跨學科背景下生物學支架教學的多元創構策略探析

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2025）23-0069-05

在當今時代，社會對人才綜合素養的要求日益提高，跨學科教學已成為全球教育改革的重要趨勢。這一趨勢為生物學教學帶來了全新的機遇與挑戰。如何在跨學科背景下創新教學方法、有效提升學生的學科素養，成為生物學教育工作者亟待探究的課題[1]

支架教學作為一種行之有效的教學理念與方法，其核心在于教師為學生搭建“腳手架”，助力學生逐步跨越最近發展區，實現知識體系的自主構建。在生物學教學中，支架教學可依據學生的認知水平和學習需求，提供適時、適度的支持與引導，幫助學生更好地理解和掌握生物學概念與原理，對培養學生的科學思維和探究能力具有重要意義。

然而，傳統生物學支架教學在實施中暴露出諸多問題：支架形式單一，缺乏從學科融合視角進行的設計，難以滿足學生的多樣化學習需求等。基于此，本研究致力于探索跨學科融合下生物學支架教學的多元創構策略，通過整合多學科知識與方法，構建情境支架、實踐支架、技術支架等豐富多樣的支架形式，從多個維度為學生的生物學跨學科學習提供支撐。同時，充分尊重學生的主體地位與個性化需求，確保支架的搭建與調整緊密契合學生的學習節奏和思維特點，以最大限度地激發學生的學習內驅力與創造力，為推動生物學教學的變革與升級、培育具備跨學科視野和綜合素養的新時代人才探索可行路徑。

一、支架教學的內涵、架構與特征

（一）支架教學的內涵及架構

支架教學是教師依據學生現有知識水平及既定學習目標采用的教學方法，其核心是為學生提供暫時性支持結構一一如同建筑施工中的腳手架，在不同學習階段給予恰當支持，以促進學生有效學習，幫助學生順利完成復雜的學習任務，達到更高的認知水平。

支架教學以維果茨基的“最近發展區”理論為根基，其核心要點在于：教師通過精心搭建適宜的學習支架，為學生的學習過程提供強有力的支持與引導，助力學生跨越現有能力與潛在發展水平之間的差距，逐步實現對知識的深入理解與自主掌握，進而推動自主學習能力的發展[2]。支架教學框架如圖1所示。

圖1支架教學框架

從教育心理學原理來看，學生的認知發展在學習過程中遵循特定規律。“最近發展區\"理論精準揭示了學生實際發展水平與潛在發展水平之間的差距，而支架教學正是基于這一差距提供適切的引導與支持。以生物學概念學習為例，當學生對抽象概念理解存在困難時，教師搭建的概念支架可將抽象概念轉化為具體形象的實例或模型，幫助學生深化對概念內涵與外延的理解，這一過程符合學生從具體到抽象的認知發展規律。

（二）支架教學的特征

支架教學的核心是維果茨基的“最近發展區”概念，即兒童獨立解決問題時展現的實際發展水平，與在成人指導或與能力較強的同伴合作解決問題時的潛在發展水平之間的差距。支架教學旨在提供恰當支持，助力學生跨越這一差距，從現有能力水平提升至潛在發展水平，其主要特征如下[3]

基礎性：支架教學并非毫無根基地開展，而是建立在教師對學生最近發展區的精準判斷之上。教師需密切關注學生的學習行為、知識掌握程度及思維發展階段，準確把握現有水平與潛在水平的差距，找準教學“生長點”。唯有如此，才能搭建出既貼合學生實際，又能有效促進學生學習的支架，為知識的構建奠定堅實基礎。

引導性：支架教學的引導性體現在教師對支架的精心設計上，旨在為學生提供清晰的學習路徑。教師依據教學目標和學生認知水平，運用引導策略分解復雜知識；教學過程中通過提問、引導、啟發等方式幫助學生突破思維障礙，使其在支架支撐下向更高層次發展。同時，教師需根據學生反饋靈活調整支架結構與內容，確保學生始終保持積極思維狀態，高效完成知識建構與能力提升。

