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本文共3637字，仔細閱讀需10分鐘 落實核心素養，我們需要重視核心概念 跨學科學習要求引導學生學以致用，將所學的知識和方法應用遷移到真實的情境或其他領域中，或者是將學習過程中形成的積極的態度、創新的精神、行為的規范、正確的價值觀以不同的形式遷移到日常生活以及未來的學習和生活中。 思維型教學理論的目標是指向核心素養，特別是注重“思維”。思維型教學理論的基本思想是教學的核心是思維，學習的關鍵是思考。 那我們如何有效地落實核心素養呢？思維型教學理論提出在教學內容的安排上注重核心概念。這也是我們國家以及國際科學教育的一個重要方向。 學科核心概念指各門學科中非常重要的關鍵性概念，是反映學科本質及其特殊性的學科框架概念，它們能為理解或研究更復雜的概念和解決問題提供工具與支持，對于教學具有重要的價值。 跨學科概念是指那些能應用于所有科學與工程領域的通用概念，它們都具有解釋的價值，如模式；原因和結果；比例、尺度及數量；系統與系統模型；結構與功能；物質與能量；穩定與變化。 在義務教育階段，我們可以相對側重后面的四個，即系統與系統模型；結構與功能；物質與能量；穩定與變化。在這四個跨學科概念的基礎上，我們再引導學生去關注模式；原因和結果；比例、尺度及數量。 跨學科概念和學科核心概念的學習關系是什么呢？我們如何在教學中有效地幫助學生理解或轉變相關概念呢？ 實際上二者是一個有機整合的模式，我們在建構相應的學習策略，或幫助學生設計學習材料時，實際上仍然是以學科為基礎，是基于學科核心概念的基礎上再去引導學生關注和發展跨學科概念。 反過來跨學科概念也能為學科核心概念的學習提供一種認知支架，促進學生對核心概念的理解和掌握；跨學科概念還能加強學科之間的聯系，有助于學生形成對科學的整體、連貫認識。 基于思維型教學理論的跨學科項目如何設計？ 我們在設計思維型跨學科科學實踐這個項目的時候，是基于學生對學科核心概念和跨學科概念的深度理解和應用遷移，在真實的情境中引導學生通過觀察、收集、比較、提取相關的信息并且運用分析、綜合、抽象、概括、歸納、演繹、類比、遷移、應用、創新等思維方式進行創造性的科學問題的提出和解決的一個學習過程。 我們將基于思維型教學理論的跨學科實踐項目的設計思路界定為： 以大概念（或大主題、大任務）為中心，對多個學科學習內容進行分析、整合、重組和開發，形成具有明確的主題、目標、任務、情境、活動、評價等要素的一個結構化的具有多種課型的統籌規劃和科學設計。 教師在開發這些跨學科實踐主題的時候要充分分析各學科領域的學科概念，然后基于學生的知識經驗、認知水平、興趣特點，遵循學生的學習規律和依照學科的內在邏輯進行有機的整合。 思維型教學提出五大基本原理：動機激發、認知沖突、自主建構、自我監控與應用遷移。大量研究表明，有效的教學必須遵循這五個原理。 ▲思維型教學的五大基本原理 基于五大原理，我們將科學實踐項目的實施步驟分為了以下五個階段，每一個階段都有相應的原理與之對應： 情境導入階段對應動機激發； 問題提出階段對應認知沖突； 探究實踐階段對應自主建構； 總結反思階段對應自我監控， 應用遷移階段對應應用遷移。 如何有效實施跨學科科學實踐項目？ 下面，我將根據以上五個階段和大家分享一下我們所做的一些實踐案例。 這是一個以中藥植物多樣性及應用為主題的跨學科科學實踐案例。針對這一主題，我們做了一系列相關的實踐活動，其中一個課題為《探究端午傳統中藥植物芳香油的提取及應用》。 在這個實踐案例中，涉及到了生命科學、物質科學、地球宇宙和工程與技術四個領域的學科核心概念： 生命科學：植物的結構層次、生物多樣性、植物的生活（生長、發育、繁殖）、細胞代謝、人體健康及免疫； 物質科學：物體的尺度、物質的形態和變化、物質的屬性（物理性質，化學性質）； 地球宇宙：地圖、氣候（天氣、氣溫與降水分布、氣候類型）、自然環境與自然資源； 工程技術：技術的核心是發明，是人們對自然的利用和改造；工程的關鍵是設計，工程是運用科學和技術進行設計、解決實際問題和制造產品的活動等。 涉及到的跨學科概念主要有系統與模型；結構與功能；物質與能量；穩定與變化。同時，在這個活動中介紹和引導學生通過文獻檢索法、調查法、實驗探究法、比較分析法這些研究方法進行科學探究。 ▲中藥研究院互動課堂——藥劑學講座 這個項目的背景基于健康這樣一個大的主題，考慮到增加文化自信這樣一個思路，把端午節這個傳統節日納入通過學習和探究實踐。 