基于核心素养的初中跨学科问题式教学探索*——以“我国水稻的种植”为例

卢 超 范 斌

（福建省厦门双十中学思明分校, 福建 厦门 361001）

一、问题的提出

《义务教育地理课程标准（2022年版）》（以下简称“地理课标”）中提及“地理实践活动要贯穿全部课程内容之中，并且要特别规划10%的课时开展跨学科主题的学习设计”。[1]由此，打破学科界限的跨学科整合或融合教学成为本轮新课程教学改革的一大亮点。问题式教学基于建构主义理论，以解决问题为主线，以学生为中心的教学模式，其在跨学科教学实践中对于培养学生创新意识、问题解决、综合分析能力等方面具有独特的优势。基于问题驱动的跨学科教学能将不同学科知识体系镶嵌在具体的、真实的问题情境中，为学生展示了实际问题的不同视角，开辟了拓展学生思维深度和广度的更多路径，对于培养和提升学生在真实情境问题中综合分析和处理问题的能力大有裨益。本文以“我国水稻的种植”为主题，设计了一系列关联问题，探索了初中地理和生物跨学科问题式教学的路径，为一线教师开展跨学科教学提供参考案例。

二、跨学科问题式教学案例的设计

1.设计理念与思路

本文的跨学科问题式教学设计在“我国的水稻种植”主题统摄下，以核心素养培育为目标，对相关教学内容进行剖析、重组和优化，将逻辑关系紧密的问题链条作为线索，统筹安排主题下的跨学科探究活动。通过创设情境、提出问题、探究问题和总结评价四个环节，按照一定的学理逻辑构建“4W”问题链条，引导学生思考真实情境中的地理科学和生命科学问题，综合应用跨学科知识开展系列探究活动，最终认识与解决生活中的真实问题。同时，教师结合学科素养要求，制定跨学科问题式教学评价量表，通过自评和他评，对学生的跨学科学习过程展开评价，重点聚焦信息提取与处理、问题分析与质疑、结论阐释与创新三大跨学科学习能力，[2]从而形成较为完整的跨学科问题式教学设计。

2.课标解读与教材分析

对照地理课标和《义务教育生物课程标准（2022年版）》（以下简称“生物课标”）的要求，根据不同行为要求及课标核心素养倾向，对“我国的水稻种植”主题相关的课标要求及教学内容进行分类梳理，如表1所示。

表1 主题相关的课标要求及教材内容 [3][4]

3.教学对象学情分析

八年级的学生初步具备从图文资料中获取信息、描述地理要素空间分布特征和浅层分析地理问题成因的能力，也具有一定的生命科学知识储备和科学探究能力，为跨学科学习奠定了基础。在心理特征方面，基本掌握合作探究及知识迁移的能力，能够对一些科学问题进行简单的成因分析。

4.教学目标整合

（1）说出种子的基本结构，理解各结构功能，并能够应用种子结构功能解释生活生产中的简单问题。

（2）运用实验法探究种子萌发的环境条件，描述种子萌发的环境条件和自身条件。

（3）描述种子萌发的过程，说出种子各部分结构发育的结果。

（4）运用种子萌发过程解释、解决生活生产中的简单问题。

（5）通过读图描述我国水稻产区的空间分布特征，培养准确获取图文信息并能够描述地理事物分布特征的能力。

（6）根据水稻的生长习性特征，分析种植水稻的优势自然条件，理解生物与环境相互依赖、相互影响的关系，树立因地制宜发展水稻种植的农业观。

三、跨学科问题式教学的实施路径

1.创设情境

播放视频短片“200秒动画看袁隆平与水稻的60年”，视频主要讲述袁隆平从一位乡村教师到“杂交水稻之父”，一生都在为杂交水稻奋斗，为人民能吃饱饭努力的励志故事。

[设计意图]

通过袁隆平励志故事导入，培养学生热爱科学、追求真理的信念，激发爱国主义情感，引出教学主题。

2.提出问题

稻米是一种普遍但又不可或缺的食物，那么水稻和杂交水稻有何差别呢？我国的水稻种植区主要分布在哪？为什么同样是稻米，不同区域出产的稻米品质却不同呢？人们又是如何在沿海滩涂和盐碱地发展水稻种植的呢？

