第37卷第5期 北京教有学院学报 Vol.37 No.5 2023年10月 JOURNAL OF BEUING INSTITUTE OF EDUCATION 0ct.2023 D0:10.16398/j.cmki.jbjieissn1008-228x.2023.05.003 基于项目式学习的科学教育领域跨学科概念建构 王愉鑫1,2 (1.北京师范大学教有学部，北京100875：2.四川省教有科学研完院，四川成都610225) 摘要：玲学科概念作为科学教育领城共通的上位核心概念，不仅需要在科学学科散学中进行渗透与建 构，更需要在打破学科壁垒的跨学科学习中深度建构。项目式学习作为跨学科学习的一种方式，四其具有问 题动、情坑真实、学科然合、尖戏探完等特点，可以有效帮助学生启动玲学科概念的正辑思考，感格学科 概念的本质特点，迁移运用跨字科概念解决复杂问题，最终形成并发展学生的核心素养， 关键词：项目式学习：跨学件概金：科学教有 中图分类号：G424 文献标识码：A 文章年号：1008-228X(2023)05-0016-05 面对充满复杂性、模糊性和不确定性的智能 心概念，而且超越学科边界，在多个学科中反复 时代，科技创新更加依赖学科融合。因此，科学教 现，广泛联系各个学科的核心概念，并且对多个学 有更要重视学科融合，强调科学探究与实践，关注 科具有解释力，具有高度的归纳性和抽象性。日 跨学科概念的理解与建构，以情境化方式促进学 从科学教育的视角而言，跨学科概念是指物质科 生科学素养的发展。《义务教育科学课程标准 学、生命科学、地球与字宙科学、工程与技术科学 (2022年粉》《义务教育生物学课程标准(2022 等领域都涉及的共同的重要概念。例如“物质与 年版)》明确提出了物质与能量、结构与功能、系 能量”“稳定与变化”这两个跨学科概念涉及物厨 统与模型、稳定与变化、尺度比例、模式等跨学科 科学领域和生命科学领域“既是“物质的结构与 概念。跨学科概念因具有统整性和跨学科性 性质’和物质的变化与化学反应’这两个核心概 更需要在跨学科学习的情境下进行深度建构和托 念的跨学科概念，又是‘生物体的稳态与调节 展迁移。然而，在当下分科教学的现实背景下，跨 生物与环境关系'这两个核心概念的跨学科概 学科概念的建构更多依赖不同学科的教学，缺少 念。”学生通过这些跨学科概念“可以更好地 让学生在真实的问题情境中感悟、理解并迁移跨 理解和掌握不同领域的学科和学科之间概念、原 学科概念的融合性学习机会，项目式学习作为 理、思想方法和内容之间的逻辑关系，理解和把 学科学习的一种重要方式，能够很好地突破学科 跨领域学习内容之间的互通性认知” ,也可以 壁垒，促进跨学科概今的深度律构与迁移 在科学探究和实蜚应用中丰宫对科学核心概念的 理解。 、跨学科概念的内涵及建构 (二)跨学科概念的功能 (一)跨学科概念的内汤 跨学科概念是一个典型的上位概念，是超出 跨学科概念常常联结多个领域的学科核心概 学科界限的共通性知识，因其具有高度的概括性 念，是和学科核心概念同等级的知识概念。跨等 常常被视为概念学习的先行组织者。通过分析 科概念具有双重地位，它们不仅是各个学科的核 “美国下一代科学教育标准”提出的跨学科概念， 收稿日期：2023-08-2 墓金项目：四川省餐有科所重在深题“基于珠学科概念构建的和中生物学项月式李习设计与实随”(SCJ224012) 作者筒介：王输嘉，无京师花大学教育学部将士所完生，四川省教育科学研完院研完翼，主要从事中字生物李教学、学校课程与教学 研完，E-mil:853038407e.m C)1994-2023 China Aeademie Journal Electronie Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.ne
第 37 卷第 5 期 2023 年 10 月 北 京 教 育 学 院 学 报 JOUＲNAL OF BEIJING INSTITUTE OF EDUCATION Vol．37 No．5 Oct．2023 收稿日期: 2023－08－28 基金项目: 四川省教育科研重点课题“基于跨学科概念构建的初中生物学项目式学习设计与实施”( SCJG22A012) 作者简介: 王愉鑫，北京师范大学教育学部博士研究生，四川省教育科学研究院研究员，主要从事中学生物学教学、学校课程与教学 研究。E－mail: 853038407@ qq．com DOI: 10．16398 /j．cnki．jbjieissn1008－228x．2023．05．003 基于项目式学习的科学教育领域跨学科概念建构 王愉鑫1，2 ( 1．北京师范大学 教育学部，北京 100875; 2．四川省教育科学研究院，四川 成都 610225) 摘 要: 跨学科概念作为科学教育领域共通的上位核心概念，不仅需要在科学学科教学中进行渗透与建 构，更需要在打破学科壁垒的跨学科学习中深度建构。项目式学习作为跨学科学习的一种方式，因其具有问 题驱动、情境真实、学科融合、实践探究等特点，可以有效帮助学生启动跨学科概念的逻辑思考，感悟跨学科 概念的本质特点，迁移运用跨学科概念解决复杂问题，最终形成并发展学生的核心素养。 关键词: 项目式学习; 跨学科概念; 科学教育 中图分类号: G424 文献标识码: A 文章编号: 1008－228X( 2023) 05－0016－05 面对充满复杂性、模糊性和不确定性的智能 时代，科技创新更加依赖学科融合。