隨著《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”的頒布，宣告了小學(xué)科學(xué)正式進(jìn)入為素養(yǎng)而教的新時(shí)代。新課標(biāo)在課程內(nèi)容板塊明確提出，科學(xué)課程設(shè)置13個(gè)學(xué)科核心概念，是所有學(xué)生在義務(wù)教育階段應(yīng)該掌握的科學(xué)課程的核心內(nèi)容，“通過(guò)對(duì)學(xué)科核心概念的學(xué)習(xí)，理解跨學(xué)科概念”。但怎樣助力學(xué)生在科學(xué)課堂上深入理解跨學(xué)科概念，已然成為擺在一線科學(xué)教師面前的關(guān)鍵研究議題。

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)，引入科技史的素材，讓學(xué)生經(jīng)歷類似的思維過(guò)程，有助于學(xué)生了解科學(xué)家解釋自然現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的過(guò)程，同時(shí)對(duì)深入理解科學(xué)概念，加強(qiáng)學(xué)科關(guān)聯(lián)，開(kāi)展跨學(xué)科學(xué)習(xí)，形成跨學(xué)科概念具有重要意義[2。鑒于此，本研究基于科學(xué)史，以\"計(jì)量時(shí)間”單元為例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，探索在本單元教學(xué)中跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”的“點(diǎn)一線一面一體”的進(jìn)階路徑。

一、點(diǎn)：活動(dòng)中融入科學(xué)史，探究實(shí)踐，初識(shí)概念

概念的認(rèn)識(shí)需從具體的一個(gè)個(gè)“點(diǎn)”起步，遵循由淺入深的原則，逐步朝著更高級(jí)的抽象層次邁進(jìn)?？茖W(xué)具有活動(dòng)性的特點(diǎn)，教學(xué)活動(dòng)成為認(rèn)識(shí)跨學(xué)科概念的出發(fā)“點(diǎn)”。

1.科學(xué)史實(shí)助力，驅(qū)動(dòng)問(wèn)題引導(dǎo)，增進(jìn)學(xué)生探究興趣

新課標(biāo)明確指出，科學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，開(kāi)展探究實(shí)踐活動(dòng)來(lái)促進(jìn)認(rèn)知的深化[3]，為此，教師需融入科學(xué)史創(chuàng)設(shè)活動(dòng)主題情境。此外，教師還要立足新課標(biāo)，分析教材內(nèi)容，明確將要進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng)指向的是哪些跨學(xué)科概念，再基于跨學(xué)科概念的要點(diǎn)，轉(zhuǎn)化為融合科學(xué)史實(shí)的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題[4]。

如在“計(jì)量時(shí)間”單元的“機(jī)械擺鐘”一課中，第一個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)是探究擺的等時(shí)性。教師融入科學(xué)史實(shí)，創(chuàng)設(shè)意大利科學(xué)家伽利略發(fā)現(xiàn)擺的等時(shí)性的活動(dòng)主題情境。隨后，通過(guò)對(duì)新課標(biāo)以及教材內(nèi)容的梳理，明確了活動(dòng)學(xué)習(xí)內(nèi)容指向“穩(wěn)定與變化”這個(gè)跨學(xué)科概念。

這一跨學(xué)科概念包含兩個(gè)要點(diǎn)：（1）每個(gè)系統(tǒng)都在時(shí)刻變化著；（2）系統(tǒng)在變化之中又存在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)[5。由此可以融合活動(dòng)主題情境，將其轉(zhuǎn)化為兩個(gè)關(guān)鍵的探究問(wèn)題：（1）如果你是伽利略，你覺(jué)得吊燈每時(shí)每刻都在發(fā)生著哪些變化？（2）你覺(jué)得吊燈在變化之中又存在哪些相對(duì)穩(wěn)定不變的規(guī)律？

通過(guò)兩個(gè)關(guān)鍵探究問(wèn)題組成的問(wèn)題鏈來(lái)引領(lǐng)整個(gè)“擺的等時(shí)性”的學(xué)習(xí)活動(dòng)，為學(xué)生初步思考“穩(wěn)定與變化”這一跨學(xué)科概念提供視角和支架，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

2.基于探究實(shí)踐，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)知識(shí)，完成初始概念認(rèn)知

在探究實(shí)踐中，教師需基于科學(xué)史中知識(shí)的演進(jìn)邏輯，選定相應(yīng)階段的“阻礙”“方法”“成果”，設(shè)計(jì)合理認(rèn)知阻礙，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷相似困惑并開(kāi)展探究活動(dòng)[，解決兩個(gè)關(guān)鍵探究問(wèn)題，讓學(xué)生在活動(dòng)參與中探索并初步認(rèn)知相關(guān)概念。