3.探究问题

【探究任务一：What】认识水稻及杂交水稻

[情境素材]

水稻是禾本科一年生水生草本植物，分为籼稻与粳稻两个亚种。杂交水稻指选用两个在遗传上有一定差异，同时优良性状互补的水稻品种进行杂交，生产具有杂种优势的第一代杂交种。“水稻花与花蕊”“水稻的种子及其萌发”如图1、图2所示，读图完成下列问题。

图1 水稻花与花蕊

图2 水稻的种子及其萌发

[问题设置]

（1）水稻的种子是由胚珠发育而来的，胚珠位于图1的[ ]________ 中。水稻种子的子叶有________ 片；结合图2，人们食用的稻米主要是水稻种子的[ ]________ ；水稻种子萌发时，发育成⑨的是[ ]________ ；首先突破种皮的是[ ]_________。

[探究结果]

④子房；1；⑤胚乳；⑦胚芽；⑧胚根

（2）袁隆平团队培育杂交水稻，是利用生物多样性中的________多样性的典型实例。研究人员通过人工授粉获得杂交水稻的种子。结合图1，人工授粉就是将一个水稻品种[ ]_______ 中的花粉撒到另一水稻品种[ ]_____上。

[探究结果]

基因；②花药；①柱头

[设计意图]

本题借助“水稻的种子及其萌发”“水稻花与花蕊”示意图，对水稻种子的结构及功能、种子的萌发过程及开花传粉的生殖过程进行考查，所考查的知识点用情境和图示呈现，实现了对学生识记、分析、归纳、概括等能力的考查。

【探究任务二：Where】描述我国水稻产区的分布[情境素材]

示意“我国水稻产区分布图”（图略）。读图，完成下列问题。

[问题设置]

归纳我国水稻产区的空间分布特征。

[探究结果]

我国水稻产区主要分布在水热条件较好的东部季风区，在秦岭—淮河线以南的平原、盆地和丘陵地区分布较为集中，其余地区分布相对分散。

[设计意图]

学生阅读我国水稻产区分布图，培养读图获取有效信息和正确描述地理事物分布特征的能力。通过联系水稻分布与地形分布的关系，强化要素关联和信息加工的能力。

【探究任务三：Why】分析水稻种植与自然环境的关系

[情境素材]

材料一：近年来，东北地区的水稻种植面积增长迅速，单位面积产量增长较快。东北水稻主要种植在黑土地上，生长周期为5个月左右。东北大米颗粒饱满，色泽清白透明，口感绵软，以五常稻米最为著名。

材料二：水稻喜温好湿，播种期（4～5月）日均温要求稳定在10℃以上，分蘖期（7～8月）日均温要求高于20℃，全生长季的需水量为700～1200毫米左右。

材料三：示意“东北水稻分散产区及五常市位置图”（图略）。“五常市气候资料”如图3所示。

图3 五常市气候资料

根据以上材料，完成下列问题。

[问题设置]

（1）水稻在生长过程中需要大量水分和无机盐，用于吸收这两种物质的主要部位是_______ ；水分和无机盐由______ 运输，自下而上运输的主要动力来自_____（生理过程）。

[探究结果]

根尖成熟区；导管；蒸腾作用

（2）根据材料分析五常市水稻生长的有利自然条件。

[探究结果]

五常市属温带季风气候，夏季雨热同期；境内流经多条水质优良的河流，水源丰富；夏季白昼时间长，日照充足；冬季寒冷漫长，病虫害少，作物生长周期长，有机物积累丰富；昼夜温差大，白天光合作用强，利于有机营养物质的合成，夜间呼吸作用减弱，利于营养物质积淀；地形平坦，黑土有机质含量高，提供了水稻生长的多种营养元素。

探究结果说明生物与环境相互依赖、相互影响，水稻的种植需要因地制宜。

[设计意图]

学生通过阅读数据资料，了解水稻的生长习性，再结合五常市的地形、气候、水源、土壤等环境条件，综合分析自然环境条件对农作物生长的影响，培养学生运用跨学科思维综合分析问题的能力。同时，理解生物与非生物环境相互依赖、相互影响的关系，渗透农业发展要因地制宜的思想。