因此，科学教 育更要重视学科融合，强调科学探究与实践，关注 跨学科概念的理解与建构，以情境化方式促进学 生科学素养的发展。《义务教育科学课程标准 ( 2022 年版) 》《义务教育生物学课程标准( 2022 年版) 》明确提出了物质与能量、结构与功能、系 统与模型、稳定与变化、尺度比例、模式等跨学科 概念。［1－2］跨学科概念因具有统整性和跨学科性， 更需要在跨学科学习的情境下进行深度建构和拓 展迁移。然而，在当下分科教学的现实背景下，跨 学科概念的建构更多依赖不同学科的教学，缺少 让学生在真实的问题情境中感悟、理解并迁移跨 学科概念的融合性学习机会。项目式学习作为跨 学科学习的一种重要方式，能够很好地突破学科 壁垒，促进跨学科概念的深度建构与迁移。 一、跨学科概念的内涵及建构 ( 一) 跨学科概念的内涵 跨学科概念常常联结多个领域的学科核心概 念，是和学科核心概念同等级的知识概念。跨学 科概念具有双重地位，它们不仅是各个学科的核 心概念，而且超越学科边界，在多个学科中反复出 现，广泛联系各个学科的核心概念，并且对多个学 科具有解释力，具有高度的归纳性和抽象性。［3］ 从科学教育的视角而言，跨学科概念是指物质科 学、生命科学、地球与宇宙科学、工程与技术科学 等领域都涉及的共同的重要概念。例如“物质与 能量”“稳定与变化”这两个跨学科概念涉及物质 科学领域和生命科学领域，“既是‘物质的结构与 性质’和‘物质的变化与化学反应’这两个核心概 念的跨学科概念，又是‘生物体的稳态与调节’ ‘生物与环境关系’这两个核心概念的跨学科概 念。”［4］学生通过这些跨学科概念，“可以更好地 理解和掌握不同领域的学科和学科之间概念、原 理、思想方法和内容之间的逻辑关系，理解和把握 跨领域学习内容之间的互通性认知”［4］，也可以 在科学探究和实践应用中丰富对科学核心概念的 理解。 ( 二) 跨学科概念的功能 跨学科概念是一个典型的上位概念，是超出 学科界限的共通性知识，因其具有高度的概括性 常常被视为概念学习的先行组织者。通过分析 “美国下一代科学教育标准”提出的跨学科概念
第5期 王愉金：基于顶目式学习的科学教有领域跨学科概念建构 17 笔者发现跨学科概念具有以下特殊的功能。 以下稳定为液态，水分子运动随温度升高越来越剧 一是跨学科概念是科学理解的基础，可以为 烈，达到100摄氏度后水分子就会汽化，借此形成 学生提供在不同领域跨学科内容之间建立联系和 “稳定与变化”的跨学科概念。二是通过学科融合 里老的丁且，在物理、化学、生物、地理学科中都 式的跨学科学习，从超越学科的视角更加系统地理 适用。例如，应月 “物质与能量”概念深入探究食 解和运用跨学科概念解释具有共性的科学现象 物链、生态系统，能量转换等内容，探究其中的能 例如，在“探寻地球上的水循环”的项目式学习中 量流动与物质转化规律，形成整体的理解框架。 学生盂要综合老虑地势、气候、海拔、温度、植被等 这超钺了生物学、化学与物理学的界限，实现了知 多种因素对水循环的影响，深度整合地理、物理、生 识的跨学科整合与理解。 物、化学等自然科学课程，在多学科融合的真实忧 是跨学科概念可以为学生提供观察和分 境下的建构起“稳定 与变化”跨学科概色 复杂知识系统的视角和思维工具，帮助学生更深 跨学科概念是从多个学科核心概念中抽象归 入地理解不同学科之间概念、原理、思想方法的逻 纳出的上位概念。在基础教有分科教学为主的现 辑关系。例如，应用“系统与模型”概今可以探究 实背景下，学生的跨学科概念律构更多的是基于分 生态系统、行星系统与人体系统，理解系统之间的 科学习，缺少跨学科整合的真实学习情境。因此 共通规律。 这有助 于 生在认知上形成整体性 我们希望能够联系学生的生活实际，以学生熟悉的 连贯性，避免因学科分隔产生的认知碎片化， 三是跨学科概念有助于学生理解科学的本质 者倒动隆车有资垫中特 深化对学科核心概念的理解与应用.四例如，应用 “结构与功能”概念深入理解生物体的结构与功能 二、项目式学习对促进跨学科概念 相适应，化学分子结构： 定其分子性能，地理结 建构的价值 特征与地理气候相适应等学科核心概念。 可见， 项目式学习既是一种教学理念，也是 一种望 学科概念在帮助学生理解科学本质的同时，也促进 与学横式，它以学生为中心，通过聚焦复杂直实的 了学生对相关学科核心概念的深度理解 问题，开展一定周期的探究与合作学习，完成项目 四是跨学科概念可以将学习内容与实际生活 并形成项目成果，使学生获得知识、能力、素养的 和社会紧密联系 ,将学校知识与 生生活经验相 全方面发展。 项目式学习倡导教师引领学生在 联系，提高学生的学习兴趣和动机。例如，应：用 实情境中通过跨学科学习、合作学习、可持续深》 “系统与模型”彬今学习呼吸系统时，教师可以设 探究等方式解决复杂问题、发展核心素养、习得匙 计让学生制作呼吸系统模型的项目，提升学生的 学科知识。在项目式学习过程中，学生要对核心 学习动机，深入理解呼吸系统模型在其他学科与 知识和学习历程产生深刻理解，并能够在新情境 生产生活中的 中进行迁移。 (三)跨学科概念的建构 项目式学习作为一种课程理念、教学方式、学 骑学科概念的建构是指通过科学学科的分科 习方式、课程形态，具有一定的操作范式和流程 学习或者融合学习，学生在科学探究与实践中逐步 现为动态的学习过程。