適切性：由于學生基礎存在差異，教學中搭建的學習支架需體現針對性。支架難度應控制在學生最近發展區的范圍內，略高于學生現有水平，引導學生自然實現知識增長。支架難度既不能過低一—否則學生可輕易完成任務，無法實現能力提升；也不能過高一一以免學生因難以達成目標而喪失學習信心。此外，教師需根據學生實際情況，靈活調整支架的類型、結構與強度，確保其切實能夠促進學生學習，幫助學生在探索與挑戰中實現知識積累與能力發展。

建構性：支架教學強調學生是知識的主動建構者，而非被動接受知識傳授的對象。在教師搭建的支架輔助下，學生積極參與知識建構過程。知識建構具有動態性，學生在與支架的互動中不斷調整和完善知識結構，找準知識“促進點”。在此過程中，學生不僅主動建構知識，還在支架支持下實現學習能力的自主發展，逐步完成從依賴支架到自主學習的轉變。

從跨學科融合機制來看，不同學科的知識與思維方式可為支架教學提供更豐富的資源與視角。例如，在生物學實驗支架設計中，可融人物理學的實驗方法與技術，引導學生從多學科角度理解實驗原理與操作規范，從而拓寬學生的思維視野，促進學生對生物學知識的深度理解與跨學科應用。

二、跨學科背景下生物學支架教學的多元創構策略設計

在跨學科教學背景下，生物學教學不再局限于單一學科知識的傳授，而是更注重拓寬學生的知識視野，深度培養學生的綜合思維與創新實踐能力。此時，支架教學策略成為推動跨學科生物學教學有序開展的關鍵引擎。

秉持“學為中心”的教育理念，教師應精心設計各類支架，為學生搭建學習“腳手架”，并按教學流程有序搭建。從點燃學習動機與興趣的情境支架、問題支架，到拓展思維的實驗支架、模型支架，再到夯實知識建構、編織知識關系網絡的背景支架、概念支架，乃至貫穿教學始終的技術賦能支架與教學評價支架，共同構成融合技術助力、教學引導、評價反饋與跨學科精髓的創新教學體系，為跨學科生物學教學提供全面且深人的策略框架（具體設計如圖2所示）。

在構建各類支架時，教師可充分融合新興技術與前沿教育理念。以技術賦能類支架為例，除了利用虛擬實驗室軟件、科普短視瀕等，還可引入人工智能個性化學習系統。該系統能基于學生學習過程中產生的大數據（如學習進度、答題情況、實驗操作表現等），精準分析學生的學習特點與需求，為學生個體量身定制個性化的學習路徑及支架內容，實現真正意義上的因材施教，凸顯研究在技術應用層面的創新性。

同時，在跨學科融合維度，教師需進一步拓展融合的廣度與深度。除了引入古代醫學典籍等內容，還可推動生物學與藝術、哲學等學科的交叉融合。例如，在生物多樣性教學中，引導學生從藝術視角欣賞生物的形態美與色彩美，從哲學層面思考生物間的相互關系及生態平衡的意義。此舉既能豐富學生的學習體驗，又能深度挖掘跨學科融合的獨特價值。

三、跨學科背景下生物學支架教學的多元創構策略應用

以蘇科版初中生物學“血液循環\"這一重要教學內容為切人點，深人探究多元創構策略的實際應用。應用該策略可將復雜抽象的知識轉化為直觀具象的內容，清晰展示各類學習支架在教學各環節的具體應用方式及協同作用機制。這不僅有助于學生高效掌握“血液循環途徑\"知識，更為跨學科融合背景下的生物學教學提供具有重要實踐參考價值的典型范例，推動生物學教學的創新發展。

（一）設計學習情境類支架：點燃探索熱情與求 知欲望

AI學情分析：為精準確定課堂教學起點，可借助技術賦能支架一一星火學情分析系統，通過回顧先前學習的心臟、血管、血液等相關內容，深入剖析學生已有知識儲備，找到知識的“生長”原點，為設計適切的情境類支架提供依據。