深入挖掘中藥傳統文化、藥用植物資源用于抑菌免疫、驅瘟辟邪、防病保健等用途及現代醫藥科技等內容，可以更好地傳承傳統文化，讓學生體驗現代科技的魅力，發展核心素養。 同時，也有利于同學們形成健康生活的科學認識、正確態度和良好的生活習慣，樹立熱愛生活、珍愛生命的人生觀。 ▲重慶市中藥博物館參觀學習 第一個階段是情境導入階段。在這個階段，我們開展以下四類活動： （1）參觀訪問重慶市中藥博物館，了解博大精深的中藥傳統文化。學生在博物館看到了38萬多份動植物礦物標本，直接給學生一個感官上的刺激，讓他們有一個直覺的興趣啟發 。 （2）參觀訪問重慶市中藥研究院，了解當地中藥生藥資源分布、種植、現代中藥制藥工藝等。 （3）調查訪問，了解當地百姓人家的端午習俗，制作端午香囊， 讓學生直觀地聞到中藥中有一些芳香精油，為下一步的提取和應用做鋪墊。 ▲學生制作端午香囊 （4）搜集文獻，初步了解端午節常用的中藥植物種類、生物學特征及用途。 通過這樣的設計引導學生有興趣進一步參與到后續的科學實踐中去。 第二個階段是問題提出階段。很多學生在分享過程中引發了認知沖突，提出了質疑： 端午傳統中藥為什么有抑菌免疫、防病保健的作用呢？ 用什么方法能有效提取藥用植物活性成分？
▲學生制作藥用植物標本 第三個階段是探究實踐階段。 在這個階段，我們根據難度進階設計了以下四個層次的活動： （1）辨識端午傳統中草藥、調查藥用植物多樣性、制作標本； （2）水蒸氣蒸餾法提取中藥芳香油； （3）丁香精油主要成分——丁香酚的鑒定實驗； （4）不同水蒸氣蒸餾裝置提取植物芳香油比較研究。
▲學生提取中藥草本精油 第四個階段是總結反思階段。我們對傳統的蒸餾裝置的工作原理、優點和缺點進行了總結和對比，然后反過來對之前的實驗設計進行了完善。 所以學生們在這個過程中學到了怎樣進行科學實驗的設計，怎樣親歷科學的實驗探究，怎樣不斷地改善科學實驗的方法。
▲不同水蒸氣蒸餾裝置提取植物芳香油比較研究 第五個階段是應用遷移階段。在應用遷移階段，我們提供給學生一些課題，比如： 進一步探究不同種類中藥精油的抑菌活性； 探究艾葉精油和丁香精油的抑菌（或體外殺螨）效果； 探究植物精油在食品防腐保鮮中的應用； 嘗試繁殖、栽培藥用植物（植物組織培養技術、無土栽培技術等）。
▲學生制作的中藥精油手工皂 除此之外，我們也進行一個產品的制作與開發，讓學生體驗工程技術。 教師帶領學生將實驗中提取的中藥精油制作成精油香薰掛件、本草驅蚊液、抑菌免水洗凝膠、手工皂等。然后，加上學生自己設計的logo和包裝盒。這也體現了五育并舉，讓學生在科學活動的同時也進行勞動實踐。 教師還讓學生把他們的產品進行義賣，利用義賣所得買了一些書籍去關愛重慶兒童醫院的白血病患兒，和他們做了一些交流，給他們送去了圖書。
▲學生編排原創科普話劇 另外，我們也引導學生進一步關注屠呦呦和青蒿素的提取，編排原創科普話劇：《呦呦之蒿——中醫藥獻給世界的禮物》。學生在這個過程中，又感受到了科學研究者的科學精神。 在學習評價方式方面，我們通過多元評價、過程性評價、表現性評價、診斷性評價，進行一個教育的實驗。 我們設計了相應的評價標準，參考高中生物學課標的四個核心素養分成四個維度，每一個維度之下設立二級指標，每一個指標又分為三個水平。后期我們還會繼續做相應的教學實證研究，修訂這個標準。
▲學生科學探究活動 在思維型跨學科的科學實踐中，我們以學生的學科核心概念為基礎，通過多層次、多角度、合作化的螺旋式進階學習形式為學生構建了一個動態、開放、交互性的學習生態環境。這個學習環境包括行政班級的學習，也包括選修課的學習、社團的學習以及每年的生命周、科技節，以及校外科技場館、科研院的實踐學習等。 在學生活動中，教師是協助者和指導者，促進學生在“直覺興趣-操作興趣-因果興趣-理論興趣”上進階發展，最終促進學生更深入地學習學科核心概念及跨學科概念。 總之，我們的教師在教育過程中，我們的學生在學習的過程中都應該是幸福的。我們在五育并舉和全人教育的思想下，教師自己也要不斷地學習、實踐和反思，陪伴、引導、激勵、鼓勵、督促學生養成終身學習成長的習慣，全面發展核心素養。 本文整理自2021中國青少年科技輔導員協會年會上的主題分享。 作者 | 重慶巴蜀中學生物教研組組長 季鑫 編輯 | 王璐 統籌 | 孫習涵 |
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