基于核心概念和“问题链”的初中生命科学和地理跨学科教学实践

王文娟 闫白洋

摘要开发了基于核心概念和“问题链”的生命科学和地理跨学科教学流程，并以“吐鲁番的葡萄熟了”为例进行了教学实践，取得了较好的效果。

关键词 生命科学 地理 跨学科教学 核心概念 问题链

中图分类号G633. 91文献标志码B

2021年6月，上海市中考第一次进行了地理和生命科学跨学科的案例分析考试，分值15分，地理和生命科学跨学科教学成为了初中生命科学教学改革的热点。下面基于核心概念和“问题链”进行了生命科学和地理跨学科教学实践，希望为一线教师提供参考。

1基于核心概念和“问题链”的跨学科教学形态

上海市教委在《初中地理和生命科学学科中开展跨学科学习的教学指导意见（试行稿）》中提出，运用初中学生已掌握的地理和生命科学等学科的基础知识、关键能力对生产生活情境中的实际问题加以分析，提高学生在解决真实问题中信息提取与处理、问题分析与质疑、结论阐释与创新的能力。基于此要求，实践基于核心概念和“问题链”的跨学科教学形态。基于核心概念和“问题链”跨学科教学是以真实情境为主题，注重地理和生命科学的核心概念，通过“问题链”的方式进行的教学如图1所示。

教师首先根据初中地理和生命科学的课程标准和教材梳理核心概念，寻找地理和生命科学概念的链接锚点。例如，生命科学的生物特性与地理环境密切相关、生态系统与地理环境有相通之处。通过梳理两门学科的相关核心概念，搭建跨学科相关知识的框架。然后，教师依托较复杂的现实情境，设计真实情境、真实任务。情境应该蕴含（涉及跨学科教学内容）较完整的问题，具有良好的跨学科知识关联性，能贯穿跨学科学习的全过程。基于情境设计梯度问题，问题导向中的问题指向，不是单一、孤立、碎片化的知识，而是在地理与生命科學核心概念的引领下，形成有逻辑的问题链。问题导向应关注开放性的问题，鼓励学生有开放性思维和创新性表现。最后，学生合作共同解决问题，提升信息提取与处理、问题分析与质疑、结论阐释与创新等跨学科能力，在此过程中，教师起到引导、评价和反馈的作用。

2基于核心概念和“问题链”的教学案例

2.1教材分析

本案例所涉及的学科为初中地理和初中生命科学。初中生命科学所涉及的主要知识点是沪教版初中《生命科学》中“被子植物的形态结构与功能”“生物与非生物环境的关系”“生物的变异”等。相关的核心概念是“生物对环境的适应性”。初中地理所涉及的主要知识点是沪教版初中《地理》中“新疆维吾尔自治区”“地形与地势”“气候”“气温与降水”“河流”等以及区域地理学习的方法与思想。相关核心概念是“地理环境对生物特性的影响；地理环境各要素之间相互影响、相互制约”。本案例结合生物（吐鲁番的葡萄）特性与地理环境的关系，融合地理和生命科学核心概念，通过设置核心问题与具有梯度的问题链，最终指向吐鲁番的葡萄为什么这么甜的“解惑”，即生物与环境相适应的进化与适应观。

2.2设计思路

本节课的设计思路是学生通过识别情境中的事物现象（吐鲁番的葡萄熟了），提出问题（吐鲁番的葡萄为什么这么甜？），建立学科逻辑关联（生命科学与地理），并运用地理与生物学原理（地理环境中的位置、地形、气候、河流等，生命科学中的光合作用、呼吸作用、性状、基因、遗传、变异等），从不同学科角度对问题做出分析（从生命科学的角度，从地理环境的角度，从生命科学的遗传学角度，分析吐鲁番的葡萄甜的原因），并能够得出结论。通过该案例，教师引导学生分析归纳出解决这类跨学科案例的分析方法（地理环境与植物类案例分析方法），最后能解释其他相关或相类似现象的原因、机制（新疆的哈密瓜移栽到上海），最终达到知识方法的迁移应用（课后练习巩固），如图2所示。

2.3学情分析

本节课的授课对象为九年级学生，我校在九年级中开设了跨学科案例教学课程，由地理和生命科学教师基于学生已有水平，共安排了六、七年级地理知识复习及八年级生命科学复习。从目前看，学生基本具备了以上学科的基础知识，对跨学科案例的分析，具有一定的知识储备，但是对于真实情境中的问题，如何建立符合学科的逻辑关联，以及运用地理与生物学原理来分析问题等尚没有形成方法。

2.4教学目标

①通过经历“吐鲁番的葡萄熟了”整个自主探究学习过程，模仿迁移解决相似案例，从中学会从不同的学科视角分析问题的方法，进而可以归纳出解决地理环境与植物类跨学科案例分析的方法。

