小学科学跨学科概念建构的教学策略

科学课程标准要求，教师在组织学生学习13个学科核心概念时，还要指导他们理解4个跨学科概念。跨学科概念是科学概念，更是科学的思维方式和工具。从知识层面看，跨学科概念是科学学科普遍运用的主要概念，是学科间共通的上位概念性知识；从思维层面看，它是一种反映科学学科自身规律的上位思维方式或工具。[1]

跨学科概念是科学研究中的一个概念范畴，有特定的内容和完整的体系，它普遍适用于科学（物质科学、生命科学、地球与宇宙科学）、技术、工程中，能够超越各个学科的界限。[2]

课程标准强调了4个跨学科概念。

系统与模型。系统是根据研究目的人为界定的，它是由有关联的物体或元件组成的有序整体，包含边界、成分及相互作用。模型是对系统的理解和清晰的表达，可以是实物模型、示意图、数学公式、计算机模拟等形式。模型的建构是根据研究目的对系统进行的必要的假设和简化，以突出系统的本质特征，但这些假设和简化会影响模型的可信度和准确度。

物质与能量。物质与能量是系统的两个守恒量，它们共同限制了系统可能的变化。物质是系统能量转换的载体，能量是系统物质流动、循环的动力。因此，研究系统中物质、能量的流动、循环及转换，有助于理解系统发展变化的可能性和局限性。

结构与功能。结构和功能是系统的两个互补方面，功能可以用结构来解释，结构也可以用功能来解释。系统的功能常取决于某些关键部件的性状和它们之间的关系，以及制造它们的材料特性。系统在不同尺度具有不同的结构和特征，因此，讨论结构与功能时需要根据问题选择合适的尺度。

稳定与变化。稳定是指系统在观测尺度上保持不变或总能回到稳定的状态，是系统变化的动态平衡。反馈是使系统保持稳定或变化的机制，负反馈能使系统稳定，正反馈能使系统变化。稳定和变化都有一定的条件和范围。

4个跨学科概念相互关联，从不同的视角诠释自然和科学世界。“系统与模型”分析的对象是自然和科学世界的存在方式与基本单位，系统既可以是简单系统，也可以是复杂系统；学生在探究中利用各种思维方法建构模型，并利用模型进行解释和预测。“物质与能量”和“结构与功能”强调系统由物质组成，与物质相伴的是能量，不同形式的能量之间是可以相互转化的；物质构成了自然和科学世界中的各种事物与结构，不同的结构又具有相应的功能。“稳定与变化”呈现出动态发展的辩证状态，受到内外部因素的影响，系统在平衡、失衡、再平衡中反复循环。

一、跨学科概念建构要三位一体

学科核心概念、跨学科概念和科学实践被确定为科学学习的三个维度，三者形成一个立体、多维的学习内容结构，相互依存，相互支撑（如图1）。学科核心概念构成了科学学习的基础维度，它影响着学习的长度与宽度。跨学科概念是学生学习了诸多学科核心概念之后生成的高阶概念，是学科核心概念被融通、升华之后生成的高阶概念维度，它的综合与抽象程度更高，影响着学习的深度。科学实践是学生整合学科核心概念和跨学科概念以模拟解决社会、经济、科技、生活等诸多问题的实践维度，是连接核心概念与跨学科概念的思维桥梁。因此，跨学科概念不是孤立存在的科学学习维度，必须结合学科核心概念和科学实践才能体现它的价值。将跨学科概念孤立于科学核心概念和科学实践之外的科学思维或者科学视角都是不可取的，会让跨学科概念成为无本之木、无源之水。

二、跨学科概念建构的进阶分析

相关文献对课程标准中的4个跨学科概念的解读更多是初中毕业生应该达到的水平状态。在具体的教学实践中，教师需要对不同学习阶段的跨学科概念发展层级或进阶水平作出诠释，并以行为动词的形式具体描述不同学段学生跨学科概念的水平，将跨学科概念的建构落实到每个学段的教学之中。分析课程标准附录2《课程内容中使用的行为动词》与《义务教育科学课程标准（2022年版）解读》，[3]可以对4个跨学科概念的基本内涵、不同水平（对应不同年段）进阶表征的描述与它们涉及的学科核心概念进行梳理（见表1）。