以“探究擺的等時(shí)性”活動(dòng)為例，以伽利略發(fā)現(xiàn)教堂吊燈擺動(dòng)的主題情境將學(xué)生帶入學(xué)習(xí)活動(dòng)，圍繞兩個(gè)關(guān)鍵的探究問(wèn)題開(kāi)展探究學(xué)習(xí)。首先，面對(duì)“吊燈每時(shí)每刻都在發(fā)生著哪些變化”的問(wèn)題，教師引導(dǎo)學(xué)生明確懸掛的吊燈本質(zhì)上就是一個(gè)“擺”，學(xué)生經(jīng)過(guò)小組討論及教師的引導(dǎo)，歸納出吊燈的位置和速度都在發(fā)生變化，完成了對(duì)第一個(gè)探究問(wèn)題的解答。其次，教師根據(jù)伽利略在探索過(guò)程中所遇到的“阻礙”、解決問(wèn)題的“方法”、取得的“成果”設(shè)置子問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生尋找解決方法，并發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律。學(xué)生借助棉線、螺母等自制一個(gè)簡(jiǎn)單的擺，使用秒表等工具重復(fù)測(cè)量并記錄擺的1分鐘擺動(dòng)的次數(shù)，最終發(fā)現(xiàn)同一個(gè)擺在相同時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)次數(shù)相同的科學(xué)結(jié)論，完成了對(duì)第二個(gè)探究問(wèn)題的解答。

通過(guò)上述活動(dòng)，學(xué)生已經(jīng)初步發(fā)現(xiàn)了擺的穩(wěn)定與變化之間的邏輯關(guān)系，對(duì)跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”有了更具體的感知，這為進(jìn)一步深入理解跨學(xué)科概念奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、線：課中梳理科學(xué)史，組織串聯(lián)，理解概念

每一個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)就是一個(gè)具體的案例，一課時(shí)通常由2＼～4個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)組成。將每一課的具體活動(dòng)串聯(lián)起來(lái)，形成一條“線”，就可以讓學(xué)生的思維重走前人的探索之路，基于前人經(jīng)驗(yàn)快速走過(guò)某些階段且不遺漏任何環(huán)節(jié)，深化對(duì)跨學(xué)科概念的理解[8

1.橫向關(guān)聯(lián)，梳理科學(xué)史，拓寬跨學(xué)科概念的范疇

同一時(shí)代的不同空間上發(fā)生的科學(xué)史事件，具有橫向并列關(guān)系。所謂橫向關(guān)聯(lián)，就是將這些具有橫向并列關(guān)系的活動(dòng)串聯(lián)起來(lái)，從而豐富支持跨學(xué)科概念的具體案例[。在教學(xué)中，教師基于跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”的內(nèi)涵要點(diǎn)，融合主題情境將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為兩個(gè)關(guān)鍵探究問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考本節(jié)課的活動(dòng)及相應(yīng)科學(xué)史之間的橫向并列聯(lián)系，從而橫向拓展對(duì)跨學(xué)科概念的理解[10]。

例如，在“時(shí)間在流逝”一課，教材安排了四個(gè)探索活動(dòng)：在鐘表工其發(fā)明以前，探索人們?nèi)绾卫锰?yáng)、圭表、燃香、蠟燭等四種計(jì)時(shí)工具來(lái)計(jì)時(shí)。這四種我國(guó)古代的計(jì)時(shí)工具的科學(xué)史事件具有橫向并列關(guān)系?；谏鲜鼍哂胁⒘嘘P(guān)系的科學(xué)史案例，教師可以向?qū)W生提問(wèn)：（1）這些古人使用的計(jì)時(shí)工具每時(shí)每刻都發(fā)生著哪些變化？（2）這些古人使用的計(jì)時(shí)工具在變化之中又存在哪些相對(duì)穩(wěn)定不變的規(guī)律？學(xué)生基于兩個(gè)關(guān)鍵探究問(wèn)題，將學(xué)習(xí)到的各種計(jì)時(shí)工具進(jìn)行整理與總結(jié)。經(jīng)過(guò)上述串點(diǎn)成線，學(xué)生最終繪制出一條“橫線狀”的課時(shí)概念圖[（如圖1）。

經(jīng)過(guò)橫向關(guān)聯(lián)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些古人常用的計(jì)時(shí)工具雖然各不相同且都在不停地變化，但它們都在變化之中存在相對(duì)穩(wěn)定的規(guī)律（等時(shí)性）。學(xué)生在初步感知的基礎(chǔ)上，拓寬了跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”的范疇。

2.縱向深挖，梳理科學(xué)史，深化跨學(xué)科概念的理解

教師可以基于課時(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步縱向延伸，深化對(duì)跨學(xué)科概念的理解。所謂縱向深挖，就是從科學(xué)史發(fā)生的不同歷史階段（古代、近代、現(xiàn)代）出發(fā)，逐步深入，理解不同歷史階段的研究對(duì)象穩(wěn)定與變化的關(guān)系。