情境沉浸支架：設置情境閱讀環節，例如“體育課上，張同學右手手指受傷，醫生在其左臂肌肉注射藥物消炎\"這一生活實例，可迅速引發學生興趣。

問題驅動支架：提出遞進性問題，如 ① 手指受傷為何從手臂注射藥物治療？ ② 注射的藥物如何從左臂到達傷口？ ③ 血液運輸的動力來自哪里？通過這些問題逐步引導學生深人思考血液循環原理。

此外，教師需適時補充跨學科情境：引入古代醫學典籍中關于血液循環的論述原文（如\"諸血皆歸于心”“經脈流行不止，環周不休”，并借助AI數字人提供通俗解讀，同步展示古人對人體經絡、氣血運行的想象圖，使學生沉浸于古人對血液循環的初步認知情境；引入文學作品中對血液循環的相關描寫（如部分小說中對人物受傷后血液流動變化的生動刻畫），從文學角度加深學生對血液循環的感性認識。

設計意圖：通過生活實例引發學生的興趣，再將抽象的生物學知識與傳統文化、新興技術、文學藝術有機融合以激發學生的好奇心，利用遞進式問題引導學生從思考血液流動的必要性入手，逐步深入古今認知對比及多學科視角探討，進而激發學生深入探究的欲望。

（二）創構實驗操作類支架：錘煉實踐技能與科學素養

實驗探究支架：組織學生分組開展“觀察小魚尾鰭內血液的流動\"實驗。學生通過實際操作，思考并初步建立如圖3所示的概念模型。該實驗不僅能培養學生的實驗探究能力與合作交流能力，還能促進學生對血液循環概念的初步理解。

圖3動脈、靜脈、毛細血管血流關系圖

模型建構支架：在完成實驗探究后，學生依據給定的問題支架進行思考，如 ① 心臟四個腔的名稱是什么？ ② 與心臟四個腔相通的血管分別是什么？ ③ 心房與心室、心室與動脈的血流方向是怎樣的？ ④ 什么結構保證了血流方向的固定？⑤ 各心腔的心肌壁厚薄程度有何不同？原因是什么？通過思考與解答這些問題，學生建立起更為完善的如圖4所示的概念模型。

圖4心臟各腔血管關聯圖

設計意圖：通過實驗探究，讓學生直觀感受血液的流動及流向，培養學生的顯微鏡操作、觀察、繪圖等技能；通過模型建構，幫助學生將零散的知識系統化，使其體會心臟結構與功能相適應的特點，為后續學習搭建良好平臺。

（三）搭建知識深化類支架：編織知識網絡與思維脈絡

在學生通過實驗和模型初步掌握血液循環路線后，引入科學史內容。

背景溯源支架：借助AI數字人講述哈維發現血液循環的過程一一哈維通過結扎動脈與靜脈并觀察其變化，推斷出血液循環是單向封閉系統。這一科學史閱讀環節，能讓學生理解科學發現背后的艱辛與智慧。

歸納得出：血液循環系統由心臟、血管和血液組成。

進一步引導學生思考：在封閉的血液循環中，物質如何在血管間循環？

組織學生操作：展示血液循環圖，引導學生觀察并繪制路徑圖，通過小組分享與討論，逐步建構體循環、肺循環的路徑模型，深入探究人體內循環路徑。

接著進行追問： ① 體循環、肺循環的起點和終點各是什么部位？ ② 體循環、肺循環的具體路徑是怎樣的？ ③ 在體循環、肺循環中血液發生了什么變化？原因是什么？

利用AI播放3D動畫視頻演示血液循環過程，學生結合上述問題進行觀察、思考與討論，歸納出血液循環中血液成分的變化情況，建立對體循環、肺循環起點、終點及具體路徑的認知。同時，引導學生借助3D動畫中血液顏色的變化，建構動脈血、靜脈血的概念，理解體循環與肺循環的實現意義。

