關(guān)鍵詞：生物跨學(xué)科能力；跨學(xué)科實踐；核心素養(yǎng)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》和《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》都強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科實踐的重要地位，但研究發(fā)現(xiàn)，目前教師在開展跨學(xué)科實踐過程中存在一定誤區(qū)，如跨學(xué)科教學(xué)理解混淆片面、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計無緒、教學(xué)主題不精泛化、教學(xué)內(nèi)容跨而不和等共性問題。這主要是因為教師未能認(rèn)清跨學(xué)科實踐的學(xué)科定位和本質(zhì)特征，從而難以完成跨學(xué)科教學(xué)的正確目標(biāo)指向?？鐚W(xué)科實踐拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)科視野，讓學(xué)生以跨學(xué)科視角重新理解所學(xué)課程之間的關(guān)系，認(rèn)識到不同課程的學(xué)習(xí)經(jīng)驗互動與聯(lián)結(jié)的必要性與可能性，進(jìn)而能領(lǐng)悟生物學(xué)習(xí)的獨特性與局限性，實現(xiàn)從生物學(xué)科能力向生物跨學(xué)科能力的過渡。基于逆向教學(xué)設(shè)計理論，生物跨學(xué)科實踐的核心目標(biāo)應(yīng)指向?qū)W生的生物跨學(xué)科能力，教師應(yīng)手握生物跨學(xué)科能力評價標(biāo)準(zhǔn)，以實踐本位的教學(xué)形式實施教學(xué)活動，進(jìn)一步反思改進(jìn)跨學(xué)科實踐教學(xué)，以期凸顯知識學(xué)習(xí)與知識應(yīng)用之間的雙向建構(gòu)性，達(dá)成知行合一的實踐教學(xué)特征。

一、生物跨學(xué)科能力的內(nèi)涵

為明確生物跨學(xué)科能力的內(nèi)涵，進(jìn)一步搭建能力結(jié)構(gòu)框架，首先需要對概念進(jìn)行界定和辨析，闡明生物跨學(xué)科學(xué)習(xí)、生物跨學(xué)科能力的內(nèi)涵，辨明生物學(xué)科能力、跨學(xué)科能力與生物跨學(xué)科能力的邊界。

（一）生物跨學(xué)科學(xué)習(xí)與生物跨學(xué)科能力辨析

跨學(xué)科主題教學(xué)包括單學(xué)科拓展式、多學(xué)科交叉式、學(xué)科群融合式三種形態(tài)。生物跨學(xué)科學(xué)習(xí)隸屬于單學(xué)科拓展式跨學(xué)科主題教學(xué)，是指從跨學(xué)科的角度審視學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容，立足生物學(xué)科并主動與相關(guān)學(xué)科建立聯(lián)系，以更深刻地理解生物學(xué)科基本結(jié)構(gòu)與思想的學(xué)習(xí)方式?；诖?，生物跨學(xué)科能力是指為解決單一學(xué)科無法解釋的生物學(xué)科問題，借助其他學(xué)科的知識與技能、理論與方法，生成對該問題理解的能力。這種能力基于對生物學(xué)核心概念的深入理解和應(yīng)用，同時靈活調(diào)動了其他學(xué)科的知識、方法與技能。它不僅是生物學(xué)知識的延伸，也是多學(xué)科融合的結(jié)果。

根據(jù)學(xué)習(xí)過程的信息加工理論，生物跨學(xué)科能力的形成遵循特定的邏輯順序：首先，以生物學(xué)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在跨學(xué)科問題情境下實現(xiàn)包括輸入與輸出的生物學(xué)科信息加工過程；其次，通過建立不同學(xué)科之間的聯(lián)結(jié)和遷移來促進(jìn)學(xué)習(xí)，實現(xiàn)跨學(xué)科信息的輸入與輸出，進(jìn)而更加全面地解決復(fù)雜情境問題；最后，通過反思與反饋構(gòu)建跨學(xué)科的生物學(xué)認(rèn)知框架，能夠進(jìn)行評價和修正，優(yōu)化與發(fā)展生物跨學(xué)科能力（如圖1所示）。