而监学科概今作为一种 形成对跨学科概念的深度理解，能够运用骑学 超越学科具有更 “泛解释力的通识性概念 念解释相关的科学现象或规律 目前跨学科概 具有静态知识的特征 二者在本质上具有共同 的建构一般可以通过以下两种途径。 一是通过不 性：一是在价值追求上具有一致性，都致力于解 同学科的核心，概念教学和实我，理解并抽象形成骑 现实世界的直实、复杂问题，发展学生的核心素 学科韬今。例如，通过学习生物学，认识到生态系 养：二是在内容统整上具有一致性，都关注跨学利 结且右 一定的自我调节能力，在 定范围内可以通 的知识、概念和技能的整合：三是在学习方式上具 过自我调节保持相对稳定，进而理解并建构起“稳 有一致性，都鼓励学生在真实情境下整体认识 定与变化”的跨学科概念：还可以通过学习物理号 解世界，注重学习的情境性：四是对学习成效的追 中水的三态变化，理解水在标准大气压100摄氏度 求具有一致性，关注学生直接经验的获得、深化与 C)1994-2023 China Academie Joumal Electronic Publishing House All rights reserved. http://www.cnki.ne
第 5 期 王愉鑫: 基于项目式学习的科学教育领域跨学科概念建构 笔者发现跨学科概念具有以下特殊的功能。 一是跨学科概念是科学理解的基础，可以为 学生提供在不同领域跨学科内容之间建立联系和 思考的工具，在物理、化学、生物、地理等学科中都 适用。例如，应用“物质与能量”概念深入探究食 物链、生态系统、能量转换等内容，探究其中的能 量流动与物质转化规律，形成整体的理解框架。 这超越了生物学、化学与物理学的界限，实现了知 识的跨学科整合与理解。 二是跨学科概念可以为学生提供观察和分析 复杂知识系统的视角和思维工具，帮助学生更深 入地理解不同学科之间概念、原理、思想方法的逻 辑关系。例如，应用“系统与模型”概念可以探究 生态系统、行星系统与人体系统，理解系统之间的 共通规律。这有助于学生在认知上形成整体性与 连贯性，避免因学科分隔产生的认知碎片化。 三是跨学科概念有助于学生理解科学的本质， 深化对学科核心概念的理解与应用。［3］例如，应用 “结构与功能”概念深入理解生物体的结构与功能 相适应，化学分子结构决定其分子性能，地理结构 特征与地理气候相适应等学科核心概念。可见，跨 学科概念在帮助学生理解科学本质的同时，也促进 了学生对相关学科核心概念的深度理解。 四是跨学科概念可以将学习内容与实际生活 和社会紧密联系，将学校知识与学生生活经验相 联系，提高学生的学习兴趣和动机。例如，应用 “系统与模型”概念学习呼吸系统时，教师可以设 计让学生制作呼吸系统模型的项目，提升学生的 学习动机，深入理解呼吸系统模型在其他学科与 生产生活中的应用。 ( 三) 跨学科概念的建构 跨学科概念的建构是指通过科学学科的分科 学习或者融合学习，学生在科学探究与实践中逐步 形成对跨学科概念的深度理解，能够运用跨学科概 念解释相关的科学现象或规律。目前跨学科概念 的建构一般可以通过以下两种途径。一是通过不 同学科的核心概念教学和实践，理解并抽象形成跨 学科概念。例如，通过学习生物学，认识到生态系 统具有一定的自我调节能力，在一定范围内可以通 过自我调节保持相对稳定，进而理解并建构起“稳 定与变化”的跨学科概念; 还可以通过学习物理学 中水的三态变化，理解水在标准大气压 100 摄氏度 以下稳定为液态，水分子运动随温度升高越来越剧 烈，达到 100 摄氏度后水分子就会汽化，借此形成 “稳定与变化”的跨学科概念。二是通过学科融合 式的跨学科学习，从超越学科的视角更加系统地理 解和运用跨学科概念解释具有共性的科学现象。 例如，在“探寻地球上的水循环”的项目式学习中， 学生需要综合考虑地势、气候、海拔、温度、植被等 多种因素对水循环的影响，深度整合地理、物理、生 物、化学等自然科学课程，在多学科融合的真实情 境下的建构起“稳定与变化”跨学科概念。 跨学科概念是从多个学科核心概念中抽象归 纳出的上位概念。在基础教育分科教学为主的现 实背景下，学生的跨学科概念建构更多的是基于分 科学习，缺少跨学科整合的真实学习情境。因此， 我们希望能够联系学生的生活实际，以学生熟悉的 事例和实践过程为基点，引导学生在真实情境中结 合自身体验，逐渐理解、习得、建构跨学科概念。［5］ 二、项目式学习对促进跨学科概念 建构的价值 项目式学习既是一种教学理念，也是一种教 与学模式，它以学生为中心，通过聚焦复杂真实的 问题，开展一定周期的探究与合作学习，完成项目 并形成项目成果，使学生获得知识、能力、素养的 全方面发展。项目式学习倡导教师引领学生在真 实情境中通过跨学科学习、合作学习、可持续深入 探究等方式解决复杂问题、发展核心素养、习得跨 学科知识。在项目式学习过程中，学生要对核心 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。［6］31 项目式学习作为一种课程理念、教学方式、学 习方式、课程形态，具有一定的操作范式和流程， 呈现为动态的学习过程。而跨学科概念作为一种 超越学科具有更广泛解释力的通识性概念，本身 具有静态知识的特征。二者在本质上具有共同 性: 一是在价值追求上具有一致性，都致力于解决 现实世界的真实、复杂问题，发展学生的核心素 养; 二是在内容统整上具有一致性，都关注跨学科 的知识、概念和技能的整合; 三是在学习方式上具 有一致性，都鼓励学生在真实情境下整体认识理 解世界，注重学习的情境性; 四是对学习成效的追 求具有一致性，关注学生直接经验的获得、深化与 17
