以《地球的結構》教學為例剖析跨學科概念

〔摘" "要〕" 跨學科概念是核心概念更上位概念。本文以《地球的結構》一課為例，剖析在科學概念學習中如何指向與滲透跨學科概念，厘清科學概念和跨學科概念的邏輯關系，倡導在科學概念自主學習建構中指向跨學科概念理解，在多個情境的疊加學習和遷移中鞏固跨學科概念，從而實現素養導向的科學學習。

〔關鍵詞〕" 小學科學；跨學科概念；自主探究；遷移應用；科學素養

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 11" " 007-003

2022年義務教育科學課程標準中設置了13個學科核心概念和4個跨學科概念。核心概念是學生義務教育階段應該掌握的科學課程的核心內容，四個跨學科概念是在教師引領下，通過核心概念學習達到對跨學科概念的理解。在科學教育中強調跨學科概念學習，體現了各學科領域之間的共通性，可以提高學生綜合解決問題能力，使學生有更高的視野、更好的整體性。

跨學科概念是從不同學科領域提煉、抽象出來的共同概念，是學科核心概念更上位概念，它具有綜合性，超越學科界限和零散的理論和事實，是世界觀和方法論的體現，能實現不同學科間的知識遷移和應用，是發展學生核心素養的重要抓手。因此，教師要有跨學科概念的視域，在解讀教材內容時有意識關注和挖掘跨學科概念，實現由核心概念向跨學科概念跨越，讓跨學科概念落地生根。筆者以剖析教科版五年級科學上冊《地球的結構》一課為例，談談具體教學實踐與體會。

一、在厘清科學概念和跨學科概念的邏輯關系中確立跨學科概念目標

每個學科核心概念及其更小的具體概念，或多或少與跨學科概念有直接或間接關系。教師要善于厘清具體概念、核心概念、跨學科概念的邏輯關系，建立彼此清晰的網絡關系，這是實現跨學科概念學習的基礎與前提。

本節課是五上“地球表面的變化”單元第2課，從本課開始，研究地球表面形成和發生變化的原因，根據第1課推測地球內部力量會改變地表，地球內部結構究竟是怎樣的？它真的具有塑造地表的巨大力量嗎？聚焦問題，開啟從現象到地球結構模型的本質探究，也是經歷“具體事實—科學概念—跨學科概念”學習提升的過程。本課在新課標中核心概念、內容要求、學業要求、跨學科概念如下表。

[學科核心概念 10.地球系統 學習內容 10.4地球內部圈層和地殼運動 內容要求 5～6年級：④知道地球內部分為地殼、地幔和地核，地殼主要由巖漿巖、沉積巖和變質巖構成。知道火山噴發和地震是地球內部能量集中釋放產生的自然現象。 學業要求 知道地球內部的圈層結構；了解構成地殼的主要巖石類型；能通過制作實物模型，模擬地球內部的圈層結構；能在好奇心驅使下，表現出對未知現象的探究興趣；具有用證據支持觀點的意識。 跨學科概念 本課核心概念的學習有助于學生形成物質與能量、系統等跨學科概念。 ]

基于上述教材與學生分析、目標解讀，錨定本課學習的跨學科概念有“系統與模型”“物質與能量”“穩定與變化”，并明確三者的關系。“模型與系統”是重點與基礎；“物質與能量”是難點，在扎實基礎上予以突破；“穩定與變化”是貫穿整個單元的暗線。

跨學科概念本身較為抽象，學生對跨學科概念的理解隨著年級增長逐步進階，往往是在大學段、大單元整體系統性教學的基礎上自然慢慢生成。厘清學習內容與核心概念、跨學科概念之間的邏輯關系、聯結點和互通性，從而確立跨學科概念學習目標，體現教師對教材深層次的理解，使課堂學習有了更高位的指明燈，為實施“具體事實—具體概念—核心概念—跨學科概念”的學習路徑提供了清晰地圖，使學習更加符合學生循序漸進的認知規律。

二、在科學概念學習建構過程中指向與引導學生理解跨學科概念

跨學科概念雖然有專屬的內涵與外延，但不是孤立存在的，必須是學生在具體概念學習的科學實踐中才能形成。跨學科概念絕不能簡單說教，也難以用具體語言向學生描述解釋。因此，跨學科概念的教學只能在科學概念的學習建構過程中去滲透，或朝著跨學科概念的慣性推進。《地球的結構》三個跨學科概念就是在地球內部結構的教學中進行滲透以使學生逐步理解。

系統與模型。是這是本課重點要滲透的跨學科概念。本課是要揭開地球內部的神秘面紗，地球內部是不可見、暗箱式的，用什么方法引導學生認識地球結構？可以采用建立地球結構模型任務的方法。模型是經過處理的簡化系統，但能體現地球系統的本質或主要特征，是直觀描述和理解地球系統的有效工具，是科學探究方法，也是科學探究的思維方式。建模過程中，筆者為了幫助學生達到對“模型與系統”的深度理解，設置了三個層級的認知建構進階。第一層級，根據地球形狀和結構按比例制成模型，幫助學生快速直觀認識地球結構基本特征。第二層級，制作地球結構模型要盡可能接近地球真實的形狀和結構，引導學生與真實地球結構比對，關注真實事物與模型間存在細節特征不同。第三層級，通過研討感悟，學生明白不管怎樣制作地球結構模型都不能完全真實反映地球結構，如地殼厚度比例和真實分布、內部物質的運動在模型上無法完全精準體現，真實地球還是不斷變化，受到各種周遭因素的影響，呈現了模型到系統的認知遞進。正因為教師有跨學科概念意識，引領學生對系統與模型的認知與理解在不斷提升。

