科學跨學科概念的價值意蘊、聯結方法與教學路徑

［摘 要］科學新課標首次提出了跨學科概念。如何在教學中落實跨學科概念是一線教師必須解決的問題。小學科學跨學科概念具有促進學生認知系統化和結構化、助力學生構建科學觀和素養觀、促進學生能力與素質全方位發展等價值意蘊。在教學中，教師可以通過探尋學科核心概念、尋求概念鏈接錨點等方式將跨學科概念與學科核心概念聯結起來，使跨學科概念真正落到實處，不斷提升學生的科學核心素養。

［關鍵詞］小學科學 ；跨學科概念；學科核心概念

［中圖分類號］ G623.6 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2025）06-0087-03

科學跨學科概念是科學研究中的一個概念范疇。它能超越學科界限，將多個學科中的零散知識整合為統一體，便于學生思考并內化知識，進而逐步探求科學的本質。《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“科學新課標”）中明確提出了13個學科核心概念和4個跨學科概念。其中的13個學科核心概念覆蓋了1～9年級科學課程的全部知識，是學生需要掌握的核心內容，但科學新課標并沒有給出4個跨學科概念的具體內容和學業要求，而是讓學生通過學科核心概念的學習來進一步理解跨學科概念。

一、跨學科概念的價值意蘊

1.促進學生形成系統化和結構化的認知

跨學科概念從一個新的橫向視角看待科學，把多個學科核心概念共有的次位概念綜合為一個概念，因此一個跨學科概念常常聯結多個學科核心概念，與學科核心概念屬于一個知識層級。學習跨學科概念能夠幫助學生形成一個更加完整、系統的知識體系，促進知識的整合與結構化，對學生系統、整體認識科學具有重要價值。

2.助力學生構建整體的科學觀和素養觀

跨學科概念是學生認識自然界的基本思想工具。科學課程作為一門綜合性課程，引導學生學習跨學科概念，能夠促使他們在多個學科領域的相關概念之間建立有機聯系，并提煉出這些概念的本質特征。這一過程有助于學生從宏觀角度全面把握科學概念，形成科學領域必需的跨學科素養，進而構建整體的科學觀和素養觀。

3.促進學生能力與素質的全方位發展

跨學科概念教學能夠突破單學科知識領域的界限，將多個學科的知識進行交叉、融合，讓不同學科的知識實現融會貫通。這不僅能讓學生實現不同學科思維方式之間的轉化，加深對科學知識的理解，還能夠培養學生的跨學科思維能力和問題解決能力，不斷激發他們的創新思維和批判性思維，促進其能力與素質的全面發展。

二、跨學科概念與學科核心概念的聯結方法

在科學新課標中，跨學科概念、學科核心概念、技術與工程實踐共同構成了科學課程內容的三個維度。其中，跨學科概念的作用是聯結學科核心概念，整合科學課程內容。教師要尋找學科核心概念與跨學科概念之間的聯系，從而有意識地設計教學活動，讓學生在生活情境中開展探究活動，以深入理解跨學科概念并從科學的角度理解世界的本質。

1.探尋學科核心概念

單元教學目標或課時教學目標通常指向的是一般概念，教師需要先根據一般概念找到與之有關的重要概念，再進一步尋找它的上位概念，即學科核心概念。

例如，教科版科學教材三年級下冊“動物的一生”單元中的養蠶活動，教師需要提取單元目標中相關的學科核心概念。如單元目標“動物生存需要空氣、水、溫度和食物等適宜的條件”對應科學新課標中學科核心概念的學習內容是“人和動物通過獲取其他生物的養分來維持生存”，其上位概念是學科核心概念“生物體的穩態與調節”；單元目標“動物與植物以及其所生活的環境存在相互依存的關系”對應的上位概念是學科核心概念“生物與環境的相互關系”。以此類推，教師可以通過單元目標及科學新課標，進一步挖掘單元內容涉及的學科核心概念。