18 北京教育学院学报 2023年 拓展。 科概念的逻辑进行问题分析。驱动问题的提出可 项目式学习在学生跨学科概念建构中具有独 以由师生共同讨论交流而产生，需要学生从学科 特的价值。(1)项日式学习主张解决现实世界的 融合的视角来思考和发现间颗。例如，关于“如 真实问墨，而现实世界的问题往往都是复杂的 何健康饮水”这个驱动问题，就是学生和教师 合的，不是一门学科可以独立解决，需要多门学科 同讨论得出的。在思考这 问题的过程中，开始 知识概念和方法深度整合，这是目前分科教学所 学生聚焦“喝饮料是否健康”（重在关注生物学健 欠缺的，所以项目式学习与跨学科概念建构有着 康生活、“饮料有哪些成分”（重在关注化学） 相通的理今。(2)项日式学习主张将学科核心，概 “人体需要什么样的水”（重在关注生物学人体的 念进行系统化的迁移应用，从而实现深度学习，而 养物质，内环境)等问题，这些问题过于聚焦某 跨学科概念的理解与建构离不开学科核心概念的 个学科核心概念，没有从跨学科的综合视角进行 支持，是对不同学科核心概念的整合和提炼，因此 逻辑思考。因此，教师引导学生思考无论喝什 一者在方法上是相桶的。(3)项目式学习在本质 样的水、怎样喝水都要者虑的核心问颗是“部 上是师生共同参与的实践活动，是建立科学与生 康”，需要从“键”这个本质出发来系统考虑“明 活的联系的桥梁，而跨学科概念因其对科学现。 什么水”“怎么喝水 “何时喝水”等问题， 具有普遍解释力，更需要这样的实践活动来帮助 生运用“系统这 一跨学科概念综合考虑饮水成 学生在真实项目活动中实现对知识与生活问题的 分、饮水方法、饮水时间等问题，进而提出了“如 感知和理解，因此二者在价值上是相通的。 何健康位水”这一驱动问题，而议个取动问题诗 有了跨学科概建构的特征」 二、其干日式学习促讲学科概 建构的实践策略 由此看出，项目式学习提出驱动问题的环节 既培养学生发现问题的意识，也能锻炼学生综合 跨学科概念的建构基础是：基于学科，超越学 思考分析归纳出研究问题的能力。发现并提出有 科、融合学科。只有在多学科融合的学习中才能 价值的研究间题的过程可以激发学生运用跨学科 帮助学生深府构建跨学科橱今，而面目式学习的 摄念的罗辑讲行思者和分折，提出更加综合、 本质特点就是基于问题解决的跨学科实践 位、有研究价值的现实向题 动。因此，项目式学习可以帮助学生在真实的 二)基于项目式学习的真实情境，感悟跨学 学科融合情境中深度建构和迁移跨学科概念。 科概念的本质特点 (一)基于项目式学习的驱动问题，启动跨学 项目式学习的一大特点就是强调情境的真实 科概念的逻辑分析 性，即学习环境、问题和挑战都是真实存在的：学习 在项目式学习活动中，驱动问题是指能够驱 任务是真实的，学生的实践任务，探究活 运用的 工具等是真实的：项目所产生的影响是真实的，学 个主驱动问题往往是从本质问 生提出的计划、宣传口号、实物产品等能够真实星 题中延伸出来，或者直接来自学生感兴趣的现实问 现且对身边的人产生影响，让学生能够感受到付出 题，同时还可以再细分为多个分解问题。 个优质 的意义。鉴于项目式学习情境的真实性和复杂性， 的驱动问题一般具备以下特点 反映学科的核 学生能够真切感受并全情投入运用知识解决问 识：能实现多学科的融合协作：激发学生的求知实 习得知识、发展思维提升素养这一过程。 践欲望：能引发学生的高阶思维：引领项目开展的 跨学科概念本身高度抽象，很难给学生进行 方向和成果产出。因此，高质量的驱动问题可以帮 且体的解程和讲解，往往需要在真实的情境中 助学生深刻理解和把振核心，知识和关游能力，很讲 学生讲行感语。例加，在讲行“加何打造的 学生对概念的深度理解，实现跨越情境的迁移，使 端花园”这个项目中，学生在不同情境下化身不 学生在新情境中创造出新知识 [s 同角色进行项目探究。首先，学生化身小小“调 项目式学习的驱动问题往往具有高度综合 研员”，实地勘测和调查天台的面积、方位、坡度 性，需要联动多学科知识，这就需要学生启动跨学 光照、风向等环境因素，在现实测量调查情境中感 (C)1994-2023 China Academie Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.ne
北 京 教 育 学 院 学 报 2023 年 拓展。 项目式学习在学生跨学科概念建构中具有独 特的价值。( 1) 项目式学习主张解决现实世界的 真实问题，而现实世界的问题往往都是复杂的、综 合的，不是一门学科可以独立解决，需要多门学科 知识、概念和方法深度整合，这是目前分科教学所 欠缺的，所以项目式学习与跨学科概念建构有着 相通的理念。( 2) 项目式学习主张将学科核心概 念进行系统化的迁移应用，从而实现深度学习，而 跨学科概念的理解与建构离不开学科核心概念的 支持，是对不同学科核心概念的整合和提炼，因此 二者在方法上是相通的。( 3) 项目式学习在本质 上是师生共同参与的实践活动，是建立科学与生 活的联系的桥梁，而跨学科概念因其对科学现象 具有普遍解释力，更需要这样的实践活动来帮助 学生在真实项目活动中实现对知识与生活问题的 感知和理解，因此二者在价值上是相通的。 三、基于项目式学习促进跨学科概念 建构的实践策略 跨学科概念的建构基础是: 基于学科、超越学 科、融合学科。