模型一般是超越了我們可觀察的事物與范圍，一般不可見、抽象的事物現象需要模型的展現。由于建模材料、事物本身等客觀因素，模型與真實事物之間總會存在一定差異，而且模型畢竟是單獨存在，與周遭事物之間的聯系影響是無法完全體現出來的。正因為教師心中裝有跨學科概念，在科學概念形成關鍵處組織指向“系統與模型”跨學科概念的思考，學生在探究實踐、交流研討過程中，逐步領會系統與模型的本質。

物質與能量。在教學難點突破時指向物質與能量跨學科概念。本節課的難點是學生認識了地球內部結構后，思考分析從模型看似靜止的地球，其實內部充滿了各種不同的物質，具有巨大能量，內部是不斷運動的，把學生的認知向“物質與能量”跨學科概念上升突破，真正理解地球結構的內部影響著地球表面的變化。制作交流地球模型后，教師進一步引導學生觀察思考：地球模型有哪些方面與真實的地球還不太符合？這是指向地球內部物質與能量的思考，地球內部高溫高壓，里面充滿具有巨大能量的物質，有些物質還是流狀體，使地球內部是運動的，地球內部運動的顯性表現就是引發地殼的運動，從而發生了地球表面地形地貌的變化。地殼運動有哪些表現形式？在發生地殼運動的時候？又有哪些我們所熟悉的情境？對我們人類有什么影響，自然過渡到后面幾節課地震和火山的學習。教學中，教師引導學生從現象及本質原因的深層思考分析，順勢利導，水到渠成建立地球內部結構與地形地貌之間的因果關系，也體現物質和能量跨學科概念學習中促進深化科學概念理解的作用，達到雙向奔赴的目的，同時體現了科學思維不斷深入的過程。

穩定與變化。本節課看似在研究地球內部結構，實則是在探究影響地表形態變化的因素，地表形態看似穩定其實不斷發生變化，穩定與變化跨學科概念貫穿本單元，也是單元聚焦的驅動問題。以大單元為統整，帶著大問題大概念行走課堂，加強單元前后學習內容的內在關聯，促進學習結構化，進一步凸顯核心概念向跨學科概念學習走向。聚焦環節，學生提出推測：是地球的內部力量引起地表的形態發生變化。在認識了地球結構后，讓學生再回過來對照反思解釋自己的推測——地球表面形態的變化與地殼運動真的有關系嗎？是否需要進一步修正原來推測或做出新的解釋？這呈現了學生對穩定與變化跨學科概念的生長進階過程，學生的認知與思維的發展路徑清晰可見。

三、在學生自主探究實踐中加深對跨學科概念的理解與感悟

美國學界強調三維科學學習（TDSL），即教學時要使學生處于某個核心概念和跨學科概念的情境中，同時應組織其參與某種科學與工程實踐。說明跨學科概念學習是在學生親歷探究實踐中才能自然發生，絕不能靠教師直接說教灌輸。

本課以制作符合真實的地球結構模型為邏輯主線，建模過程體現學生自主學習的過程。在建模任務驅動下，學生通過地心之旅——看視頻、閱讀科普資料尋找關于地球結構的關鍵信息，把比較抽象的數據信息轉變成用文字和畫畫形式的設計圖，再根據設計圖制作模型，分享與解釋模型，尋找模型與真實地球內部結構之間的差異。這是在主題任務驅動下，學生知道做什么、為什么做、怎么做的自主探究，一種發自學生內心需求的科學實踐。整個學習過程體現學生不斷發現問題、解決問題又發現新問題的過程，認知上不斷深入與提升，態度上不斷精益求精，工程方法上不斷創新。學生在探究實踐中經歷了科學思維進階過程，從而實現“科學概念—跨學科概念”的跨越。

當然，學生在探究實踐形成跨學科概念過程中，需要教師適時搭建支架，前提是教師要了解學生，在學生學習關鍵或有難度的時候，給予方法的指導與幫助。驅動性問題與任務、記錄單、實驗材料、視頻科普資料等都是學習支架。如上圖“地球結構記錄單”就為形成跨學科概念提供了有力支持。

在自主建模環節，學生有了記錄單的指引，通過自主整理關鍵信息，用畫圖和文字設計圖的形式把數據記錄下來，再有序完整地表達出來，用所得認知解釋事實，為系統與模型建構順利完成提供了有力保障。

四、在多個情境的疊加學習和遷移中鞏固跨學科概念

跨學科概念對比學科概念具有更大的遷移性，且跨學科概念往往聯結多個核心概念，就需要教師創設多個視角的情境，在多個學生熟悉的具體情境中反復學習與應用，才能逐步內化鞏固與提升跨學科概念，最終從不同領域逐漸領悟到共通之處，形成超越某一具體領域的跨學科概念。

總之，跨學科概念通常連接多個領域學科核心概念。核心概念、跨學科概念與科學實踐形成立體、多維的學習結構，相互依存支撐，相互促進，影響著學生科學素養的形成。它需要教師有更寬視野和更高立意，不局限于教材本身高度，善于透視到教材隱含的跨學科概念，并善于搭建適合學生的學習支架，讓跨學科概念學習在核心概念的構建中生根發芽。

參考文獻

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