②初步形成能通过现实生活中的生物、地理相关的现象或真实问题，来感悟生物与环境的相适应、相影响的关系。

2.5教学流程

2.5.1梳理学科核心概念

针对跨学科案例分析的学习要求，课前各学习小组梳理地理和生命科学核心概念：地理中的新疆地区的位置、地形、气候（气温、降水、日照）、河流等；生命科学中的光合作用、呼吸作用、性状、基因、遗传、变异等知识概念的梳理。教师引导学生在梳理地理和生命科学核心概念中寻找其中的关联点，同时达到复习巩固的目的，也为后续问题的解决奠定学科基础知识。

2.5.2寻找概念链接锚点

学生经历上述核心概念的梳理过程，寻找学科概念链接锚点。教师引导学生分析，使学生发现“生物的生长一定会受到如地形、气候中的气温、降水、日照等地理环境因素的影响”，从而将植物的生长聚焦到“光合作用中有机物的合成（需要水、二氧化碳，条件光照、叶绿素）和呼吸作用中有机物的消耗（主要受温度的影响）”“生物的任何一种性状都是由基因和环境共同决定的，反过来生物要生长在某一区域就必须适应这里的环境，否则无法生长、生存、繁殖”等。最终，学生得出两者的交叉点为“生物适应环境、环境影响生物”。

2.5.3设计课堂真实情境

基于以上链接锚点，教师设计贯通课堂的真实情境，课前播放新疆特色音乐、图片，并摆放新鲜的新疆葡萄让学生品尝。学生课前分组品尝葡萄，互相交流口感及产地。教师提问：葡萄的口感如何？这么甜的葡萄产自哪里呢？最后，提出核心问题：吐鲁番的葡萄为什么这么甜？

2.5.4围绕情境设计问题

教师围绕真实情境，在核心问题的引领下，设计3个问题鏈。（1）从生命科学的角度，设计梯度问题链：①甜说明什么物质多？②从植物光合作用的生理作用来分析呢？③植物本身细胞呼吸会消耗有机物吗？④葡萄植株一边合成有机物，一边又消耗有机物，那为什么糖分还会积累的多呢？⑤新疆地区的地理环境有什么特点呢？（2）从地理环境的角度，结合吐鲁番平均日照时数表（表1）、吐鲁番基本气候情况表（表2）和吐鲁番全年温度曲线图（图3），设计梯度问题链：①哪些自然地理环境要素影响了葡萄糖分多的品质？②只要满足充足的日照条件就能盛产优质葡萄吗？③气温是如何影响的呢？（3）从生命科学的遗传学角度，设计梯度问题链：①果实的甜度这一生理特性属于遗传学中所讲的什么呢？②性状主要由什么决定？③从之前的分析来看，性状本身又受什么影响？④你能得到什么结论？

教师由核心问题引出3个问题链，并设计梯度问题链，以促进学生调动已有的学科知识，建立两个学科核心概念之间的关联，并最终落脚在糖分积累这一重要生理性状上。同时，这也是在一系列梯度问题链设计中自然形成的，而非教师的简单灌输。学生从不同的学科视角审视问题，提高综合分析问题、解决问题的能力，培养跨学科思维力以及语言的表达能力。这也是强化不同学科核心概念之间相关联的过程。

2.5.5合作解决问题，提升跨学科能力

学生在合作中解答一系列的梯度问题，进而完成对3个问题链的回答，最终完成对核心问题的解答，并建构跨学科思维方式。最后，教师提出讨论问题：解决地理环境和植物类跨学科案例分析的方法是什么？学生思考、讨论、表达、互相补充。同时，教师多媒体展示“地理环境与植物类跨学科案例分析方法”思维导图（图4），引导学生利用该方法自主学习“新疆哈密瓜”跨学科案例分析，强化分析方法，总结解决问题的思维方式。

2.5.6教学评价

本节课上，学生在经历整个学习过程中最主要的学习方式就是自主学习法。在整个案例实施过程中，教师主要采用了学生合作评价、知识联系评价、语言表达评价、方法归纳评价、迁移应用评价等评价方式。基于以上教学实施评价，学生初步学会了跨学科案例分析的基本思路，具体表现在能够将地理环境与生命科学相关核心概念联系起来，能从不同的角度分析具体的真实情境的问题，能对生活中一些现象提出问题，用学科知识解决问题，同时对信息的提取、语言的表达、文字的书写等能力都有所提升。

3教学反思

本节课上，教师基于核心概念和创设“问题链”，进行了地理和生命科学跨学科案例教学的实践，引导学生经历了地理和生命科学核心概念的梳理、真实情境问题的探究、解决问题能力的提升、课堂教学的评价等环节，大大吸引了学生的学习兴趣，使学生掌握了学习方法，帮助学生建立、形成生物与环境相互适应、影响的观念，使学生体会生命科学知识学习对实践应用的重要性，感悟保护生态环境的重要性，从而提升了学生解决问题的跨学科能力。