只有在多学科融合的学习中才能 帮助学生深度构建跨学科概念，而项目式学习的 本质特点就是基于问题解决的跨学科实践活 动。［7］因此，项目式学习可以帮助学生在真实的 学科融合情境中深度建构和迁移跨学科概念。 ( 一) 基于项目式学习的驱动问题，启动跨学 科概念的逻辑分析 在项目式学习活动中，驱动问题是指能够驱动 学生参与项目，且促使项目有序开展并最终促进产 品产出的问题。［8］一个主驱动问题往往是从本质问 题中延伸出来，或者直接来自学生感兴趣的现实问 题，同时还可以再细分为多个分解问题。一个优质 的驱动问题一般具备以下特点: 反映学科的核心知 识; 能实现多学科的融合协作; 激发学生的求知实 践欲望; 能引发学生的高阶思维; 引领项目开展的 方向和成果产出。因此，高质量的驱动问题可以帮 助学生深刻理解和把握核心知识和关键能力，促进 学生对概念的深度理解，实现跨越情境的迁移，使 学生在新情境中创造出新知识。［6］57 项目式学习的驱动问题往往具有高度综合 性，需要联动多学科知识，这就需要学生启动跨学 科概念的逻辑进行问题分析。驱动问题的提出可 以由师生共同讨论交流而产生，需要学生从学科 融合的视角来思考和发现问题。例如，关于“如 何健康饮水”这个驱动问题，就是学生和教师共 同讨论得出的。在思考这一问题的过程中，开始 学生聚焦“喝饮料是否健康”( 重在关注生物学健 康生活) 、“饮料有哪些成分”( 重在关注化学) 、 “人体需要什么样的水”( 重在关注生物学人体的 营养物质、内环境) 等问题，这些问题过于聚焦某 个学科核心概念，没有从跨学科的综合视角进行 逻辑思考。因此，教师引导学生思考无论喝什么 样的水、怎样喝水都要考虑的核心问题是“健 康”，需要从“健康”这个本质出发来系统考虑“喝 什么水”“怎么喝水”“何时喝水”等问题，于是学 生运用“系统”这一跨学科概念综合考虑饮水成 分、饮水方法、饮水时间等问题，进而提出了“如 何健康饮水”这一驱动问题，而这个驱动问题就 有了跨学科概念建构的特征。 由此看出，项目式学习提出驱动问题的环节， 既培养学生发现问题的意识，也能锻炼学生综合 思考分析归纳出研究问题的能力。发现并提出有 价值的研究问题的过程可以激发学生运用跨学科 概念的逻辑进行思考和分析，提出更加综合、上 位、有研究价值的现实问题。 ( 二) 基于项目式学习的真实情境，感悟跨学 科概念的本质特点 项目式学习的一大特点就是强调情境的真实 性，即学习环境、问题和挑战都是真实存在的; 学习 任务是真实的，学生的实践任务、探究活动、运用的 工具等是真实的; 项目所产生的影响是真实的，学 生提出的计划、宣传口号、实物产品等能够真实呈 现且对身边的人产生影响，让学生能够感受到付出 的意义。鉴于项目式学习情境的真实性和复杂性， 学生能够真切感受并全情投入运用知识解决问题、 习得知识、发展思维、提升素养这一过程。 跨学科概念本身高度抽象，很难给学生进行 具体的解释和讲解，往往需要在真实的情境中让 学生进行感悟。例如，在进行“如何打造美的云 端花园”这个项目中，学生在不同情境下化身不 同角色进行项目探究。首先，学生化身小小“调 研员”，实地勘测和调查天台的面积、方位、坡度、 光照、风向等环境因素，在现实测量调查情境中感 18
第5期 王愉金：基于顶目式学习的科学教有领域跨学科概念建构 19 知“尺度“比例”等跨学科概念。其次，化身“设 加系统完备的科学世界观提供有力支撞，日当学生 计师”，自主设计天台花园，规划不同的植被分 能运用跨学科概今讲行整体分析与思考时，其科学 区、植物搭配等：学生需要将现实的测量数据按 理解和科学素养也就逐步形成。 定比例转化成平面图或立体沙盘，运用“比例”的 项目式学习强调通过学科间不可分割的联系 跨学科概念选择合适的比例尺架构设计图，同氏 达到整体理解，而不是简单进行多学科的主题 还需要考虑对光照、水分需求不同的植物如何分 动。项目式学习往往都是跨学科的实践，只是 风和搭配。再次，化身“园艺师”，亲自翻土、撒 越程度不同而已，有些是以某一学科为主要学科 种、移栽，养护天台花园，在浇水、施肥、除草的过 其他学科辅助：有些是多个学科平均用力联合解 程中思考植物如何利用环境中的无机物合成有机 决问题：有些是多个学科深度融合解决问题。因 物、合成的有机物又会去向哪里、花园的生机盎 此，项目式学习的 学科融合 为跨学科概念的 还需要哪些生物的参与等问题，进而更深入地理 解与建构提供了很好的实践经历。例如，在探究 解“物质与能量”“系统”等跨学科概念。最后，化 解决“我们如何看清周围的世界”这个项目时，学 身“架构师”，向公众推荐和宣传天台花园的建设 生需要将物理学中的诱镜成像原理与生物学中的 过程及收获感佰。在对整个花园打造过程的回顾 视觉形成深度整合 学生运用水透镜来模拟晶状 反思环节，学生自然而 然 会运用“系统”这 体，通过注水或抽水改变水透镜的曲度，进而类比 学科概念解释花园生态系统的建设及运转 研究品状体如何通过调节曲度变化来看清周围 由此可见，在整个项目实施的过程中，每个环 近不同的世界。这个视觉形成过程背后隐含的是 节都为学生提供真实的情境，让学生真正经历 物理学的光学原理，在探究模拟的过程中学生会 做中创”，能够在真实的直 更深入地理解“结构与功能”的跨学科概念及其 接经历中感知感悟相应的跨学科念的本质特 与问题解决的关系。 