2.尋求概念鏈接錨點

下面以“物質與能量”跨學科概念在“動物的一生”單元中的滲透為例，說明如何確定學科核心概念與跨學科概念之間的鏈接錨點。

生命是物質運動的高級形式，在整個生命過程中始終貫穿著物質與能量的交換。在學科核心概念“生物體的穩態與調節”的學習中，學生明白了食物經過消化與吸收變成能量，使得生物體能夠進行各種生命活動，教師可以相機滲透跨學科概念“物質與能量”。此外，學生經歷了采摘桑葉喂養蠶的過程，也關注到桑葉的生長。桑葉通過光合作用獲得了能量，而蠶吃桑葉使能量從一個營養級流入下一個營養級，這些都涉及跨學科概念“物質與能量”。

三、跨學科概念的教學路徑

在教學中，筆者摸索出一條有效落實跨學科概念的教學路徑：設計問題鏈—研制目標層—設計任務鏈—過程探究—遷移運用。仍以教科版科學教材三年級下冊“動物的一生”單元中的養蠶活動及其涉及的“物質與能量”跨學科概念為例。

1.設計問題鏈

問題鏈是一系列有邏輯、有層次的問題，不僅能引導學生逐步深入探究概念的本質和內涵，還能培養學生的思維能力和自主學習能力。為了在教學設計中滲透跨學科概念，教師需要在教學設計時巧妙融入跨學科概念，通過設計合理的問題鏈來引導學生深入理解概念、掌握知識并提高思維能力。

2.研制目標層

KUD（Know-Understand-Do）模式由美國學者林恩·埃里克森提出，旨在推動學生從事實性知識走向概念性理解。在“動物的一生”單元中，筆者依托KUD模式制訂目標如下。

學生將知道（Know）：（1）蠶卵里孕育著新生命，蠶卵孵化需要適宜的溫度、濕度。（2）蠶各個階段的外部形態特征、生活習性、生存條件等。根據蠶的生命周期來認識變態昆蟲，依據昆蟲的特征認識更多的昆蟲。（3）動物的一生都要經歷出生、成長、繁殖、死亡的生命歷程。

學生將理解（Understand）：（1）動物生存需要空氣、水、溫度等適宜條件。（2）動物通過獲取其他生物的養分來維持生存。（3）生命的整個過程需要能量的驅動。（4）通過桑蠶文化理解人類的生活環境。

學生將能做（Do）：（1）親自喂養蠶、觀察蠶、從蠶卵開始記錄蠶一生的生長變化情況。（2）查閱中國的桑蠶文化，感受中國悠久的發展史。（3）創意實踐，利用蠶繭制作手工藝品等，培養創新思維。

3.設計任務鏈

筆者根據教學目標，基于生活情境，將子問題轉換成若干項解決問題的任務（見表1），圍繞核心問題設計與概念層、問題鏈相適應的任務鏈。

4.過程探究

教師需要在真實、開放的問題情境中開展教學活動，并將任務鏈轉化為活動鏈（見表2）。

5.遷移運用

教師可以引導學生用新知識來分析問題，進行概念的遷移。例如，為實現跨學科概念“物質與能量”在“動物的一生”單元中的遷移運用，教師可以設計以下活動：（1）創意設計，動手實踐。組織學生通過制作動物模型、繪制生命周期、編寫生命故事、繪制養蠶流程圖（標注能量流動）等方式來加深對跨學科概念的理解。（2）閱讀資料，交流分享。提供拓展閱讀資料，引導學生理解昆蟲的變態對其生存的重大意義，明白昆蟲的變態是適應環境的結果。（3）搜集資料，分析理解。了解一種卵生動物的一生變化并分析這樣變化的原因，進一步理解生命是物質的、物質與能量之間是能夠進行轉化的。

綜上，在科學教學中，教師要了解跨學科概念的價值意蘊，并主動將跨學科概念與學科核心概念進行聯結，將跨學科概念有效落實在日常教學中，為培養跨學科人才奠定基礎。

［ 參 考 文 獻 ］

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（責編 廖婷婷 杜 華）