指向健康生活素养培育的初中生物学跨学科实践——以“人体膝关节模型制作”为例

江巧明

(江阴市南闸实验学校 江苏无锡 214400)

生物学科作为科学领域中的生命科学学科,学科性质与学科内容决定了其培育学生健康生活素养的育人价值。生物学课程学习目标中明确指出“通过课程学习,学生能够在体育锻炼等方面形成健康的生活态度与行为习惯,树立健康意识。”苏科版初中生物学“人体的关节”的主题学习中,教学内容包括关节的结构、功能以及与人体运动的联系。该主题的学习对人体关节的保护,健康运动的生活习惯具有指导意义。教学过程中,教师需要重点突破关节结构不易观察、功能难以理解、动作过程中相关肌肉协作关系抽象、运动中关节保护的意义与措施等健康意识培育困难等教学难点。跨学科实践是落实实践育人的重要举措,基于教材内容的分析,为有效落实《义务教育生物学课程标准(2022年版)》(以下简称《课程标准》)生物学课标的教学要求以及本节教学中难点的突破与健康生活素养的培养,教师可以设计应用跨学科学习的教学形式。本文教学以“人体膝关节模型制作”跨学科项目学习为例,分析与探讨指向健康生活素养培育的初中生物学跨学科实践学习。

1 初中生物学的跨学科教学样态

《课程标准》在课程实施教学建议板块中指出:教师的课程教学要将核心素养的要求具体化,体现核心素养的综合性、发展性和实践性等特点;教师要围绕大概念组织教学内容,生物学教学过程要关注学生实践经历,通过实验、探究类或跨学科实践活动,促进学生对概念的理解,提升知识应用能力。因此,实践跨学科教学形态具有指导意义与迁移价值。笔者开发的初中生物学跨学科教学实施流程如图1所示,以学生为主体,以生物学核心概念为基点,通过体验活动的方式,培养学生综合运用多学科知识解决跨学科问题的高阶能力,在体验、实践、合作的学习过程中发展学生核心素养。

图1 基于初中生物学的跨学科教学实施流程

学科教师在跨学科实践教学设计中可以应用逆向设计的思路,在选定主题后先确定学习目标,提前呈现目标达成的评价标准,最后再安排教学活动计划。首先,教师在梳理学科相关概念建构体系以及关联责任态度素养的指向问题后,选择确定与学生真实世界有高度关联性且具有适当难度的主题。其次,教师需要立足学科概念的建构与深化,聚焦跨学科整合性理解的培育,设定具体、可评估的教学目标。然后,教师设计指向素养要素的评价量表,通过前置评价量表让学生明确学习过程、学习成果等方面的量化标准,引领学生锻炼提升核心素养的相关能力。接着,教师分解问题设计活动进而创设真实性的问题情境,在跨学科实践教学实施过程中引导学生共同感知情境式实践任务,明确实践目标,设计实施方案,并引导学生通过合作完成活动任务。最后,教师评价反馈并改进活动,对学生的学习成果进行展示与共同论证。教师可以将过程性评价与总结性评价相结合,以学生自评、学生互评及多学科教师评价等方式对作品成果与实践过程等内容进行综合点评。

2 指向健康生活素养培育的初中生物学跨学科教学案例

本文以“人体膝关节模型制作”跨学科主题项目学习为例,介绍跨学科教学主要环节的教学实施流程,以实现学生健康生活素养的提升。

2.1 跨学科教学设计

2.1.1 概念梳理

苏科版生物学教材中“关节”部分的内容属于“动物的运动与行为”,其对应的核心概念是“人体的结构与功能相适应,各系统协调统一,共同完成复杂的生命活动。”“关节”部分对应的次位概念是“人体的运动是在神经系统的支配下,由肌肉牵拉着骨围绕关节进行的。”因此,本节中“关节”部分内容的教学重点是掌握关节的结构与功能,理解结构与功能观,并能够应用概念知识指导关节保护。其次,本节中关节的运动原理涉及物理学科概念“知道简单机械,探究并了解杠杆的平衡条件”。因此,从生物与物理等关联学科核心概念以及本节延伸关联的责任态度的目标分析,教师需要通过该节内容的教学促进学生对关节结构功能的掌握与相互关系的理解,同时引领学生从关节结构功能角度出发,研究关节保护方法,培养健康生活的意识与习惯。基于以上分析,教师选择“制作人体膝关节模型,提出关节保护的方法”作为跨学科学习主题。

2.1.2 目标确定

通过概念梳理与学情分析,教师制定“制作人体膝关节模型”跨学科主题学习的目标,具体包括:(1)掌握人体关节的基本组成结构以及相应功能,说出人体关节适于支持与运动的结构特点,建立结构与功能观。(2)结合关节模型体验科学探究过程,发展发现问题的能力、实验实施与分析能力、自主构建概念能力。(3)通过实践制作关节模型过程以及应用模型解决生活问题,发展跨学科实践技能,培养科学态度和团队合作精神。(4)结合模型应用、病例分析、访谈等方法总结与学习关节保护方法,并制作宣传海报或宣传视频,形成健康生活的意识。

2.1.3 量规制订

跨学科学习的教学设计中,体现逆向设计的特点,教师根据学习目标设计评价目标,教学设计过程中将学习目标中的素养要求及成果标准细化并嵌入量规之中,起到引领、规范与评价的作用。例如膝关节模型制作的综合评价量规设计,从“科学准确性”(包括模型结构完整性、要素的形态大小比例、要素相对位置、名称标注等评价内容)、“材料创意性”(包括材料的适切性、环保、创新、价格、生活材料应用程度等评价内容)、“视觉观赏性”(包括模型的牢固性、精细程度、美观等评价内容)、“表达规范性”(包括准确度、流畅程度、是否参与论证、结合模型对关节病例及运动保护措施解释说明效果等评价内容)四个指标,让学生的学习目标可视化。