概念整合支架：以圖表形式梳理體循環和肺循環的路徑，詳細標注起點、終點、途經器官、氣體交換部位及物質交換情況，并對比二者的異同。

組織學生小組討論，從功能角度分析人體需要兩套循環路徑協同工作的原因。教師在討論過程中予以引導，最終總結歸納，強化學生對血液循環整體概念的理解。人體血液循環概念圖如圖5所示。

圖5人體血液循環概念圖

聯系生活實際：回歸課前導入環節的情境，引導學生闡述藥物到達傷口的路徑，并探討健康生活方式的構建，同時同步開展學習評價。

設計意圖：科學史的引入有助于學生領悟科學精神，把握知識發展脈絡；知識圖表與討論的整合可幫助學生從宏觀到微觀、從結構到功能全方位理解血液循環概念，構建系統的知識網絡，提升邏輯思維能力；聯系生活實際能夠培養學生的生物學知識應用能力，增強其健康意識。

（四）貫穿教學評價類支架：確保目標導向與學習進階

過程性評價：教學過程中，教師通過觀察學生在情境討論、實驗操作、模型建構、小組討論等環節的參與度、發言質量、操作規范性及團隊協作表現，及時給予鼓勵性或指導性反饋。例如，對操作熟練的小組予以肯定，對討論偏離方向的小組進行引導以回歸主題。

知識水平評價：在實驗結束、知識整合等教學關鍵節點，通過選擇題、簡答題檢測學生對血管類型識別、血液循環路徑記憶及概念理解的掌握程度。依據學生的答題情況，有針對性地復習易錯知識點（如體循環與肺循環氣體交換細節的混淆點），及時查漏補缺，推動學生的學習向更高層次進階。

課后作業評價：布置繪制血液循環海報、撰寫科普短文等拓展作業，評價學生的知識遷移能力與創意表達能力。挑選優秀作品進行展示，激勵全體學生提升自我。教學評價類支架貫穿全程，且不同階段采用差異化評價量表。

評價過程中需引入多元主體，除教師評價外，增設學生自評與互評環節：自評助力學生反思學習過程，明晰自身優缺點；互評促進學生間交流學習，培養學生的批判性思維與團隊合作精神

（五）融合技術賦能類支架：開啟智慧學習與個性成長

利用虛擬實驗室軟件：支持學生課后登錄虛擬實驗室，重復操作“觀察小魚尾鰭血流\"實驗。學生可自主調整顯微鏡倍數、光線等參數，反復練習血管識別。軟件自動記錄操作數據，為教師掌握學生的課后復習情況、開展個性化輔導提供依據

推送科普短視頻與互動APP：線上推送3D動畫演示血液循環、專家解讀心血管健康等科普短視頻，拓寬學生視野；推薦知識問答、拼圖等互動APP，讓學生在游戲中鞏固知識。APP依據答題正確率、用時等數據，智能推送難度適配的進階題目，滿足不同學生的學習節奏，助力個性成長。此外，互動APP還增設了社交功能，學生可分享學習心得、發起討論，形成線上學習社區，增強學習的互動性與趣味性。

四、結語

本研究聚焦跨學科融合背景下初中生物學支架教學的多元創構策略，旨在突破傳統教學局限，提升學生的學習效果與綜合素養。實踐證明，該策略成效顯著：多維度支架有效激發學生的學習興趣與主動性，促進知識的深度理解與系統掌握；不同類型支架分別指向跨學科思維、動手實踐、知識歸納及自主學習等能力的培養。各維度支架緊密關聯、層層遞進，構成完整且具邏輯性的教學策略體系，為生物學教學高質量發展提供有力支撐。

[參考文獻]

[1］中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準：2022年版M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]維果茨基.思維與語言[M].李維，譯.北京：北京大學出版社，2010.

[3]蔣昱宸，陳航燕.中英中學物理實驗考題支架構建特點的分析與啟示[J].物理通報，2021（9）：104-108.（責任編輯羅艷）