摘要 通過(guò)對(duì)新加坡小學(xué)科學(xué)教材STAR SCIENCE進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該教材在跨學(xué)科概念方面具有以跨學(xué)科概念為中心架構(gòu)課程內(nèi)容、將跨學(xué)科概念轉(zhuǎn)化為問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生認(rèn)知參與、豐富的活動(dòng)為跨學(xué)科概念建構(gòu)提供直接經(jīng)驗(yàn)、“圖文并茂”的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖將概念聯(lián)系顯性化等特點(diǎn)，并從內(nèi)容組織、概念傳遞、欄目設(shè)置等方面為我國(guó)科學(xué)教材的編寫(xiě)提出了建議。

關(guān)? 鍵? 詞 跨學(xué)科概念；科學(xué)教材；新加坡；科學(xué)課程；多樣性

引用格式 孫慧芳.新加坡小學(xué)科學(xué)教材中跨學(xué)科概念的建構(gòu)與啟示[J].教學(xué)與管理，2024（17）：73-76.

小學(xué)科學(xué)是一門(mén)綜合性學(xué)科，涵蓋物理、化學(xué)、生物、地理、技術(shù)與工程等不同學(xué)科范疇，而跨學(xué)科概念超越了學(xué)科邊界，在各個(gè)領(lǐng)域都普遍適用，能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)組織框架，將不同學(xué)科的知識(shí)連接到一起，從而系統(tǒng)、整體地認(rèn)識(shí)科學(xué)[1]。因此，跨學(xué)科概念成為科學(xué)教育領(lǐng)域關(guān)注的核心命題。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》首次提出了跨學(xué)科概念，要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)13個(gè)學(xué)科核心概念，理解“物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、系統(tǒng)與模型、穩(wěn)定與變化”這4個(gè)跨學(xué)科概念[2]。雖然課標(biāo)對(duì)跨學(xué)科概念提出了要求，但并沒(méi)有給出對(duì)應(yīng)跨學(xué)科概念的具體學(xué)習(xí)內(nèi)容以及學(xué)習(xí)要求，教材中跨學(xué)科概念的編寫(xiě)缺少相應(yīng)依據(jù)，科學(xué)教師在課堂教學(xué)中落實(shí)跨學(xué)科概念存在極大挑戰(zhàn)。而新加坡科學(xué)課程中的跨學(xué)科概念較為成熟，對(duì)其主流教材STAR SCIENCE進(jìn)行分析研究能為我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材的編寫(xiě)及研究提供參考和借鑒。

一、以跨學(xué)科概念為中心架構(gòu)課程內(nèi)容

新加坡小學(xué)科學(xué)教材STAR SCIENCE以“多樣性、循環(huán)、系統(tǒng)、能量、相互作用”五大跨學(xué)科概念（原文為theme，為與我國(guó)語(yǔ)境一致，翻譯為跨學(xué)科概念）架構(gòu)課程內(nèi)容（見(jiàn)表1）[3]。這些跨學(xué)科概念包括生命和物質(zhì)領(lǐng)域的核心概念，能夠幫助學(xué)生看到科學(xué)學(xué)科不同領(lǐng)域（如生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)）內(nèi)部以及跨學(xué)科的概念之間的聯(lián)系；同時(shí)提供了一個(gè)框架，使不同年級(jí)的學(xué)生在科學(xué)理解方面的進(jìn)階可見(jiàn)[4]。

表1呈現(xiàn)了新加坡小學(xué)科學(xué)課程中的跨學(xué)科概念在不同年級(jí)中的主題，確保學(xué)生從小學(xué)三年級(jí)到六年級(jí)期間所學(xué)概念的連貫，并有助于為學(xué)生的未來(lái)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。以跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”為例，系統(tǒng)是一個(gè)由各部分組成的整體，它們中有一些是自然系統(tǒng)，也有一些是人造系統(tǒng)。自然系統(tǒng)的例子是消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)；人造系統(tǒng)的例子是電氣系統(tǒng)。要了解這些系統(tǒng)，就要知道它們是如何運(yùn)作的，以及各組分是如何相互影響、相互作用，以發(fā)揮其功能的。雖然課程內(nèi)容分為五個(gè)跨學(xué)科概念，但每個(gè)跨學(xué)科概念下的主題并不是劃分的知識(shí)塊。這些跨學(xué)科概念之間沒(méi)有明確的界限，不同的跨學(xué)科概念可能有共同的主題，例如，系統(tǒng)和循環(huán)兩個(gè)跨學(xué)科概念都包含了植物主題，通過(guò)主題可以將不同的跨學(xué)科概念聯(lián)系起來(lái)。

