聚焦跨学科概念的项目式学习设计与实施

张雅舒　王愉鑫　鲁艳

关键词：跨学科概念；项目式学习；初中生物学

文章编号：1003-7586（2024）01-0082-6 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

2022年4月21日，《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）正式发布。本次课标修订中，课程理念的最大变化是内容聚焦大概念、教学过程重实践、学习主题为框架，呈现出内容结构化、活动实践化、学科融合化的特点，特别需要关注的是不仅单列出了跨学科实践主题，强调应用生物学、物理、技术和工程学等学科概念，以及“结构与功能”“尺度、比例以及数量”“系统与模型”“物质与能量”“因果关系”等跨学科概念，提升学生在真实情境中解决实际问题的综合能力，并且要求将10%的国家课程时间用于跨学科的实践提升。而聚焦跨学科概念的项目式学习，可以为学生提供良好的跨学科实践经历和体验，从上位的视角实现学科之间的深度融合，帮助学生建构相应的学科核心概念和跨学科概念，提升学生的跨学科学习能力，进而发展学生的核心素养。

跨學科概念是指在两门或两门以上的数学、科学和技术学科中所涉及的共同概念。聚焦跨学科概念的项目式学习旨在打破学科壁垒，以跨学科概念为统领，组织学生的跨学科实践与探究，实现深度学习和素养发展。本文以“墨池华丽转身”这一项目式学习为例，围绕“稳定与变化”和“因果关系”两个跨学科概念，从项目来源、项目设计与实施、项目评价与反思等方面进行项目回顾和分析。

1项目来源

项目来源是指选择并确定一个具体的项目，需要考虑多方面的因素，如课程标准的具体要求、相关的学科核心概念、学生的认知发展和能力水平、项目的现实意义和可操作性等。因此，本项目基于初中生物学课程标准中“生物与环境”学习主题的要求，选择成都市第七中学校园文化因子之一——墨池，作为真实情境，将相关的核心概念“生态系统的组成及功能”“生态系统的特点”“生态系统的保护”按照其内在逻辑关系，融入墨池改造的项目式学习中，如图1所示。期望学生在研究和改造墨池的项目活动中深入学习“生物与环境”的相关知识，并进一步聚焦跨学科概念——“因果关系”“稳定与变化”的建构，应用生物学、物理学、化学、数学、工程学等多学科的方法改造墨池，实现跨学科的深度学习。

2项目设计与实施

项目设计是指规划整个项目的蓝图，包括明确项目目标、规划项目程序、定义项目产品、设计项目支架等。本项目借助“如何构建相对稳定平衡的生态系统”这一本质问题，融合多学科概念和方法，用“如何让墨池中的生物与周围环境和谐共生？”这一驱动问题，引发学生的科学调查、科学思考、科学实验、实践探索和创造性的规划。项目实施过程分为确定问题、借鉴经验、考察分析、模型探究、实验探究、形成观念、成果展示7个阶段，以方法为手段，以跨学科概念为载体，以核心素养为内涵，以成果为反馈，完成了此项目的整体设计，如图2所示。

2.1确定问题，构建问题系统

高质量的驱动性问题是高质量项目式学习活动的基础。从真实情境中的深度体验出发，引导学生产生自发性问题——墨池的生态为什么不好？进而剖析出本质问题——如何构建相对稳定平衡的生态系统？最后形成驱动性问题——如何让墨池中的生物与周围环境和谐共生？接着细化驱动问题，对问题层层分解，形成问题系统：墨池中有哪些生物？墨池的水质受哪些因素影响？墨池中的生物与环境有着怎样的关系？如何提升墨池生态系统的调节能力？通过构建问题系统，聚焦“因果关系”和“稳定与变化”这两个跨学科概念，培养学生的逻辑思维和发现问题的能力，形成问题清单的成果。

问题清单设计：

（1）问题：确定研究的主问题，收集所有问题。

（2）确定研究的子问题，根据研究方法（观察法、实验法、调查法、分类法、文献法等）对子问题进行分类。

2.2借鉴经验，构建学科核心知识

通过阅读等多种方式获取资源是构建学科核心概念的重要手段。本项目实施过程中，首先借鉴城市湖泊生态修复典范——四川省成都市兴隆湖的经验，开展兴隆湖调查访谈活动。通过问题串引导、任务串驱动，使学生能够多角度、多学科阐明并理解生态系统是一个有机整体，鼓励学生运用图示或模型表示生态系统中各成分间的营养关系等，学生在建模生态系统营养关系的过程中可以深入感悟“因果关系”和“稳定与变化”的内涵，认识到生物与环境相互影响，相互依赖，互为因果，共同作用，以保证生态系统在动态变化中保持相对的稳定，进而培养学生的系统思维、分类思想、系统观念，最后形成兴隆湖生态系统的调查访谈任务单、调查分析报告等项目成果，见图3、图4、图5。

