江蘇省南京曉莊學(xué)院第一實(shí)驗(yàn)小學(xué) 許曉春

新課標(biāo)首次明確了學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)包含科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任四個方面，并從課程內(nèi)容上設(shè)置了十三個學(xué)科核心概念和四個跨學(xué)科概念（系統(tǒng)與模型、物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化）。其中，跨學(xué)科概念是首次提出，屬于概念范疇，與學(xué)科核心概念在一個知識層級，兩者既有區(qū)別又有聯(lián)系。因此，處理好科學(xué)跨學(xué)科概念的學(xué)習(xí)，對于發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)意義重大。

跨學(xué)科概念歷經(jīng)幾十年的形成與發(fā)展，在不同階段有著不同的構(gòu)成要素與發(fā)展要求。結(jié)合當(dāng)下對科學(xué)教育的研究和實(shí)踐，我們可以理解為，跨學(xué)科概念是學(xué)習(xí)者經(jīng)歷一段學(xué)習(xí)歷程后形成的對自然與社會更抽象的一般看法，是不同領(lǐng)域、不同學(xué)段的學(xué)科核心素養(yǎng)的綜合、連接與再抽象?？梢哉f，它是學(xué)習(xí)者認(rèn)知世界、進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐的一種思維工具。

針對小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，教師需要注意處理好學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念的關(guān)系，將各學(xué)段、各領(lǐng)域的學(xué)科核心概念聯(lián)結(jié)起來，從綜合整體的視角引領(lǐng)學(xué)生看待科學(xué)與社會，建構(gòu)跨學(xué)科概念、發(fā)展跨學(xué)科概念、運(yùn)用跨學(xué)科概念，讓學(xué)生對科學(xué)與社會形成客觀、整體的認(rèn)識。

一、由點(diǎn)到面：建構(gòu)跨學(xué)科概念

從學(xué)科核心概念與跨學(xué)科概念的關(guān)系出發(fā)，教師可以在多個學(xué)科概念的學(xué)習(xí)與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生形成對跨學(xué)科概念的整體認(rèn)知和理解，從而逐步建構(gòu)跨學(xué)科概念。

分析新課標(biāo)中提出的十三個學(xué)科核心概念與四個跨學(xué)科概念，我們可以看出，跨學(xué)科概念蘊(yùn)含在學(xué)科核心概念中。以“結(jié)構(gòu)與功能”為例，此概念就蘊(yùn)含在“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”“生物與環(huán)境的相互關(guān)系”“生命的延續(xù)與進(jìn)化”“技術(shù)、工程與社會”“工程設(shè)計與物化”等學(xué)科核心概念中。

因此，在科學(xué)教學(xué)中，教師要心中有數(shù)，從跨學(xué)科概念的角度來審視和處理日常的概念學(xué)習(xí)。如對于“結(jié)構(gòu)與功能”這樣的跨學(xué)科概念，教師可以結(jié)合“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”等內(nèi)容由點(diǎn)到面地逐步幫助學(xué)生建構(gòu)。

具體到學(xué)習(xí)內(nèi)容，如蘇教版科學(xué)一年級上冊“輪子的故事”，學(xué)生在探索發(fā)現(xiàn)輪子發(fā)展歷程的過程中，體驗(yàn)到輪子由最早的圓木到有軸的圓盤的變化，實(shí)際上已經(jīng)對物體結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系有了初步感知。再如蘇教版科學(xué)三年級下冊“植物與環(huán)境”，教師可以從生命領(lǐng)域的角度引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識到植物體結(jié)構(gòu)與適應(yīng)環(huán)境的功能之間的關(guān)系。

在以上這些例子中，學(xué)生將認(rèn)識到的物體外顯的結(jié)構(gòu)與其內(nèi)隱的功能關(guān)聯(lián)起來，可以從結(jié)構(gòu)分析解釋功能，也可以從結(jié)構(gòu)出發(fā)解決功能需求。這正是“結(jié)構(gòu)與功能”這一跨學(xué)科概念在具體學(xué)科概念學(xué)習(xí)中的體現(xiàn)。學(xué)生在建構(gòu)具體學(xué)科概念的同時，也在逐步形成跨學(xué)科概念。所以，教師在學(xué)科概念學(xué)習(xí)過程中，要注意從跨學(xué)科概念角度加以引導(dǎo)和滲透，關(guān)注到蘊(yùn)含在不同學(xué)科領(lǐng)域中的“點(diǎn)”，幫助學(xué)生逐步綜合形成“面”。

