐。如配制透析液，學生在實踐過程中發現會產生沉淀，則需要解決生成性的新問題，即要把沉淀溶解平衡應用于藥品生產以優化透析液的配置。學生在突破核心問題的過程中形成科學思維和邏輯架構，學生的思維邏輯與綜合性知識、真實復雜且有價值的問題、科學思維產生了牢固連接，有利于學生發展為研究型學習者。

問題串架構完整后，可得到學生的學習任務及任務評價線索。評價嵌入任務，任務歸于問題驅動，形成“教學評一體化”設計。

以“情境—問題—任務及評價”路徑設計的跨學科課程，能推動學生在真實、復雜的實踐中以頂層思維對綜合性問題進行整體分析，著眼于問題的全貌、本質及核心矛盾，主動參與研究，提升相關學科核心素養。

三、“小學段”跨學科教學實踐案例

“小學段”跨學科授課有兩種方案：一是在多學科設計的背景下由各學科教師共同授課；二是采取片段式的“雙師”課堂形式展開（部分學科專業內容由相應學科教師提供簡短視頻）。兩種方案均需主干學科教師擔任主講。高三“小學段”跨學科“咖啡單元”的主干學科為化學學科，化學教師擔任主講，以“雙師”形式進行。

1.跨學科教學的起點——新情境創設

全新的認知背景能促進知識的形成、理解與應用，學生在情境下形成共鳴，達到文理交融。“咖啡的生產、意義、運輸及分子功效及合成”的情境將單一學科無法探討的多學科融合知識梳理為新的知識邏輯框架，見圖4。

基于此，進一步確定跨學科學習的問題角度與問題串任務設計，見圖5。

2.跨學科教學的關鍵路徑——情境到問題

發展學生的高階思維是跨學科教學的核心，在目標指導下將情境轉化為問題是關鍵路徑。借助布盧姆教育目標分類［6］，強調目標指導學習、教學和評價，保持三者的一致性。“咖啡單元”問題設置目標分為6個層級：記憶、理解（低階思維），應用、分析（中階思維），評價、創造（高階思維）。“咖啡單元”在以下3個方面進行融合設問：

①設問角度：有針對性，緊扣主題。

例1 植物的傳播交流對人類社會的發展產生了深遠的影響。觀察圖中信息（出示咖啡的對外傳播及種植圖，圖略），判斷該植物是" "？（答案：咖啡）

例1引出了跨學科主題研究的對象——咖啡，并考查了學生的低階思維。記憶與理解是相輔相成的，單純的機械記憶對發展素養的作用不大，通過圖片進行“圖形結合”分析是將記憶變為理解性記憶的有效途徑，是學生邏輯思維繼續發展的基礎。

②問題梯度：有層次性和遞進性，促進深度思考。

例2 坦桑尼亞的莫希小城是乞力馬扎羅區首府，莫希周圍遍布著眾多咖啡種植園，生產的咖啡品質上乘。咖啡樹適合生長在熱帶和亞熱帶的山區，海拔一般在500—2000米，喜歡溫和不酷熱的氣候，以及少于2小時的直接日照。據此完成下面3個問題：

（1）游客在莫希停留的主要目的是什么？（答案：前往乞力馬扎羅山。）

（2）莫希當地咖啡園里種植高大喬木，最重要的作用是什么？（答案：白天遮陰降溫。）

（3）莫希生產的咖啡品質高，自然原因是什么？（答案：土壤肥沃，海拔較高，氣候適宜。）

例2對咖啡樹的生長地域及條件進行考查，為咖啡的重要經濟價值討論做鋪墊。通過客觀的自然條件分析莫希小城咖啡種植園眾多的本質原因，并應用“少于2小時的直接日照”的咖啡生長需求理解咖啡種植園內還需要種植高大喬木的本質原因。引導學生用客觀規律和事實、背景和資源、需求和矛盾的整體思維思考問題，能更好地發展中階思維。