点，理解跨学科概念建构过程中的科学思维方法 (四)基于项目式学习的实践探究，实现跨学 提升探究与实践的能力。因此，在开展项目式学 科概念的深度理解和迁移 习时，需要给学生一定的时间和空间去感悟相应 “项目式学习需要学生在一段时间内对与号 的跨学科概念，而不是生硬地去讲授跨学科概念 是什么、怎么用 探索，调动所有知 能力 (三)基于项目式学习的学科融合，指向跨学 新问题、形成公开成果中，形成对核心知识和学习 科概念的问题解决 历程地深刻理解，并能够在新情境中进行迁 “跨学科概念是科学研究中的一个概念范陆 移”历。因此，项目式学习就是学生开展深入、持 句 一系列内容，星现出比较复杂，相对完整的 续探究的过程。为了解决复杂问题，学生要 系。它普遍适用于科学（包括物质科 科 动已有知识 和能力，需要运用跨学科概念进行 地球和空间科学)、技术，工程中，能够超越各个号 辑分析，这就为学生迁移运用跨学科概念提供了 科的界限，但又将其联系为统一体，是一种反映科 良好的实我沃土。 学本身的上位思维方式或工具。”国跨学科概今可 以成都市的“池”和“兴隆湖”两个直实的受 以为学生搭建连接各学科的概念桥梁，联结分散的 习场景为例。在开展“墨池的华丽转身”这一项 知识与理解，从而建构更加完整的科学思维。 式学习过程中，学生为了改造学校墨池的生态 如，应用“能量与物质”概念可以理解食物链、生态 要完成一系列的实践活动：首先，要调查了解墨礼 系统、物质循环和能量流动等内容，探究其中的能 现有的生物种类、水质、结构、无机环境筚情况，并 量流动与物质转化规律，形成整体的理解框架。这 形成调查报告：其次，要实地调查生态环境良好的 超越了生物学 化学与物理学的界限，实现了知识 兴隆湖，记录兴隆湖生态系统中的生物种类、数量 的跨学科整合。因此，跨学科概念为科学学习提 以及各生物间的关系，并参观兴隆湖生态实验室 了统一的分析视角和思维工具，可以突破学科界 访谈记录兴隆湖水质、水温、水深等相关指标，从物 限，将各学科的知识体系连贯起来，为学生建构更 种类型、物种数量、氧含量、氨磺含量等方面进行讨 C)1994-2023 China Academie Jourmal Electronic Publishing House All rights reserved. http://www.cnki.ne
第 5 期 王愉鑫: 基于项目式学习的科学教育领域跨学科概念建构 知“尺度”“比例”等跨学科概念。其次，化身“设 计师”，自主设计天台花园，规划不同的植被分 区、植物搭配等; 学生需要将现实的测量数据按一 定比例转化成平面图或立体沙盘，运用“比例”的 跨学科概念选择合适的比例尺架构设计图，同时 还需要考虑对光照、水分需求不同的植物如何分 区和搭配。再次，化身“园艺师”，亲自翻土、撒 种、移栽，养护天台花园，在浇水、施肥、除草的过 程中思考植物如何利用环境中的无机物合成有机 物、合成的有机物又会去向哪里、花园的生机盎然 还需要哪些生物的参与等问题，进而更深入地理 解“物质与能量”“系统”等跨学科概念。最后，化 身“架构师”，向公众推荐和宣传天台花园的建设 过程及收获感悟。在对整个花园打造过程的回顾 反思环节，学生自然而然地会运用“系统”这一跨 学科概念解释花园生态系统的建设及运转。 由此可见，在整个项目实施的过程中，每个环 节都为学生提供真实的情境，让学生真正经历 “做中学”“做中思”“做中创”，能够在真实的直 接经历中感知感悟相应的跨学科概念的本质特 点，理解跨学科概念建构过程中的科学思维方法， 提升探究与实践的能力。因此，在开展项目式学 习时，需要给学生一定的时间和空间去感悟相应 的跨学科概念，而不是生硬地去讲授跨学科概念 是什么、怎么用。 ( 三) 基于项目式学习的学科融合，指向跨学 科概念的问题解决 “跨学科概念是科学研究中的一个概念范畴， 包括一系列内容，呈现出比较复杂、相对完整的体 系。它普遍适用于科学( 包括物质科学、生命科学、 地球和空间科学) 、技术、工程中，能够超越各个学 科的界限，但又将其联系为统一体，是一种反映科 学本身的上位思维方式或工具。”［4］跨学科概念可 以为学生搭建连接各学科的概念桥梁，联结分散的 知识与理解，从而建构更加完整的科学思维。例 如，应用“能量与物质”概念可以理解食物链、生态 系统、物质循环和能量流动等内容，探究其中的能 量流动与物质转化规律，形成整体的理解框架。这 超越了生物学、化学与物理学的界限，实现了知识 的跨学科整合。因此，跨学科概念为科学学习提供 了统一的分析视角和思维工具，可以突破学科界 限，将各学科的知识体系连贯起来，为学生建构更 加系统完备的科学世界观提供有力支撑。［5］当学生 能运用跨学科概念进行整体分析与思考时，其科学 理解和科学素养也就逐步形成。 项目式学习强调通过学科间不可分割的联系 达到整体理解，而不是简单进行多学科的主题活 动。项目式学习往往都是跨学科的实践，只是跨 越程度不同而已，有些是以某一学科为主要学科， 其他学科辅助; 有些是多个学科平均用力联合解 决问题; 有些是多个学科深度融合解决问题。因 此，项目式学习的学科融合性为跨学科概念的理 解与建构提供了很好的实践经历。例如，在探究 解决“我们如何看清周围的世界”这个项目时，学 生需要将物理学中的透镜成像原理与生物学中的 视觉形成深度整合。学生运用水透镜来模拟晶状 体，通过注水或抽水改变水透镜的曲度，进而类比 研究晶状体如何通过调节曲度变化来看清周围远 近不同的世界。