2.3考察分析，多元化实践

调查、访谈等多元化实践是丰富项目式学习过程中学生实践体验的有效途径。通过访谈兴隆湖水质检测中心的工作人员，学生知道了哪些生物可以清洁水源、如何抑制藻类过度繁殖、如何解决水中沉淀物等问题，有利于学生深入理解水生生物与水质的关系，以及非生物因素对生态系统的影响。通过水质检测的深度体验，学生真实体验了水质检测过程，能够有意识地综合运用化学、数学、工程学等多种学科方法解决实际问题，进而让学生迁移运用相关知识和技能对学校墨池的水质进行了检测和调查，在这个环节形成了访谈实践报告等项目成果。由此可见，在调查和访谈过程中，学生不仅对生物学的核心概念“生态系统”有了更深入的认识，同时也感知体悟了“因果关系”“稳定与变化”等跨学科概念。

2.4模型探究，提升学科核心能力

“做中学”是高质量项目式学习的常态。在进行大规模改造墨池生态系统之前，先让学生真实体验如何构建稳定的生态系统——自制生态瓶。在制作生态瓶的活动中，通过自选材料，制作一个维持时间尽可能长的生态瓶，应用“稳定与变化”等跨学科概念，引发学生思考：用什么材料和装置来制作生态瓶？为什么？怎样使生态瓶维持得更久？深度认识生态系统的组成、生态系统的功能等本质问题。学生尝试应用生态系统的稳定性相关概念，结合生物学、工程学等跨学科概念设计并制作实物模型，在迁移中模仿解决真实情境中的实际问题。

2.5实验探究，渗透跨学科概念

渗透跨学科概念是项目式学习的灯塔。迁移“因果关系”和“稳定与变化”这两个跨学科概念以及学科核心知识。通过借鉴兴隆湖案例经验，制作模型模仿真实情境后，学生开始利用显微镜、测量尺等工具对墨池开展宏观和微观的实践探究。学生需要应用多学科知识和技能收集墨池的数据，如墨池的面积、地势、光照、生物种类、水质等数据，为优化墨池提供证据支持。在此过程中学生需要运用数学知识计算不规则墨池的面积和体积，运用地理学知识了解墨池的光照、地势等环境条件，运用生物学知识了解墨池的生物种类，运用化学知识检测墨池的水體质量。在实践探究过程中培养学生尊重事实证据，基于证据和逻辑辩证地分析问题的实证精神，形成实验设计方案、墨池分析报告等项目成果。

2.6形成观念，发展高阶认知

发展高阶认知是项目式学习的精髓。高阶认知包括问题解决、系统分析、决策、调研、实验和创见等，其中创见是高阶认知的最高层次。认同生态系统具有一定的自我调节能力，且这种自我调节能力是有限的基础上，将墨池与兴隆湖相关数据比对，综合“因果关系”和“稳定与变化”的内涵，根据实地考察的情况实施调控，在评价和修订的过程中，利用工程学的知识对墨池进行结构改造，利用生物学的知识改善生物的种类和比例，利用物理和化学的方法改造墨池的水质等，创造性地提出墨池生态系统的分析报告及优化建议方案等，如图6所示。

2.7成果展示，以终为始

项目成果是学生认知的外在表现形式，主要表现形式为个人成果和团体成果结合，阶段性成果和终结性成果结合，意识成果和实物成果结合。教师可以为学生设计预期成果，比如生物分类图、生态系统各组成关系图、生态瓶的制作、调查报告、墨池优化方案等；还可以鼓励学生创设其他成果，比如该项目中学生探究形成了“不同土壤对水质的影响”实验报告等。以终为始是项目式学习的评价理念，通过评价对接学习目标和学习成果，以成果发布会的形式，将学生的全部或者部分成果进行展示。在成果展示的过程中鼓励学生进行鉴定、评价和复盘，提升项目实施的能力；通过绘图、写作、表达交流等方法，进行保护生态系统宣传活动，使学生理解并认同人类活动可能对生态环境产生影响，形成保护生态系统的科学认识，并通过各种各样的宣传活动传播正确的生态观，培养学生乐于探索、严谨求实的态度，提升学生爱护生态、保护环境的社会责任意识。

3项目评价与反思

遵循课标中以评促学、以评促教，多元多样的评价原则，将“稳定与变化”“因果关系”等跨学科概念作为生发点，分别设计出个人评价量表和团体评价量表，如表1、表2所示。过程性评价与终结性评价相统一，个人评价量表分为项目成果和项目过程两个方面，项目成果以项目产品作为量化的载体，以分层评价标准实施评价；项目过程旨在对思维、情感、意志、动机、精神乃至身体等全方位投入的情况进行评价，即从责任担当、帮助团队、尊重他人、研究方法和反思5个角度进行评价。遵循教育共同体的理念，自我评价和他人评价相统一，设置了自评、他评和师评多元的评价主体，不仅体现了学生的个体化、差异化、多样化，还考虑到了小组间的团队合作。通过多维度、多主体的评价，及时反馈项目的效果，促进学生核心素养的发展。

项目式学习倡导在真实情境中解决问题，培育关键能力和素养，实现跨学科学习；倡导调动所有知识、能力、品质等创造性地解决新问题，形成公开成果；倡导学习要对核心知识和学习历程产生深刻理解，并能够在新情境中进行迁移。聚焦跨学科概念的项目式学习将本质上打破传统的学科壁垒，重构学科结构，实现多学科真正意义的深度融合。