該教材中跨學(xué)科概念架構(gòu)的特點(diǎn)是螺旋式上升。在不同的年級(jí)中深入地重溫概念和技能，能夠使得跨學(xué)科概念的學(xué)習(xí)符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。同時(shí)，新的學(xué)習(xí)建立在學(xué)生對(duì)跨學(xué)科概念的現(xiàn)有理解上，可以實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)的連接以及概念學(xué)習(xí)的逐步深入。

以跨學(xué)科概念系統(tǒng)中的人體系統(tǒng)的學(xué)習(xí)為例，四年級(jí)主要學(xué)習(xí)身體系統(tǒng)、消化系統(tǒng)，五年級(jí)聚焦循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)。四年級(jí)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)單元包括兩課：“什么是系統(tǒng)”和“身體系統(tǒng)”。由于第一次提出系統(tǒng)的概念，教材以鉛筆為例，介紹了什么是系統(tǒng)，分析了組成系統(tǒng)的各個(gè)組分及其所執(zhí)行的功能。如果系統(tǒng)中的某一組分損壞，系統(tǒng)就無(wú)法正常行使全部功能。之后，簡(jiǎn)要介紹了動(dòng)物和植物也是系統(tǒng)，不同的器官對(duì)于生命活動(dòng)都發(fā)揮著重要功能。第二課“身體系統(tǒng)”先介紹了人體由運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等構(gòu)成。本年級(jí)只對(duì)所學(xué)知識(shí)作概述，學(xué)生只需要了解循環(huán)系統(tǒng)將食物中的營(yíng)養(yǎng)、水和氧氣通過(guò)血液運(yùn)送到身體的各個(gè)部分，并將各部分的代謝廢物運(yùn)出身體。

而五年級(jí)學(xué)習(xí)的循環(huán)系統(tǒng)建立在學(xué)生初步了解了身體系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)內(nèi)容聚焦循環(huán)系統(tǒng)的各個(gè)組成器官及其功能，通過(guò)血液在循環(huán)系統(tǒng)中流動(dòng)，分析物質(zhì)在系統(tǒng)中的輸入和輸出，最后解決循環(huán)系統(tǒng)如何與消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)共同協(xié)作，以維持人體健康。我們可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)系統(tǒng)這一跨學(xué)科概念的建構(gòu)經(jīng)歷了“系統(tǒng)由各部分組成，共同執(zhí)行功能”到“系統(tǒng)中物質(zhì)的輸入和輸出”，以及“不同系統(tǒng)間的協(xié)作配合”，在已有理解的基礎(chǔ)上逐步深入，層層遞進(jìn)。通過(guò)不同主題和不同年級(jí)的重復(fù)使用，學(xué)生可以建構(gòu)對(duì)于跨學(xué)科概念的完整理解[5]。

二、將跨學(xué)科概念轉(zhuǎn)化為問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生認(rèn)知參與

學(xué)生的學(xué)習(xí)需要通過(guò)問(wèn)題來(lái)激發(fā)，認(rèn)知參與需要基于問(wèn)題而深化[6]?？鐚W(xué)科概念是理解現(xiàn)象的“透鏡”（Lenses），為學(xué)生思考科學(xué)現(xiàn)象提供了新的視角，因此，在實(shí)踐中落實(shí)跨學(xué)科概念的一種方式是提出與跨學(xué)科概念相一致的問(wèn)題[7]。為了幫助學(xué)生理解跨學(xué)科概念，教材將每個(gè)概念轉(zhuǎn)化為不同層次的問(wèn)題，從而驅(qū)動(dòng)學(xué)生認(rèn)知并參與建構(gòu)跨學(xué)科概念。