（二）生物學(xué)科能力、跨學(xué)科能力與生物跨學(xué)科能力辨析

對比跨學(xué)科能力與生物跨學(xué)科能力，其共同點在于能力發(fā)展需要基于多種學(xué)科的知識和方法，其不同點在于：跨學(xué)科能力講求普適性，是每個學(xué)科領(lǐng)域都有所表現(xiàn)的核心和關(guān)鍵能力；生物跨學(xué)科能力則強(qiáng)調(diào)借用性，是借助其他學(xué)科的知識概念或思維方法為生物學(xué)科本身的學(xué)習(xí)提供理解和支持。

對比生物學(xué)科能力與生物跨學(xué)科能力，其共同點在于能力的起點是生物學(xué)科立場，終點是解決生物學(xué)科問題或生成概念理解。其不同點在于：生物學(xué)科能力是遵從生物學(xué)認(rèn)知邏輯習(xí)得學(xué)科知識、技能與方法；而生物跨學(xué)科能力是從跨學(xué)科的視角解釋生物學(xué)現(xiàn)象和問題，幫助學(xué)生生成系統(tǒng)全面的思考和策略。

綜上所述，生物跨學(xué)科能力是生物學(xué)科能力與跨學(xué)科能力共融互生的橋梁，指向該能力的生物跨學(xué)科學(xué)習(xí)是立足生物學(xué)科，向多學(xué)科不斷產(chǎn)生聯(lián)結(jié)、進(jìn)步拓展，達(dá)成系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)過程。

二、生物跨學(xué)科能力的組成

厘清生物跨學(xué)科能力的概念與邊界后，為推進(jìn)生物跨學(xué)科實踐的有效落地，還應(yīng)明確生物跨學(xué)科能力的組成與內(nèi)涵。基于生物跨學(xué)科能力的生成邏輯，可將生物跨學(xué)科能力分為以下四項子能力：生物跨學(xué)科識別能力、生物跨學(xué)科論證能力、生物跨學(xué)科遷移能力和生物跨學(xué)科反饋能力。

（一）生物跨學(xué)科識別能力

生物跨學(xué)科識別能力是生物跨學(xué)科能力形成的邏輯起點，是指學(xué)生在跨學(xué)科問題背景下識別出多學(xué)科信息，并應(yīng)用跨學(xué)科的觀點和方法將其他學(xué)科信息與生物學(xué)相關(guān)概念或思想形成聯(lián)結(jié)，以實現(xiàn)跨學(xué)科信息輸入的能力。

在復(fù)雜的真實情境中，問題不一定是單一學(xué)科范疇就足以解決的，學(xué)生能夠在復(fù)雜問題情境里感知到多學(xué)科信息共存，認(rèn)識到生物學(xué)科的獨特性與局限性，就開啟了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的大門，形成對跨學(xué)科信息的輸入。例如，在初中生物學(xué)“肺與外界的氣體交換”有關(guān)情境中，為了解釋人體呼吸運動的原理，學(xué)生需要感知與生物（胸腔結(jié)構(gòu)）、物理（體積與氣壓）、化學(xué)（擴(kuò)散現(xiàn)象）等多學(xué)科信息對解決生物學(xué)問題的作用和意義，從而為形成和應(yīng)用結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化等跨學(xué)科概念創(chuàng)造事實條件。

（二）生物跨學(xué)科論證能力

生物跨學(xué)科論證能力是生物跨學(xué)科能力形成的關(guān)鍵核心，是指學(xué)生基于多學(xué)科的理論，提出關(guān)于生物跨學(xué)科問題的初步假設(shè)，構(gòu)建可能的解釋模型。尊重事實和證據(jù)，利用演繹、推理、建模、實驗等多種思維和方法，達(dá)成跨學(xué)科信息初階輸出的能力。

在跨學(xué)科情境下從不同學(xué)科出發(fā)可以獲得豐富多樣的事實與證據(jù)，學(xué)生通過分析、歸納、演繹、推理、建模等多種科學(xué)思維和科學(xué)方法獲得的證據(jù)，能夠支持或反駁已有假設(shè)，實現(xiàn)科學(xué)論證的過程，形成對跨學(xué)科信息的初階輸出。例如，在高中生物學(xué)“細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)”有關(guān)情境中，學(xué)生需要根據(jù)工程學(xué)（機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能）、化學(xué)（分子、原子結(jié)構(gòu)）、生物（器官、細(xì)胞等結(jié)構(gòu)與功能）等多學(xué)科實例歸納出系統(tǒng)的概念與特征，辨析生命系統(tǒng)的獨特性，進(jìn)而論證生物學(xué)中存在不同結(jié)構(gòu)層次的生命系統(tǒng)。