三、跨学科概念建构要经历顺应与同化

跨学科概念具有一般概念的基本要素，即概念的名称、内涵、外延与例证，其建构的思维过程包括观察比较、分析综合、抽象概括、解释应用等。但跨学科概念是多个学科领域通用的概念，它跨越了多个学科领域的界限，将它们联系起来，是一种能够反映科学本身的上位思维方式或工具。因此，跨学科概念的建构必然要先立足于一个主要的学科领域。

首先，引领学生聚焦该领域的事物与现象，让他们经历观察比较、分析综合、抽象概括等思维活动，抽取该领域中事物与现象的本质属性，举例辨析具有该本质属性的对象范围并利用抽象概括出的本质属性解释相关的科学问题，完成对该领域的基本概念与核心概念的自我建构。

然后，设置问题情境，引导学生阐释该领域中的普遍性问题，打破他们原有的经验结构，让他们形成一种包容新旧经验的更高一级的经验结构，实现顺应性迁移，完成对跨学科概念内涵的学习。

最后，引领学生利用学到的跨学科概念去解释另一学科领域的相关科学现象与科学实践，让他们辨析并投入技术与工程领域的相关实践，在跨学科概念的聚合作用下进一步建构学科核心概念体系，实现同化性迁移，促进概念性理解与科学实践的联结，深化他们对科学学科本质的理解，进而完成对跨学科概念的理解与建构。

四、跨学科概念建构要注重表现性评价

在设计建构跨学科概念的教学时，教师要提前设置表现性评价任务。评价任务的设置要始终指向对跨学科概念的理解，学生需要知道什么、理解什么、最终学会什么，就评价什么。教师要做到教、学、评一致，即评价的维度应与学习目标的要求一致；要着重考查学生在真实的学习活动中对学科核心概念和跨学科概念的理解程度；要设计能激发学生进行概念性思考的问题，密切关注学生思维能力的发展。一方面，学生通过完成表现性评价任务，实现对跨学科概念的深刻理解，另一方面，教师从学生完成任务的情况来评价学生对跨学科概念的理解程度。教师设置评价任务时既可以采用限制式的表现性评价，也可以采用开放式（或扩展式）的表现性评价。评价任务可以是某种模型的设计与制作，可以是某个活动环节的展示与操作，可以是对某种结构的阐释与说明，可以是对某个系统的图形化表达，还可以是真实情境下的问题解决方案，等等。

例如，在低年级《影子的秘密》一课中，教师基于跨学科概念“系统与模型”可以设置以下评价任务：给学生一个集合圈，请学生在这个集合圈里写出或画出产生影子的要素或物体，并阐释要素或物体之间的位置变化引发的影子变化，从而让学生潜移默化地理解——系统是人为界定的，它是由关联的物体或元件组成的有秩序整体，包含边界、成分及相互作用，继而让学生认识到模型是经过处理的简化系统，是对系统的理解和清晰的表达。

又如，在中年级《我们是怎样听到声音》一课中，教师基于跨学科概念“结构与功能”可以设置以下评价任务：请你从提供的材料（有富余）中选择合适的材料，组装一个听诊器的模型，并阐释你选择材料的依据。这样的引导能让学生从物质科学领域和技术与工程领域去理解“结构与功能”这一跨学科概念。

再如，在高年级《有趣的食物链》一课中，教师基于跨学科概念“物质与能量”可以设置以下评价任务：请你解释食物链的箭头是指向消费者或更高一级的消费者，而不是指向生产者或低一级的消费者的原因。这样的引导能让学生认识到“物质与能量”在生物之间的转移与流动。

[课题：成都市教育科学规划名师专项课题“促进科学核心素养发展的跨学科概念建构实践研究”，编号CY2023ZM23]

（作者单位：四川省成都市温江区东大街第二小学校）

参考文献

[1]孔繁成.科学课程跨学科概念内涵、内容范畴及教学实践建议［J］.辽宁教育，2022（11）.

[2]史加祥.课程标准背景下小学科学跨学科概念的理解与实践［J］.中小学教材教学，2022（10）.

[3]胡卫平，刘守印.义务教育科学课程标准（2022年版）解读［M］.北京：高等教育出版社，2022.