A-STEM引领下小学科学跨学科实践案例的设计与实施——以《植物园里有科学之保卫果实》为例

万川 广东省江门市蓬江区里仁小学

《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》中最大的变化之一是将劳动、信息科技从综合实践活动课程中独立出来。一时间，“趣味种植”“住家烹饪”等挂着跨学科学习、STEM教育、项目化学习头衔的项目开展得如火如荼，但大部分只是停留在简单技能的培养或浅显观察的体验上。如何让这些项目更加符合时代需求，切实培养具有仁爱之心、审美之慧、正义之责、创新之智的时代新人？A-STEM的做法是基于学科课程内容本身，通过创设真实的教学情境，精心设计与核心概念的建构相匹配的跨学科主题，以人文精神为引领，以人文情怀与价值贯彻始终，以发现和创造性地解决现实生活问题为核心[1]，促进学生主动从生活中或教师预设的学习活动中发现新问题，提出新观点，找出新方法，融入新技术，形成新思路，以实现学生实践能力和核心素养的双培养。

● 项目缘起

笔者所在学校是一所建设不到一年的新校，在植物园的打造过程中，部分家长把种植观察理解为“教育倒退、回归农村”。如何把科学种植与常态化生活劳作区别开来，强化学生的学科核心概念？笔者结合小学科学中的认识植物等相关内容，带领学生展开了一场“植物园里有科学”的跨学科主题学习。那么，如何在A-STEM引领下对该主题进行系统化的跨学科重构与实施？笔者认为主要应把握三点：①基于真实生活情境，立足教材的现有知识体系构建跨学科任务群，超越学科中心，打破教室藩篱，在大主题学习下变“大任务”为一个个的“小项目”，在系列化结构性的“小项目”中强化学生对学科核心概念和跨学科概念的认识与理解。②坚持思维型探究和实践活动相结合，以实践为主线，关注生成性问题，让学生在问题的发现和解决中调用旧知、学习新知、锻造思维、磨砺品质。③聚焦核心素养，兼顾基础性和时代性，用现代的技术培养好未来的人。A-STEM强调“学科核心概念是基础，跨学科概念是核心，项目实践是方法”。[2]作为信息时代的“原住民”，不仅要掌握学科性基础知识，还要有主动对接信息技术、运用数字科技的意识与能力。

● 案例实践

基于以上认识，笔者对该主题进行了以下实践。

1.立足真实问题，激发探索欲望，构建学习任务群

项目伊始，笔者结合植物园里大部分果实即将被蚁虫蛇鼠损坏殆尽、学生的劳动成果被无情窃取这一现状，向全体学生求助，用共情唤起学生“保卫果实”的原始动力。学生根据果实的生长特点、被损坏的主要原因，自发形成“保卫青瓜小分队”等。

在解决真实生活中的实际问题中表现出来的关键能力、必备品格、正确价值观是科学课程育人的集中体现。然而，科学核心素养的习得和信息化运用能力的提升并不是一蹴而就的，需要在一个个完整的、真实情境下的跨学科实践学习任务群中积累而成，这样的跨学科实践，必定不是死板的书本知识，也不是简单而机械的实验操作。正如本主题，在此之前，笔者便以“植物园里有科学”为主题和学生共同设计并开展给立人农场铺条路、帮植物生长搭果架、稻鳅共生养殖等诸多实践探究活动。

2.聚焦生成性问题，淬炼科学思维

在“保卫青瓜”的活动中，为避免果蝇蚕食青瓜，学生决定采用塑料瓶给青瓜做保护罩的方法，考虑到曾在书本上看过“植物需要呼吸”，便在瓶身打孔若干，又生怕瓶子被挤压变形，就用铁丝塑形……

随着瓜果的成长，第一期的问题出现了：①下雨天，雨水沿瓜表面下流，在瓶底部淤积；②原本固定瓶身用的铁丝生锈，与果实生长挤压在一起，食物安全有隐患；③青瓜成熟，因未提前切割，很难打开瓶子取瓜。

第二期实验，学生改用多层复合木板，钉了长方形盒子，上下左右均打孔。但是又有了新问题，相比第一期的一目了然，这次笔者选择了“看图说话”的方法：“针对以下现象，你能提出什么问题？”一时间，学生就像炸开了锅一样：①为什么这两根瓜是白的，其他是青的？②青瓜怎么有那么大的力量，竟然可以撑开盒子？③果实的形状完成初始定型后挣脱束缚，是否能回归原来的形态？④为什么长在塑料瓶里的瓜最终会烂在里面，而木板盒里的瓜却长得一反常态的大？……笔者也趁机结合该现象提出：植物生长与人的行为养成之间的相似性，必须符合“他律—自律—自觉—自为”的形成过程，必要的规范与限制有助于人的某种性格或行为的养成，过度干预或限制只会适得其反。