二、整體觀照：聯(lián)結(jié)跨學(xué)科概念

由學(xué)科核心概念出發(fā)，逐步形成綜合、連接與再抽象的跨學(xué)科概念，這是學(xué)科核心概念與跨學(xué)科概念之間關(guān)系的一種學(xué)習(xí)方法表達(dá)。與此同時，教師還需要注意新課標(biāo)明確的四個跨學(xué)科概念。在學(xué)生認(rèn)知圖式中，它們不是彼此孤立的，共同構(gòu)成了學(xué)生認(rèn)知科學(xué)與社會的思維工具。因此，在具體學(xué)科概念學(xué)習(xí)中，教師要宏觀、整體地看待跨學(xué)科概念，關(guān)注到跨學(xué)科概念之間的聯(lián)結(jié)。

客觀分析，學(xué)科核心概念之間、學(xué)科核心概念與跨學(xué)科概念、跨學(xué)科概念之間是相互聯(lián)系、交織在一起的，進(jìn)而形成學(xué)習(xí)者認(rèn)知圖式中的概念網(wǎng)絡(luò)。我們從新課標(biāo)中每一個學(xué)科核心概念一般蘊(yùn)含兩個以上的跨學(xué)科概念中就不難看出。

具體操作上，以蘇教版科學(xué)五年級上冊“水在自然界的循環(huán)”為例，探究自然界中水的多種形式及相互轉(zhuǎn)化，對應(yīng)了“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”的學(xué)科核心概念，同時蘊(yùn)含了“物質(zhì)與能量”“穩(wěn)定與變化”的跨學(xué)科概念。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生開展造霧、造露、造霜、模擬雨的形成等探究活動，建構(gòu)了以水為代表的物質(zhì)三態(tài)變化的科學(xué)概念，概念中的水蒸氣、小水珠、小冰晶等都是水分子的外顯形式，對形成一般物質(zhì)的概念起到奠基作用。

同時，以水為代表的物質(zhì)三態(tài)變化，也蘊(yùn)含了“穩(wěn)定與變化”的跨學(xué)科概念。自然界中不同形式的水，本質(zhì)都是水分子的存在，云、霧、雨、露、霜、雪、冰等形態(tài)表現(xiàn)了水在一定條件下的穩(wěn)定。教師引領(lǐng)學(xué)生在具體的造霧、造露、造霜等活動中探究什么樣的情況下會產(chǎn)生怎樣的形態(tài)變化，從而理解水在遇熱、遇冷達(dá)到一定條件時才會從一個穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一個穩(wěn)定的狀態(tài)，上升到上位的物質(zhì)變化的概念。

這樣，教師通過自然界中水的三態(tài)變化的整體單元的探究學(xué)習(xí)，將“物質(zhì)與能量”“穩(wěn)定與變化”兩個跨學(xué)科概念聯(lián)結(jié)起來，既強(qiáng)化了學(xué)科概念的建構(gòu)，也滲透了相應(yīng)的跨學(xué)科概念，為學(xué)生宏觀、整體認(rèn)識世界奠定了基礎(chǔ)。

三、把握時機(jī)：認(rèn)知跨學(xué)科概念

跨學(xué)科概念對于小學(xué)生來說比較抽象，因此，教師在幫助學(xué)生建構(gòu)跨學(xué)科概念時，需要把握好時機(jī)。一種是在學(xué)科核心概念學(xué)習(xí)的過程中滲透跨學(xué)科概念，讓學(xué)生逐步積累對跨學(xué)科概念的感知，當(dāng)這種感知積累到一定程度，由量變達(dá)到質(zhì)變，從綜合、整體的高度明確地形成跨學(xué)科概念。