首先，將跨學(xué)科概念的要點(diǎn)轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵探究問(wèn)題。如表2所示，“系統(tǒng)”這一概念有兩個(gè)要點(diǎn)，可以轉(zhuǎn)化為三個(gè)關(guān)鍵探究問(wèn)題。教材在此基礎(chǔ)上又進(jìn)一步細(xì)化，在相應(yīng)的話題中提出更具體的問(wèn)題。例如，四年級(jí)在“系統(tǒng)”單元起始頁(yè)提出了“什么是系統(tǒng)？身體系統(tǒng)的功能是什么？消化系統(tǒng)的各個(gè)組分及其功能是什么？”這3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題來(lái)引領(lǐng)整個(gè)單元的學(xué)習(xí)。

在單元關(guān)鍵問(wèn)題的基礎(chǔ)上，每一課中也結(jié)合具體的主題將問(wèn)題進(jìn)行了分解。（1）鉛筆是一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)，它由哪些組分構(gòu)成？每個(gè)組分幫助鉛筆執(zhí)行什么功能？（2）動(dòng)物也是系統(tǒng)，小貓有哪些身體部位？各部位如何發(fā)揮作用幫助小貓健康生活？（3）植物也是系統(tǒng)，根、莖、葉、花、果實(shí)等各部位對(duì)于生命活動(dòng)有什么重要作用？

每個(gè)單元的最后有“回顧”欄目，同樣以問(wèn)題的形式呈現(xiàn)：“1.什么是系統(tǒng)？2.身體系統(tǒng)如何幫助人運(yùn)動(dòng)？3.身體的哪個(gè)系統(tǒng)獲取人體需要的氧氣？4.消化系統(tǒng)的主要功能是什么？5.消化系統(tǒng)由哪些組分構(gòu)成？”將問(wèn)題作為學(xué)生學(xué)習(xí)自查的手段，體現(xiàn)出“教材”與“學(xué)材”的統(tǒng)一性[8]。

此外，在教材的正文中，通過(guò)概念卡通和“思考時(shí)間”（think time）等小欄目提出相關(guān)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。概念卡通的結(jié)構(gòu)一般為：幾個(gè)卡通人物圍繞一個(gè)日常情境中的問(wèn)題進(jìn)行討論，人物對(duì)話圈在卡通泡泡里[9]。例如，在“生物與非生物”的學(xué)習(xí)中，在一大幅包含荷花、草地、水、獅子等大自然事物的圖景中，兩個(gè)卡通小朋友分別提出問(wèn)題：“人們?cè)鯓荧@取所需的空氣、食物和水呢？”“你認(rèn)為植物的有些身體部位能移動(dòng)嗎？”這兩個(gè)問(wèn)題分別指向“生物需要空氣、水和食物”以及“生物會(huì)運(yùn)動(dòng)”兩個(gè)核心概念，進(jìn)而指向跨學(xué)科概念多樣性的學(xué)習(xí)要點(diǎn)：“在我們周圍有各種各樣的生物和非生物”。消化系統(tǒng)部分，以“思考時(shí)間”這一小欄目提出問(wèn)題：“一年中大概吃500千克的食物，但人的重量為什么沒(méi)有增加500千克呢”，引導(dǎo)學(xué)生思考消化系統(tǒng)中物質(zhì)的輸入和輸出。

新加坡小學(xué)科學(xué)教材STAR SCIENCE以各種層次、不同類型的問(wèn)題貫穿整本書(shū)，分布在“單元關(guān)鍵問(wèn)題、正文、回顧、思考時(shí)間”等不同的欄目，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生深入思考，理解核心概念，進(jìn)而建構(gòu)跨學(xué)科概念。

三、豐富的活動(dòng)為跨學(xué)科概念建構(gòu)提供直接經(jīng)驗(yàn)

概念的學(xué)習(xí)需要以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。STAR SCIENNCE科學(xué)教材采用并推廣基于探究的方法，書(shū)中的“試一試”（try it）和“動(dòng)手做”（hands on）欄目以及活動(dòng)手冊(cè)都提供了豐富的動(dòng)手體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生在參與中探索并建構(gòu)概念。