如在“機(jī)械擺鐘”一課，導(dǎo)入活動(dòng)提到了日晷、水鐘、沙漏等，這些計(jì)時(shí)工具在計(jì)時(shí)工具科學(xué)史上與機(jī)械擺鐘之間具有縱向遞進(jìn)關(guān)系。教師可選擇鐘擺作為案例，搭建學(xué)習(xí)支架，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、觀看視頻資源等多種方式，引導(dǎo)學(xué)生從“古代計(jì)時(shí)工具的穩(wěn)定與變化”“近代計(jì)時(shí)工具的穩(wěn)定與變化”“現(xiàn)代計(jì)時(shí)工具的穩(wěn)定與變化”等不同歷史發(fā)展階段思考穩(wěn)定與變化的關(guān)系。

三、面：?jiǎn)卧獌?nèi)整合科學(xué)史，縱橫貫通，提取概念

跨學(xué)科概念的提取要經(jīng)歷擴(kuò)展和整合的過(guò)程學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，基于科學(xué)史，從整個(gè)單元視角出發(fā)，以具體活動(dòng)案例為起點(diǎn)，在不同課時(shí)間橫向關(guān)聯(lián)、縱向深挖，并將縱橫兩條線貫通，厘清概念之間的關(guān)系，逐級(jí)往上抽象概括，提取跨學(xué)科概念。

1.縱橫貫通，整合科學(xué)史，提取跨學(xué)科概念

通過(guò)課時(shí)中一系列活動(dòng)，以及單元中的一系列課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生在活動(dòng)、課時(shí)中積累了大量的科學(xué)史資料和科學(xué)概念。在單元整理課中，教師根據(jù)單元主題創(chuàng)設(shè)單元主題情境，并將由跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”的內(nèi)涵要點(diǎn)轉(zhuǎn)化而來(lái)的問(wèn)題與單元主題情境融合，形成關(guān)鍵探究問(wèn)題。通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，組織學(xué)生以積累的大量科學(xué)史資料和科學(xué)概念為基礎(chǔ)縱橫鋪開(kāi)，

例如，在“計(jì)量時(shí)間”單元，單元主題為“了解計(jì)時(shí)工具的計(jì)時(shí)方法”。教師可借助惠更斯發(fā)明機(jī)械擺鐘的故事創(chuàng)設(shè)單元主題情境，并以關(guān)鍵探究問(wèn)題：“計(jì)時(shí)工具每時(shí)每刻都在發(fā)生著哪些變化？”“這些變化之中又存在哪些相對(duì)穩(wěn)定的規(guī)律？”引領(lǐng)學(xué)生整理思路。以此為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生以整個(gè)單元學(xué)習(xí)中積累的概念為基礎(chǔ)，沿著橫向與縱向兩個(gè)維度展開(kāi)，先從起步期層面厘清各類計(jì)時(shí)工具之間的橫向邏輯關(guān)系，再逐步層層推進(jìn)，構(gòu)畫(huà)“計(jì)量時(shí)間”單元概念圖[12]，在大量豐富案例的支持下，學(xué)生最終提取單元的學(xué)科核心概念“系統(tǒng)在每時(shí)每刻都在發(fā)生變化”“系統(tǒng)在變化之中又存在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)”等，并在此基礎(chǔ)上提取跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”

學(xué)生通過(guò)構(gòu)畫(huà)“計(jì)量時(shí)間”的單元概念圖（如圖2），發(fā)現(xiàn)各類計(jì)時(shí)工具雖然都在不停地發(fā)生變化，但都在變化之中又存在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，形成了對(duì)“系統(tǒng)的穩(wěn)定與變化”等學(xué)科核心概念的深度理解。

2.抽象概括，整合科學(xué)史，提取跨學(xué)科概念從計(jì)時(shí)工具領(lǐng)域拓寬到其他領(lǐng)域，升華跨學(xué)科概念學(xué)生通過(guò)縱橫貫通的方法，厘清并繪制了單元概！“穩(wěn)定與變化”。

學(xué)生以概念圖的形式，將本單元所有概念的層級(jí)分布、邏輯關(guān)系清晰地呈現(xiàn)了出來(lái)，學(xué)生的思路得以厘清，升華了對(duì)跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”的理解。此外，跨學(xué)科概念具有極大遷移價(jià)值，學(xué)生可利用跨學(xué)科概念進(jìn)行單元外遷移應(yīng)用，為知識(shí)的內(nèi)化做好準(zhǔn)備。