③問題深廣度：有挑戰性，引發認知沖突，激活學生思維。

例3 咖啡酸有止血功效，存在于多種中藥中，其結構簡式如圖6所示。

蜂膠的分子式為C17H16O4，在一定條件下可水解生成咖啡酸和醇A，則醇A的分子式為" " 。（答案：C8H10O）

CPAE是蜂膠的主要活性成分，它可由咖啡酸合成，其合成過程見圖7。

1mol CPAE與足量的NaOH溶液反應，最多消耗NaOH的物質的量為多少？（答案：3mol）

情境轉化為問題，需要遵循“目標—知識—認知—表達”的設計原則［7］，有效地將跨學科單元設計的問題創設清楚，從而形成核心驅動任務。

例3是對前兩例問題的科學進階，既然咖啡有重要的經濟價值并在適宜地區廣泛種植，那么咖啡的有效成分究竟是什么？人類怎么獲取或創造這些物質？即學生思考問題的角度從孤立水平轉向系統水平，形成認知世界并與世界連接的評價能力，主動參與到社會活動、國家發展和科學進步中，高階思維得以發展。跨學科課程的實施意義在此外顯，這是很多單學科教學無法實現的綜合性、整體性的思維發展鏈條建構，服務于培養既有人文素養又有科學精神的拔尖創新型人才。

3.跨學科融合的關鍵——問題到任務

厘清學科核心素養在問題中的發展路徑及情況，需要教師協作解讀各學科課程標準及教材，從而明確跨學科學習的功能與價值，選定問題驅動任務，形成完整的教學過程，見圖8。

四、反思與感悟

（1）科學實施

為解決單一學科學習無法解決真實綜合性問題的不足而進行跨學科教學是勢在必行的。一直以來我國師范教育都是學科建制，故很多中學教師不能直接開設跨學科課程，即硬件和軟件基礎均存在不足［8］，因此跨學科教學務必要科學規劃與實施。跨學科教學彰顯了學科知識面向現實世界的本真特征，因而加強教師知識儲備和實踐能力是重點。在科學實施中，需要改變各學科機械疊加的錯誤認知，以主干學科統攝和多學科協同聯動來建構融合情境，從而合理貫通多學科的知識邏輯結構和素養發展路徑。跨學科教學應超越學科獨立的知識邏輯，重構解決綜合問題的邏輯，使學生的學習與主題相契合。

（2）共同開發

跨學科課程對學生的整體核心素養融合式發展有重要意義。跨學科教學需要使知識內容結構化，核心為促使學生學習經驗結構化，路徑為各學科教師共同協作，讓任務和素養發展路徑結構化，從而構建適合相應學段開展的課程。在高三繁重課業的學習中進行“小學段”跨學科嘗試的意義重大，能奠定學生形成未來學習能力和信心的基礎，同樣也是促進教師協作發展的契機。

參考文獻：

［1］韓建豐，高凌蕊. 培養科學思維與創新能力的化學奧林匹克競賽培訓［J］. 化學教育（中英文），2023（23）：120-125.

［2］韓建豐，高凌蕊. 基于元素觀的NOx脫硝處理專題復習［J］. 教學考試，2023（32）：28-32.

［3］余勝泉，胡翔. STEM教育理念與跨學科整合模式［J］. 開放教育研究，2015（4）：13-22.

［4］侯愛靜. 高中化學跨學科教學研究［D］. 石家莊：河北師范大學，2013.

［5］韓建豐，高凌蕊. 歷史積淀與現代科技融合的初三化學復習研究［J］. 教學與管理，2023（34）：41-44.

［6］吳紅耘，皮連生. 修訂的布盧姆認知教育目標分類學的理論意義與實踐意義：兼論課程改革中“三維目標”說［J］. 課程·教材·教法，2009（2）：92-96.

［7］核心素養研究課題組. 中國學生發展核心素養［J］.中國教育學刊，2016（10）：1-3.

［8］孫寬寧. 學科課程跨學科實施的學理與路徑［J］. 課程·教材·教法，2023（7）：4-10.

（責任編輯：潘安）