（三）生物跨學(xué)科遷移能力

生物跨學(xué)科遷移能力是生物跨學(xué)科能力形成的目標(biāo)導(dǎo)向，是指學(xué)生應(yīng)用不同學(xué)科的知識和方法解決新情境中的生物學(xué)問題，生成有關(guān)生物學(xué)的解釋，并對提出的假設(shè)進(jìn)行驗證，繼而得出關(guān)于生物學(xué)問題的結(jié)論。其過程可能包括設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等一系列科學(xué)研究步驟，綜合所得證據(jù)實現(xiàn)跨學(xué)科信息高階輸出的能力。

生物學(xué)跨學(xué)科能力的終極目標(biāo)在于應(yīng)用跨學(xué)科概念、思維和方法解決單一生物學(xué)科難以解決的問題，因而需要遷移多學(xué)科的理論與方法，形成接近問題本源的跨學(xué)科概念，實現(xiàn)跨學(xué)科信息的高階輸出，用以解決生物學(xué)問題，生成科學(xué)解釋。例如，在高中生物學(xué)“細(xì)胞中的水”有關(guān)情境中，學(xué)生需要遷移化學(xué)（共用電子對、氫鍵、極性分子、相似相溶規(guī)則、滲透壓）、物理（比熱容、物態(tài)變化）、生物（水的含量、分布）等多學(xué)科信息，在新情境中闡述水的生理功能及不同存在狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)化是緣于水的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量、穩(wěn)定與變化、系統(tǒng)觀等跨學(xué)科概念完成科學(xué)解釋。

（四）生物跨學(xué)科反饋能力

生物跨學(xué)科反饋能力是生物跨學(xué)科能力形成的迭代深化，是指學(xué)生在反思問題解決的過程中跨學(xué)科學(xué)習(xí)對生物學(xué)科的助力，完善生物學(xué)概念、方法及理論基礎(chǔ)，感悟跨學(xué)科概念、思維等對生物學(xué)科能力的上層引導(dǎo)作用和學(xué)科間的共性規(guī)律，并根據(jù)反饋調(diào)整對生物學(xué)的認(rèn)知的能力。

生物跨學(xué)科能力的發(fā)展無法一蹴而就，跨學(xué)科問題解決中的反思與總結(jié)有助于跨學(xué)科意識的形成，推動學(xué)科間的融通。生物學(xué)作為一個結(jié)論豐富的知識體系，既具備特有的思維方式和探究過程，又與其他學(xué)科息息相關(guān)。通過感知學(xué)科間的聯(lián)結(jié)，以多學(xué)科知識及方法作為生物學(xué)認(rèn)知基礎(chǔ)，既符合生物學(xué)科的發(fā)展規(guī)律，又推動著學(xué)生感知學(xué)科間的共性規(guī)律，不斷完善生物學(xué)的認(rèn)知體系。例如，在高中生物學(xué)“ATP是一種高能磷酸化合物”有關(guān)情境中，學(xué)生綜合化學(xué)（化學(xué)鍵）、物理（勢能）、生物（ATP）等多學(xué)科信息的認(rèn)知，能夠基于物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能等跨學(xué)科概念分析ATP的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和能量來源，完成跨信息輸出合理解釋特殊化學(xué)鍵的存在，修正對高能磷酸化合物的認(rèn)識，實現(xiàn)跨學(xué)科信息對生物學(xué)信息輸出的有效反饋。

三、生物跨學(xué)科能力的培養(yǎng)路徑

生物跨學(xué)科能力是現(xiàn)代教育中一項重要的素養(yǎng)，它要求學(xué)生不僅在生物學(xué)領(lǐng)域有深厚的知識儲備，而且能夠?qū)⑸飳W(xué)與其他學(xué)科的知識和方法進(jìn)行有效整合。這種能力的培養(yǎng)有助于學(xué)生更全面、深入地理解和解決生物學(xué)問題，同時也促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。生物跨學(xué)科能力的生成與培養(yǎng)需要以跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動為載體，針對生物跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動提出以下建議。