一个富有创造性的课程应该是“课程的伊始源于一个既定的大问题或劣构问题，教学的过程生成于学生对每一具象的疑问或惊奇，课堂的出色成于点亮每个学生思维闪亮的瞬间”。[3]因此，教师要立足真实生活情境，带领学生真刀真枪做科学；在实践中关注教与学过程中生成性资源的捕抓，从而凝练出有吸引力和有挑战性的劣构问题，引导学生在一个个问题的发现与解决中，综合运用分析比较、归纳演绎等方法进行模型建构、推理论证、创新发散，从而实现知识的调用、习得、迁移、印证和互补，在同理与共情中最终实现思维的养成和人格的健全。

3.基于项目巧用信息技术，助力学生培养与时俱进

在活动开展过程中，有学生想到使用积木搭建、塑料袋包裹等方法，方法虽然简单而粗糙，但符合学生特点，且具备对应的保果功能。很多时候，项目进行到此便结束了，即完成了学生动手能力和基础认知范围内的项目设计与实践，实现了书本基础性知识的探究、学习与应用，但缺乏延展性，未达到“跨学科实践与信息技术的深度融合”“使学生接触和接受反映时代特征的新思想与新事物，增强对科学技术与现实生活关系的体验和理解”等目标。

在跨学科实践中，教师不仅要坚持项目驱动，立足课本个性化地引导学生经历问题探究、证据推理的基础性知识运用，更要主动对接新时代技术，围绕学习任务，融入数字化学习与创新，带领学生利用数字设备与团队成员合作创造性地解决问题。为此，笔者结合“保卫青瓜”中发现的问题，利用思维导图和3D打印技术，带领学生在建模中进行问题梳理、综合分析、跨学科知识应用……；结合“稻田水分蒸发太快”的问题，讲解“浮球自动水阀”与“智能浇灌系统”的不同；结合“靠山部分水稻明显低矮”的问题，带领学生利用数字照度计连续观测并记录几个固定点位的每天光照情况，以此研究光照对水稻生长的影响等。

其中，在3D打印的运用中，为了让学生突破空间建模的难点，笔者立足学生视角，突破常规，基于人类最底层的设计思维，将高新科技的3D建模与传统的原始陶艺技术结合起来，结合生活案例与思维导图，把看起来高大上的现代技术转化为学生最熟知的捏橡皮泥活动，让学生感受“泥堆里捏出来的3D打印”，真正做到“用工具，而不是被工具用”。以圆柱体为例，在制作一个胶囊时，传统做法是“将橡皮泥搓成球体→对半切割→再搓一个圆柱体→切开两半→分别挖空→组合”，而对应的3D建模便是“创建球体→实体分割→创建圆柱体→分别抽壳→自动吸附”。以此为样例，通过不同的变形圆柱体进行发散创新，从而创生新作品。

4.融合创新，体会跨学科实践乐趣

接下来的几个课时，笔者带领学生继续交流讨论、优化设计、调试打印、实践论证，把信息技术融合运用落到实处。同时，笔者还带领学生结合学校奖励体系进行瓜果义卖、土地管理拍卖、自制凉拌青瓜和现场拍卖、全校项目学习过程分享等活动，让他们在实践创造中切实感受到学习的乐趣。

● 结束语

跨学科实践活动的设计与实施是新课标实施中的关键问题。跨学科实践强调的是某一主题下主概念的学习和主概念下跨学科技能的运用，凸显的是知识在真实问题实践解决中的具体应用。在整个教学活动中，科学知识是基础，学科实践是主线，但它既不等同于科学课，也不是单纯的劳动课，它注重在复杂的生产实践中将多学科知识进行情境化的再应用，是思维型探究和实践活动的整合。

本案例结合学校立人农场的真实情境，设计与学科核心概念相匹配的学习活动，引导学生通过实践探究，在发现和创造性地解决一个个生成性的问题过程中学科学、用科学、跨学科融合，这样的设计不仅解决了“用机械的探究步骤进行知识传授”的问题，实现了科学教育的学思结合、知行统一，从科学世界向生活世界的回归，也推动了小学科学与信息科技之间的深度融合，为新课标背景下跨学科实践案例的设计与实施提供了一种思路。