而另一種則是直接教授和反復(fù)使用跨學(xué)科概念。教師可以在日常教學(xué)中，在學(xué)生建構(gòu)學(xué)科核心概念的同時，當(dāng)出現(xiàn)對應(yīng)的跨學(xué)科概念時，直接講授以明確，幫助學(xué)生確定跨學(xué)科概念，并且在隨后的教學(xué)設(shè)計中，引導(dǎo)學(xué)生使用跨學(xué)科概念解釋現(xiàn)象、解決問題。值得注意的是，針對不同學(xué)段的學(xué)生，跨學(xué)科概念的直接教授和反復(fù)使用，要適時和適度。

針對直接教授和反復(fù)使用跨學(xué)科概念的方法，以蘇教版科學(xué)五年級上冊“地球的表面和內(nèi)部”為例，該單元對應(yīng)學(xué)科核心概念“地球系統(tǒng)”。在學(xué)習(xí)單元起始課“地球的表面”時，借助圖片和地形地球儀幫助學(xué)生認(rèn)知地球表面，此時，教師可以直接引出“系統(tǒng)與模型”的概念，告訴學(xué)生地球表面就是多種元素組成的有序整體，叫做“系統(tǒng)”。為了方便描述和理解，我們將這個“系統(tǒng)”簡化表現(xiàn)出來，就是模型，也就是地形地球儀。這樣可以讓學(xué)生在課堂上更加清晰地認(rèn)知地球表面豐富多樣的地形地貌。

這樣直接教授“系統(tǒng)與模型”的跨學(xué)科概念，對于五年級學(xué)生的認(rèn)知水平，是可行的。在單元起始課，學(xué)生初步認(rèn)知了這一跨學(xué)科概念，對于本單元后續(xù)的學(xué)習(xí)研究有良好的促進(jìn)作用。跨學(xué)科概念的不斷出現(xiàn)與學(xué)生的反復(fù)使用，促使學(xué)科核心概念“地球系統(tǒng)”與跨學(xué)科概念“系統(tǒng)與模型”的建構(gòu)相輔相成。學(xué)生能夠認(rèn)識到地球表面是一個系統(tǒng)，地球內(nèi)部也是一個系統(tǒng)，整個地球同樣構(gòu)成了一個完整的系統(tǒng)。同時，學(xué)生能夠嘗試以簡單和突出要素的方式，將自己的認(rèn)知以模型的方式表達(dá)出來。

四、由低到高：進(jìn)階跨學(xué)科概念

科學(xué)概念在人腦中的建構(gòu)是一個不斷完善、進(jìn)階的過程，尤其抽象、概括的跨學(xué)科概念更是如此。學(xué)生不論是在多次學(xué)科核心概念學(xué)習(xí)中感知跨學(xué)科概念，還是直接學(xué)習(xí)和運(yùn)用跨學(xué)科概念，都需要經(jīng)歷一個由低到高、由淺入深的螺旋上升的過程。新課標(biāo)中明確提出的四個跨學(xué)科概念，針對的是1～9年級學(xué)生。我們可以理解為，學(xué)生在小學(xué)階段通過一系列科學(xué)學(xué)習(xí)，一步步建構(gòu)起這些跨學(xué)科概念，并不斷提升其完整性、綜合性、全面性。到了初中，在物理、化學(xué)、生物等科學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)生會再次反復(fù)接觸到這些跨學(xué)科概念，進(jìn)一步認(rèn)知、運(yùn)用，不斷深化概念。

基于進(jìn)階跨學(xué)科概念的認(rèn)識，在科學(xué)學(xué)習(xí)中，教師就要針對不同年級學(xué)生的認(rèn)識特點(diǎn)，提出關(guān)于跨學(xué)科概念學(xué)習(xí)的不同要求。低年級學(xué)生側(cè)重感知與熟悉，可以不認(rèn)知概念名詞，但能對跨學(xué)科概念不斷增加熟悉感；中年級學(xué)生側(cè)重積累與轉(zhuǎn)化，在學(xué)科核心概念學(xué)習(xí)中，能進(jìn)一步認(rèn)識相應(yīng)的跨學(xué)科概念，并將這樣的熟悉感轉(zhuǎn)化為基本的共性的歸納與表達(dá)；高年級學(xué)生側(cè)重習(xí)得與運(yùn)用，經(jīng)過前期對相應(yīng)跨學(xué)科概念的認(rèn)知積累，結(jié)合教師明確的教授，可以進(jìn)一步在解釋現(xiàn)象、解決問題時，運(yùn)用跨學(xué)科概念。