（一）主題選擇，立足情境的問題性復(fù)雜性

教師在明確具備生物學(xué)科立場的跨學(xué)科學(xué)習(xí)限度后，可以從課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和社會熱點中尋找滿足主題性、整合性、復(fù)雜性、真實性及探究性的生物相關(guān)跨學(xué)科主題。情境來源可以考慮生命健康、環(huán)境發(fā)展、生產(chǎn)生活、科技前沿等，在教學(xué)設(shè)計中應(yīng)關(guān)注情境創(chuàng)設(shè)的問題性和復(fù)雜性，優(yōu)質(zhì)的跨學(xué)科情境應(yīng)實現(xiàn)生物學(xué)驅(qū)動問題與多學(xué)科子問題間存在邏輯關(guān)聯(lián)，情境問題既可以關(guān)聯(lián)不同學(xué)科參與問題解決，又在目標(biāo)解決上具備生物學(xué)特征。例如，從生命健康角度出發(fā)，選擇“糖尿病人的飲食建議”跨學(xué)科主題情境，設(shè)置驅(qū)動問題“糖尿病人如何吃得健康又美味”，分解為“什么是糖”“糖類有什么功能”“糖尿病人需要控制米飯饅頭的攝入量嗎”“糖尿病人可以盡情食用無糖食品嗎”“胰島素如何發(fā)揮功能”“糖尿病人如何獲得外源胰島素并發(fā)揮效用”等子問題，有利于引導(dǎo)學(xué)生識別復(fù)雜情境中的跨學(xué)科信息，提高生物跨學(xué)科識別能力。

（二）內(nèi)容分析，建構(gòu)跨學(xué)科學(xué)習(xí)概念層級

基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材資料分析，為跨學(xué)科情境設(shè)定恰當(dāng)?shù)纳锟鐚W(xué)科概念層級，并以“科學(xué)事實一生物學(xué)概念一生命觀念一跨學(xué)科概念”組織跨學(xué)科內(nèi)容（如圖2所示）。內(nèi)容分析有助于上位概念指導(dǎo)項目完成和問題解決，豐富情境中可論證、可遷移的條件和信息，為學(xué)生發(fā)展生物跨學(xué)科論證和遷移能力提供足夠的事實材料。

（三）論證遷移，錘煉能力的螺旋上升發(fā)展

跨學(xué)科情境的子問題可對應(yīng)不同難度的探究實踐任務(wù)，教師通過建立教學(xué)腳手架輔助學(xué)生識別不同情境中的跨學(xué)科信息，學(xué)生通過獲取科學(xué)事實完成假設(shè)的論證過程，得出一定的生物學(xué)概念，并進(jìn)一步遷移到新的、更復(fù)雜的情境中去，乃至上升為生命觀念或跨學(xué)科概念（如圖3所示）。教師應(yīng)點明上位概念的地位和意義，以凸顯跨學(xué)科概念的生成與理解過程。

（四）反思反饋，形成系統(tǒng)觀與跨學(xué)科意識

元認(rèn)知是學(xué)生對自身學(xué)習(xí)、思維等認(rèn)知活動自我覺察、自我監(jiān)控和自我調(diào)節(jié)的過程，在跨學(xué)科實踐活動中有意引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展元認(rèn)知能力有助于其調(diào)整學(xué)習(xí)策略，重新審視學(xué)科知識邏輯，覺醒跨學(xué)科意識，進(jìn)而能夠從系統(tǒng)和多角度分析問題、關(guān)聯(lián)證據(jù)，促成學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)以及科學(xué)世界觀的形成與發(fā)展。

當(dāng)今科技迅猛發(fā)展，生物學(xué)作為一門綜合性學(xué)科，其研究范圍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的生命科學(xué)領(lǐng)域。為了更好地理解和應(yīng)用生物學(xué)概念，生成生命觀念和跨學(xué)科概念，需要培養(yǎng)學(xué)生的生物跨學(xué)科能力。其核心在于符合生物學(xué)科認(rèn)知特點的同時，構(gòu)建跨學(xué)科信息的緊密聯(lián)系，并通過實踐和反饋，形成一種能夠綜合運用跨學(xué)科知識和方法解決問題的能力。以跨學(xué)科意識建構(gòu)上位的知識框架和思維范式，更有益于學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)和科學(xué)世界觀的形成與發(fā)展。