活動(dòng)包含各種各樣的類型，有實(shí)地考察、游戲、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、制作等，在各種環(huán)境中展開(kāi)，學(xué)生通過(guò)觀察、收集數(shù)據(jù)來(lái)認(rèn)識(shí)身邊的世界。例如，通過(guò)參觀自然公園和動(dòng)物園，對(duì)各種動(dòng)植物進(jìn)行分類，觀察它們的多樣性；進(jìn)行簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，找到一種材料制作讓飲料保溫的瓶子；通過(guò)玩耍或模擬的游戲活動(dòng)讓學(xué)生參與到概念的學(xué)習(xí)中。

該教材配備了相應(yīng)的活動(dòng)手冊(cè)，為學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究和實(shí)踐活動(dòng)提供指導(dǎo)。以跨學(xué)科概念“多樣性”為例，四年級(jí)教材第一個(gè)模塊為“多樣性與分類”，包含“生物與非生物、生物分類、材料分類”三個(gè)單元，分別設(shè)計(jì)了“比較蠕蟲(chóng)和橡皮筋、給植物分類、識(shí)別不同的材料”等動(dòng)手活動(dòng)，為學(xué)生建立多樣性概念提供直接經(jīng)驗(yàn)。以“比較蠕蟲(chóng)和橡皮筋的活動(dòng)”為例，活動(dòng)手冊(cè)給出了實(shí)驗(yàn)的材料、方法和結(jié)果三部分。實(shí)驗(yàn)材料有蠕蟲(chóng)、橡皮筋、放大鏡、棉棒、培養(yǎng)皿、蘋(píng)果等。實(shí)驗(yàn)分三步：1.使用放大鏡近距離觀察蠕蟲(chóng)和橡皮筋，并記錄你的觀察結(jié)果；2.輕輕地用棉棒觸碰蠕蟲(chóng)和橡皮筋，記錄你的觀察結(jié)果；3.把蠕蟲(chóng)和一片蘋(píng)果放到培養(yǎng)皿中，記錄現(xiàn)象。結(jié)果部分，提供了簡(jiǎn)要的記錄單供學(xué)生記錄觀察結(jié)果。

該活動(dòng)分別聚焦生物和非生物的外部特征、對(duì)環(huán)境的行為，以及是否攝取食物等特點(diǎn)，指向生物和非生物概念的建構(gòu)，理解多樣性的第一個(gè)要點(diǎn)：“我們周圍存在著各種各樣的生物和非生物”。學(xué)生通過(guò)直接的活動(dòng)理解跨學(xué)科概念的某一要點(diǎn)，通過(guò)多次、不同情境中的活動(dòng)逐步豐富對(duì)不同要點(diǎn)的理解，歷經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)去建構(gòu)跨學(xué)科概念（見(jiàn)表3）。

四、“圖文并茂”的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖將概念聯(lián)系顯性化

知識(shí)結(jié)構(gòu)化是教材編寫(xiě)的內(nèi)在邏輯[10]，STAR SCIENCE科學(xué)教材利用圖文并茂的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖將概念之間的聯(lián)系顯性化，明確概念之間的層次性，最終指向統(tǒng)攝性最強(qiáng)的跨學(xué)科概念。在新加坡小學(xué)科學(xué)教材中，知識(shí)結(jié)構(gòu)化在每一單元、每一課，甚至每一個(gè)活動(dòng)中都得到了充分而具體的體現(xiàn)。

在每個(gè)單元結(jié)束時(shí)都有“放在一起”（put it together）欄目，其中用箭頭將圖片、文字連接起來(lái)形成結(jié)構(gòu)圖。以跨學(xué)科概念“多樣性”下的“生物與非生物”為例，物體分為生物和非生物，生物以貓和綠蘿為例，非生物以鉛筆和皮球?yàn)槔?，并在圖片下方標(biāo)出它們各自的特點(diǎn)：“生物需要空氣、食物和水，能運(yùn)動(dòng)、會(huì)生長(zhǎng)、對(duì)變化有反應(yīng)、能繁殖”“非生物不需要空氣、食物和水，不能自己運(yùn)動(dòng)、不生長(zhǎng)、對(duì)變化不產(chǎn)生反應(yīng)、不能繁殖”。這樣的結(jié)構(gòu)圖契合兒童的年齡特點(diǎn)，又能作為腳手架幫助孩子梳理概念之間的聯(lián)系，為學(xué)生的跨學(xué)科概念建構(gòu)奠定基礎(chǔ)。