【探究任务四：How】探究沿海滩涂和盐碱地的水稻种植

[情境素材]

海水稻是生长在海边滩涂等盐碱地的特殊水稻，其本身并非新事物，但普遍产量低、米质差。2020年，袁隆平科研团队利用杂交优势提高了海水稻的产量和品质，并在全国五大类盐碱地区建立“海水稻”试验示范种植基地。

[问题设置]

（1）海水稻的根能从海边滩涂地和盐碱地吸水的原理是：细胞液浓度_______（选填“大于”或“小于”）土壤溶液浓度。科研人员配置不同浓度梯度的氯化钠（一种盐）溶液，在25℃温度条件下进行种子萌发实验，结果如图4所示。

图4 实验结果

①随着氯化钠浓度增加，海水稻的萌发率_____；当氯化钠浓度为_____%时，海水稻与普通稻的萌发率差距最为显著。

②将种子置于自来水中浸泡2～3天，当80%的种子芽长3毫米，根长5毫米后，将萌发的种子播种到土地中。种子萌发的外部条件，除了需要一定的水分外，还需要______ 和______。

[探究结果]

小于；降低；0.8；适宜的温度；充足的空气

（2）在海水稻的育种过程中，某科研人员选取两种不同品种的水稻进行相关实验，结果如图5所示。

图5 实验结果

①盐浓度为0的一组实验起到_______作用。

②比较A、B两种不同品种的水稻，耐盐性较强的品种是_______。

[探究结果]

对照；B

（3）推广海水稻种植对我国的农业发展有哪些积极的影响？

[探究结果]

①海水稻种植在海边滩涂等盐碱地，可以缓解我国耕地紧张状况；②由于海水稻的种植，扩大了我国的水稻种植面积，可以缓解粮食危机，保障我国的粮食安全；③海水稻抗涝、耐盐碱的特有基因资源，对于我国南方水稻种植区水稻品种的改良有重大意义。

[设计意图]

本题以袁隆平团队的海水稻研究为背景，根据海水稻耐盐碱特点，从结构与功能相适应、生物与环境相适应的角度，借助种子萌发以及植株生长的两个实验，考查学生信息解读和处理、实验探究和结果分析的能力。引导学生注重探究过程和探究方法的科学性以及实验现象、数据和图表分析的严谨性，较好地体现对科学探究能力的检测。同时，彰显了科学技术在农业发展中的重要作用，强化粮食危机的意识。

4.总结评价

本节课以“我国的水稻种植”为主题，开展地理科学与生命科学的跨学科问题式教学。学生综合调用两门学科的背景知识和关键能力，认识了水稻和杂交水稻的相关概念；了解了水稻种子的基本结构及萌发过程；描述了我国水稻产区的分布特征；从地形、气候、水源、土壤等角度分析了水稻生长的有利自然条件，深入理解了生物与非生物环境的相互关系，树立了因地制宜发展水稻种植的农业发展观。

在完成跨学科问题式教学活动后，教师要根据活动参与者在学习过程中的素养表现展开客观评价。组内从合作态度、沟通表达、思想观点、规则意识、活动参与度等几个维度对其他成员进行评价。活动参与者本人也要对自己的学习成果进行反思和评价，评价指标如表2所示。

表2 问题式教学过程评价量表

四、教学启示

跨学科问题式教学主题的选择应贴近学生真实生活且具有探究价值，在发现、分析、解决真实问题的过程中，培养学生科学的思维方法，获得跨学科探索的体验与经历，唤醒对学科的好奇心与想象力，激发跨学科分析问题的欲望与意识，逐步实现核心素养的培育，促进终身发展。由于跨学科问题式教学涉及多学科的融合，因此，在教学课时的安排及不同学科内容的衔接上要做细致的规划。在教学设计过程中，授课教师要熟练掌握跨学科问题式教学主题下本学科及其他学科的相关知识，做到融会贯通，力争实现跨学科思想与方法的融合。完成授课后，相关教师要及时跟踪学生反馈，灵活调整跨学科教学设计，逐步形成具有推广价值的跨学科问题式教学设计范式。