2.1.4 活动设计

对应于表现性任务的实践体验活动是跨学科实践教学设计中重要的内容。首先,体验活动需要具有可实践性,与学生的现实世界直接关联;其次,体验活动需要能够帮助学生在跨学科学习过程中更好地完成学习任务,形成创造性成果,更要指向于项目主题关联的生命观念、态度责任等核心素养。以“人体膝关节模型制作”为例,该跨学科学习的体验活动设计见表1。第一与第二部分的体验活动是“模型制作”实践任务的准备与实施阶段。第三部分的体验活动是关节模型的应用探究,学生结合制作的关节模型对人体的运动原理进行探究,对关节损伤的原因与影响进行探究分析,进而形成关节保护的健康意识与关节保护行为。第四部分是总结关节保护方法并进行宣传展示,指导学生养成健康生活习惯。以上体验活动的整体聚类设计中,教师将问题有效分解,结合跨学科学习,帮助学生培养关节运动保护的健康意识与健康素养,同时有助于学生在活动体验中进阶式地建构“人体关节的结构与相适应”的生命观念。

表1 “膝关节模型制作”实践体验活动设计表

2.2 跨学科教学实施

2.2.1 情境创设

跨学科实践的教学设计到学生跨学科实践的学习过程之间,需要教师的教学转化。学习设计中首要的是创设学习情境,在“人体膝关节模型制作”的跨学科项目学习中,总体的问题情境设计为“人们日益关注与践行运动健身,但同时又会受到膝关节损伤等问题的困扰,如果缺少科学的保护,健身会适得其反,那么我们应该如何科学保护关节呢?”该情境问题与健康生活紧密联系,不仅可以激发学生的学习兴趣,还能够促进学生理解与应用概念解决健康生活问题,训练跨学科能力,提升其核心素养。

2.2.2 活动实施

经历体验活动是学生在跨学科实践学习中深度理解学科概念,提升科学素养的关键环节。教师可以按照“问题驱动—经历活动—总结提升”的模式实施活动。如本项目分任务一“学习体验关节的结构与功能”中,教师可以引导学生思考以下问题:(1)我们要掌握关节的结构及组分知识,可以从哪些方面获得相关资料信息呢?(2)医生是如何判断关节发生骨折或病变的?(3)我们要探究关节的功能可以借助哪些实验器材?(4)如果我们的关节活动受阻对我们的活动会有什么影响呢? 接着,学生经历合作观察人体关节模式图以及膝关节X 光片等系列体验活动,完成观察记录表,并结合教材知识应用概念图的形式总结关节的结构组成。通过以上活动,教师帮助学生掌握“关节的结构由关节面、关节囊、关节腔构成,关节面由关节头与关节窝组成”等科学事实。然后,学生通过课前收集人体关节结构组成成分的资料,课上合作总结的形式形成关节各部分组分的科学事实。同时,学生通过探秘物理学中的“杠杆平衡条件”的实验装置,并应用实验装置模拟人体抬腿的动作,探究关节在动作过程中的作用,以及运动中关节肌肉对完成动作的作用,从而理解“人体运动中关节的支点作用以及肌肉的动力作用”。最后,学生通过体验关节被固定情境下坐、立、行、走的动作,理解与深化关节与人体运动的关系。

2.2.3 学习评价

为了促进学生对跨学科学习过程与学习行为的反思,教师需要在学生跨学科学习中及时进行学习评价。依据《课程标准》中“定性评价与定量评价相结合、主观性与客观性评价相结合”的教学评价指导原则,本项目采用分任务过程评价与项目量规总评价相结合的方式,结合分值评价与等级描述评价相结合的反馈方式。如在项目分任务一“探究关节的功能与作用”中设计以“主动参与合作探究”“正确操作实验装置”“实验数据的正确记录”、“科学分析实验结论”为评价内容,采用组内学生互评与教师评价相结合的方式,进行学生学习过程的分值评价;在分任务二“制作关节模型”中以制作方案、应用模型健康探究的文字稿为评价内容,采用教师评价的形式;在分任务三中采用应用模型进行合作健康探究的效果表现为评价指标,采用组间评价的形式;本项目的综合评价则以“膝关节模型制作与应用”学习评价量规为工具,采用积分等级评价的反馈形式,评价内容涉及模型制作的科学规范性、观赏性、材料选择的创新性、应用模型进行健康展讲的效果,以及参与小组模型论证的表现。

2.3 跨学科教学反思

本项目中跨学科教学的特点明显,指向学生健康素养的提升,教师根据核心概念设计体验活动,教师进行了生物学、物理、信息技术、工程学等相关的跨学科案例教学。 本案例以健康生活素养为教学指向,生物学科核心概念的建构为基础,体验活动为主要学习形式,经过概念梳理、目标确定、量规制订、活动设计等教学设计程序,教师通过情境创设、活动实施、学习评价等教学组织流程,在真实性问题、真实性实践、真实性参与中激发了学生的学习兴趣,促进学生对科学方法的掌握,帮助学生建立“人体结构与功能相适应的,各系统协调统一,共同完成生命活动”的观念,使得学生体会生物学知识对健康保护的重要意义,培养学生关注与宣传健康生活方式的社会责任意识,从而提升了学生跨学科解决问题的能力。