同時(shí)，在每一課或者每個(gè)活動(dòng)中有很多“圖文并茂”的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，特別是用大量、大幅的真實(shí)照片吸引學(xué)生的注意力。在跨學(xué)科概念循環(huán)的模塊中，有晝夜交替圖、雞的生命循環(huán)圖，還有“豌豆、椰子、向日葵”等學(xué)生生活中熟悉的熱帶植物生命循環(huán)圖，以及“姜、土豆、洋蔥”等無(wú)性繁殖的植物生命循環(huán)圖。只有在豐富的大量的事實(shí)性知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生才有可能建構(gòu)概念性知識(shí)，尤其是最為上位的跨學(xué)科概念。

五、對(duì)我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材編寫(xiě)的啟示

我國(guó)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出了學(xué)生需要通過(guò)核心概念的學(xué)習(xí)理解跨學(xué)科概念。目前已經(jīng)有一些學(xué)者開(kāi)始關(guān)注如何在教材中融入跨學(xué)科概念，他們主要聚焦化學(xué)、生物、物理等學(xué)科，而小學(xué)科學(xué)教材的研究尚有不足。新加坡小學(xué)科學(xué)教材STAR SCIENCE的編寫(xiě)特點(diǎn)對(duì)于我國(guó)小學(xué)科學(xué)教材的編寫(xiě)具有重要的啟示價(jià)值。

1.以跨學(xué)科概念作為線索組織內(nèi)容

教材編排要考慮科學(xué)概念的發(fā)展順序已經(jīng)成為共識(shí)[11]，然而如何在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)這一理想則任重道遠(yuǎn)。我國(guó)當(dāng)前各版本的小學(xué)科學(xué)教材仍然以“宇宙、植物、水、空氣”等不同領(lǐng)域的主題來(lái)架構(gòu)單元，學(xué)生在理解核心概念以及在概念之間建立聯(lián)系方面較為薄弱。因此，可以將跨學(xué)科概念作為組織內(nèi)容的視角，例如從系統(tǒng)的視角將人體系統(tǒng)、電路系統(tǒng)編排在一起，打破學(xué)科領(lǐng)域的界限，發(fā)揮跨學(xué)科概念具有的整體性、綜合性等特點(diǎn)。

2.明確對(duì)應(yīng)問(wèn)題與概念，突出概念的直接傳遞

新加坡小學(xué)科學(xué)教材先將跨學(xué)科概念分解為要點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)化為問(wèn)題，同時(shí)在正文中呈現(xiàn)問(wèn)題的答案。我國(guó)的教材中很多內(nèi)容只呈現(xiàn)問(wèn)題與活動(dòng)，活動(dòng)之后所形成的回應(yīng)問(wèn)題的概念在教材中并未表達(dá)。除了課堂教學(xué)之外，教材還是學(xué)生科學(xué)閱讀的載體，缺少明確的概念表達(dá)，不利于學(xué)生建構(gòu)概念。因此，教材編寫(xiě)需要適當(dāng)兼顧概念的直接傳遞，突出對(duì)于概念內(nèi)涵的探索[12]，進(jìn)而幫助學(xué)生理解和應(yīng)用跨學(xué)科概念。

3.以多元欄目設(shè)置顯性呈現(xiàn)跨學(xué)科概念

除正文之外，新加坡小學(xué)科學(xué)教材還采用“思考時(shí)間、回顧、放在一起”等不同的欄目設(shè)計(jì)，分別聚焦對(duì)跨學(xué)科概念的深入思考、概念內(nèi)涵的解釋、將概念建立連接等，以多種方式來(lái)幫助學(xué)生建構(gòu)跨學(xué)科概念。教材如果沒(méi)有明確展現(xiàn)跨學(xué)科概念，而是將其隱藏在具體內(nèi)容之中，可能會(huì)因隱性教學(xué)和個(gè)人感悟而使學(xué)生產(chǎn)生理解差異[13]。因此，我們需要對(duì)跨學(xué)科概念進(jìn)行顯性化呈現(xiàn)，通過(guò)設(shè)置多元化的欄目，使之反復(fù)出現(xiàn)，讓學(xué)生經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科概念的建構(gòu)。

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[責(zé)任編輯：白文軍]