以“物質(zhì)與能量”這一跨學(xué)科概念為例，在蘇教版小學(xué)科學(xué)教材中，低年級如“石頭與泥土”“水”“空氣”“它們是用什么做的”等內(nèi)容，除了相應(yīng)學(xué)科核心概念的學(xué)習(xí)與建構(gòu)，教師需要有意識地側(cè)重學(xué)生對“物質(zhì)與能量”的初步感知和熟悉，讓學(xué)生逐步形成觀念——這些事物實(shí)質(zhì)上是客觀存在的一個類別。中年級如“物體的運(yùn)動”“常見的力”等內(nèi)容，幫助學(xué)生不斷積累和轉(zhuǎn)化——運(yùn)動是物質(zhì)的基本屬性。高年級以“神奇的能量”等內(nèi)容為代表，串聯(lián)起學(xué)生積累的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，集中認(rèn)知——能量是一切運(yùn)動物質(zhì)的共同特性。這樣，學(xué)生認(rèn)知圖式中關(guān)于“物質(zhì)與能量”的概念，在學(xué)科核心概念的支撐、聯(lián)結(jié)下，其內(nèi)涵與外延、深度與廣度都得到進(jìn)一步深化與提升。

五、聯(lián)系生活：運(yùn)用跨學(xué)科概念

建構(gòu)與運(yùn)用跨學(xué)科概念往往是密不可分的。學(xué)生建構(gòu)跨學(xué)科概念需要將多個學(xué)科核心概念聯(lián)結(jié)起來，歸納共性，整體考量，才能逐步建構(gòu)，而不同領(lǐng)域、數(shù)量繁多的學(xué)科核心概念最有效的突破口就是學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)。因此，將學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象緊密聯(lián)系，能夠更好地幫助他們建構(gòu)跨學(xué)科概念。如蘇教版科學(xué)三年級下冊“身邊的材料”單元中，出現(xiàn)了紙、金屬、塑料這些常見材料，教師一般會選擇從學(xué)生實(shí)際生活中的具體物品出發(fā)，因?yàn)樗麄儗唧w物品有直觀體驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)，這樣才能有效地進(jìn)行探究活動，上升到對跨學(xué)科概念的認(rèn)識——物體結(jié)構(gòu)與對應(yīng)功能是聯(lián)系和統(tǒng)一的。

跨學(xué)科概念不僅是概念知識，還是思維工具、認(rèn)知工具。因此，學(xué)生要建構(gòu)跨學(xué)科概念，還要運(yùn)用跨學(xué)科概念，而運(yùn)用的最好場域則是學(xué)生的生活世界。以“系統(tǒng)與模型”跨學(xué)科概念為例，教師在學(xué)習(xí)中可以引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生從“系統(tǒng)”與“模型”的角度認(rèn)識事物、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、解決問題。如在“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”的學(xué)科核心概念學(xué)習(xí)中，教師可以從學(xué)生對自然世界的客觀認(rèn)識經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，指導(dǎo)他們進(jìn)行系統(tǒng)分析，將常見的物種進(jìn)行分類，認(rèn)識地球上存在的動物、植物、微生物等不同類型。學(xué)生在進(jìn)行分類的過程中，會以圖表、文字的方式表征出來，這實(shí)質(zhì)上是模型建構(gòu)思維的運(yùn)用。這樣，不斷地將跨學(xué)科概念融入學(xué)生的生活情境中，并在不同的學(xué)科核心概念學(xué)習(xí)中加以運(yùn)用，將使學(xué)生逐步掌握“系統(tǒng)”分析、“模型”建構(gòu)的方法，從而更加有效地建構(gòu)學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念，進(jìn)一步完善自我認(rèn)知圖式中的科學(xué)概念體系。