这个视觉形成过程背后隐含的是 物理学的光学原理，在探究模拟的过程中学生会 更深入地理解“结构与功能”的跨学科概念及其 与问题解决的关系。 ( 四) 基于项目式学习的实践探究，实现跨学 科概念的深度理解和迁移 “项目式学习需要学生在一段时间内对与学 科或者跨学科有关的驱动性问题进行深入持续的 探索，调动所有知识、能力、品格等创造性地解决 新问题、形成公开成果中，形成对核心知识和学习 历程地 深 刻 理 解，并能够在新情境中进行迁 移”［7］。因此，项目式学习就是学生开展深入、持 续探究的过程。为了解决复杂问题，学生需要调 动已有知识和能力，需要运用跨学科概念进行逻 辑分析，这就为学生迁移运用跨学科概念提供了 良好的实践沃土。 以成都市的“墨池”和“兴隆湖”两个真实的学 习场景为例。在开展“墨池的华丽转身”这一项目 式学习过程中，学生为了改造学校墨池的生态，需 要完成一系列的实践活动: 首先，要调查了解墨池 现有的生物种类、水质、结构、无机环境等情况，并 形成调查报告; 其次，要实地调查生态环境良好的 兴隆湖，记录兴隆湖生态系统中的生物种类、数量 以及各生物间的关系，并参观兴隆湖生态实验室， 访谈记录兴隆湖水质、水温、水深等相关指标，从物 种类型、物种数量、氧含量、氮磷含量等方面进行讨 19
北京教育学院学报 2023年 论，形成考察报告：再次，要根据前期调查，提出思 情境割裂的问题，以多学科整合探究、任务完成或 池的改透计制并进行论证：最后，要将改浩计制提 解决问题为途径，让学生在与真实情境的有效互 交学校讲行实施，完成器池改造。在整个项日讨程 动中，将知识，技能、态度讲行统整，运用跨学科松 中，学生会不自觉地运用“稳定与变化“物质 念解决复杂问题，最终发展核心素养。 量”等跨学科概念来设计改造墨池的生态环境。如 通过完善物种种类和数量，选择合适的河沙泥士改 参考文献 善水质，根据自然条件设计蓄水池、过滤池等，使墨 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准 池生态系统具有更强的自我调节能力，实现墨池牛 202 年胞北京：北哀师范大学出版，2022 态系统在一定范围内的稳定，在稳定中又充满变 中华人民共 国数有部.义务教有生物学课程标冶 化。由此可见，通过这样的项目式学习学生能够深 022年0.北京：京师范大学出版社，2022， 3)孔繁成.科学教有课程的骑学科概念界说们.教有导 度迁移运用跨学科概念解决现实问题。 .2022(11:53-5 结语 )孔繁成科学课程学释概念内通、内容范骑及教学 实践建议.辽宁教有，2022(21)：35-38 生活具有整体性，解决生活中的问题往往世 5李雪，王健.关图科学课程中的骑学概念：演遗 要多学科协作进行。真实的学习是在学科与生 实线及启示0.外国育研究.2021(4)：102-117 活间建立了内在联系的学习，因此，植根于生活的 [桑国元，叶碧底，王翔项目式学习教师手册，北 学习必然是跨学科学习。@项目式学习因为聚焦 字出杜，202 直实问颗开展持续探究与实我，往律需要突破学 习：内涵，设计逻辑和实践原 科壁垒、汇集多个学科概念来解释现象，解决问 022010)78-84 题、创造作品，让学生产生新知识，获得更深的理 博期 拉尔项目式教学：为学生打 解，具有明显的跨学科特性，能够有效帮助学生完 沉浸式教学体验M.周华杰，陆额，唐玥，译.北京：中 国人民大学出版 成对科学世界中跨学科概念的建构，从而实现对 可张华跨学科学 :真义辨析与实践路径们.中小学管 不同学科领域、不同学科核心概今纯的深府理解 理，2017(11：21-24 总之，通过项目式学习，能够解决书本知 识与 (责任编辑：李骞) Cross-disciplinary Concept Construction in Science Education Based on Project-based Learning WANG Yuxin (1.Faculry of Education,Beijing Normal Unisersity,Beijing 10875,China of Ed Abstract:Cross-disciplinary concept,as an overarching core concept in science education,needs to be integrated and constructed within the teaching of scientific disciplines,and also requires in-depth integration the chat eal world、 ubject integn and practical inquiry,which can help students master the logical thinking of cro grasp its essential features,transfer and apply it to solve complex problems,and ultimately foster and develop students"core competence. Key words:project-based leamning:concept:science education (C)1994-2023 China Academie Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne
北 京 教 育 学 院 学 报 2023 年 论，形成考察报告; 再次，要根据前期调查，提出墨 池的改造计划并进行论证; 最后，要将改造计划提 交学校进行实施，完成墨池改造。在整个项目过程 中，学生会不自觉地运用“稳定与变化”“物质与能 量”等跨学科概念来设计改造墨池的生态环境。如 通过完善物种种类和数量，选择合适的河沙泥土改 善水质，根据自然条件设计蓄水池、过滤池等，使墨 池生态系统具有更强的自我调节能力，实现墨池生 态系统在一定范围内的稳定，在稳定中又充满变 化。由此可见，通过这样的项目式学习学生能够深 度迁移运用跨学科概念解决现实问题。 结 语 生活具有整体性，解决生活中的问题往往也 需要多学科协作进行。真实的学习是在学科与生 活间建立了内在联系的学习，因此，植根于生活的 学习必然是跨学科学习。［9］项目式学习因为聚焦 真实问题开展持续探究与实践，往往需要突破学 科壁垒、汇集多个学科概念来解释现象、解决问 题、创造作品，让学生产生新知识，获得更深的理 解，具有明显的跨学科特性，能够有效帮助学生完 成对科学世界中跨学科概念的建构，从而实现对 不同学科领域、不同学科核心概念等的深度理解。 总之，通过项目式学习，能够解决书本知识与现实 情境割裂的问题，以多学科整合探究、任务完成或 解决问题为途径，让学生在与真实情境的有效互 动中，将知识、技能、态度进行统整，运用跨学科概 念解决复杂问题，最终发展核心素养。 参考文献: ［1］中华人民共和国教育部． 义 务 教 育 科 学 课 程 标 准 ( 2022 年版) ［S］．北京: 北京师范大学出版社，2022． ［2］中华人民共和国教育部．义务教育生物学课程标准 ( 2022 年版) ［S］．北京: 北京师范大学出版社，2022． ［3］孔繁成．科学教育课程的跨学科概念界说［J］．教育导 刊，2022( 11) : 53－59． ［4］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( 21) : 35－38． ［5］李瑞雪，王健．美国科学课程中的跨学科概念: 演进、 实践及启示［J］．外国教育研究，2021( 4) : 102－117． ［6］桑国元，叶碧欣，王翔．项目式学习教师手册［M］．北 京: 北京师范大学出版社，2023． ［7］夏雪梅．跨学科项目化学习: 内涵、设计逻辑和实践原 型［J］．课程·教材·教法，2022( 10) : 78－84． ［8］苏西·博斯，约翰·拉尔默．项目式教学: 为学生打造 沉浸式教学体验［M］．周华杰，陆颖，唐玥，译．北京: 中 国人民大学出版社，2020: 56． ［9］张华．跨学科学习: 真义辨析与实践路径［J］．中小学管 理，2017( 11) : 21－24． ( 责任编辑: 李 骞) Cross-disciplinary Concept Construction in Science Education Based on Project-based Learning WANG Yuxin1，2 ( 1． Faculty of Education，Beijing Normal University，Beijing 100875，China; 2． Sichuan Provincial Institute of Educational Science，Chengdu Sichuan 610225，China ) Abstract: Cross-disciplinary concept，as an overarching core concept in science education，needs to be integrated and constructed within the teaching of scientific disciplines，and also requires in-depth integration within interdisciplinary learning that breaks down disciplinary barriers． Project-based learning，as an approach to interdisciplinary learning，has the characteristics of problem-solving，real-world scenarios，subject integration，and practical inquiry，which can help students master the logical thinking of cross-disciplinary concept， grasp its essential features，transfer and apply it to solve complex problems，and ultimately foster and develop students' core competence． Key words: project-based learning; cross-disciplinary concept; science education 02