四、體：?jiǎn)卧怅P(guān)聯(lián)學(xué)科史，遷移應(yīng)用，內(nèi)化概念

掌握跨學(xué)科概念的過(guò)程起始于具體的活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，隨后通過(guò)不斷地總結(jié)概括，逐步掌握抽象的跨學(xué)科概念，接著通過(guò)豐富的學(xué)習(xí)形式將跨科學(xué)概念與新的真實(shí)情境相互鏈接，形成“體”。

1.在同一學(xué)科史間遷移應(yīng)用，關(guān)聯(lián)科學(xué)史，內(nèi)化跨學(xué)科概念

在科學(xué)學(xué)科內(nèi)，可將跨學(xué)科概念應(yīng)用到不同學(xué)段的對(duì)應(yīng)單元，解決真實(shí)問(wèn)題。如在學(xué)習(xí)完“計(jì)量時(shí)間”單元后，學(xué)生掌握了“穩(wěn)定與變化”跨學(xué)科概念，便可以將其應(yīng)用到后面“生物與環(huán)境”單元，理解“雖然食物鏈中生物的數(shù)量在不斷發(fā)生變化，但能量在食物鏈傳遞過(guò)程中都遵守逐級(jí)遞減的十分之一定律（1942年美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼通過(guò)對(duì)賽達(dá)伯格湖生態(tài)系統(tǒng)的研究提出）“生態(tài)系統(tǒng)的溫度、氣候、光照等都在不斷發(fā)生變化，但組成成分、能量流動(dòng)規(guī)律等都保持穩(wěn)定（生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展史），從而深化對(duì)跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”的理解，內(nèi)化跨學(xué)科概念。

2.在不同學(xué)科史間遷移應(yīng)用，關(guān)聯(lián)科學(xué)史，內(nèi)化跨學(xué)科概念

學(xué)生通過(guò)對(duì)跨學(xué)科概念在不同學(xué)科史上的遷移應(yīng)用，感悟自古以來(lái)科學(xué)與其他學(xué)科之間的發(fā)展關(guān)系以及相互促進(jìn)作用，內(nèi)化跨學(xué)科概念。如教師為學(xué)生提供機(jī)械擺鐘發(fā)明前天文學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展史（如開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的三大定律），引導(dǎo)學(xué)生了解天文學(xué)的發(fā)展對(duì)精確時(shí)間測(cè)量提出了迫切的需求，理解天體運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定與變化。又如學(xué)生了解到17世紀(jì)的歐洲正處于從封建社會(huì)向資本主義社會(huì)的過(guò)渡時(shí)期，隨著資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工廠制度逐漸興起，對(duì)時(shí)間的精確管理變得越來(lái)越重要，基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展史理解經(jīng)濟(jì)雖然在不斷變化，但都會(huì)經(jīng)歷繁榮、衰退、蕭條和復(fù)蘇四個(gè)階段等。學(xué)生通過(guò)將跨學(xué)科概念與真實(shí)世界的其他學(xué)科歷史相聯(lián)系，進(jìn)行關(guān)聯(lián)比較，最終內(nèi)化跨學(xué)科概念。

基于跨學(xué)科概念“穩(wěn)定與變化”的內(nèi)涵，將跨學(xué)科概念轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵問(wèn)題，并與相應(yīng)的科學(xué)史主題情境相融合，形成關(guān)鍵探究問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在“活動(dòng)中、課時(shí)中、單元內(nèi)、單元外”四個(gè)學(xué)習(xí)進(jìn)階過(guò)程中，感悟科學(xué)史與其他學(xué)科的相互促進(jìn)關(guān)系，深度理解科學(xué)概念的演進(jìn)歷程。同時(shí)，學(xué)生在此過(guò)程中逐漸深化對(duì)跨學(xué)科概念的認(rèn)知，并應(yīng)用于真實(shí)情境，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]

[2]

[3]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：16，26，3.

[4]

[6]孫慧芳.新加坡小學(xué)科學(xué)教材中跨學(xué)科概念的建構(gòu)與啟示[J].教學(xué)與管理，2024（17）：73-76.

[5]高云峰.科學(xué)教育中的跨學(xué)科概念：應(yīng)用及案例[J].湖北教育（科學(xué)課），2022（11）：9-12.

[7]

[8]孟凡龍，朱家華.生物學(xué)科學(xué)史循證教學(xué)：為何與何為[J].課程·教材·教法，2025，45（01）：129-134.

[9]劉徽.大概念教學(xué)：“雙減”背景下實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂轉(zhuǎn)型[J].人民教育，2025（01）：41-44.

[10]葉水明，柏毅.小學(xué)科學(xué)大概念教學(xué)的模型建構(gòu)及實(shí)施路徑[J].課程·教材·教法，2025，45（02）：146-152.

[11]馮艷.初中生物概念圖教學(xué)研究[J].數(shù)理化解題研究，2024（29）：131-133.

[12]諾瓦克.學(xué)習(xí)、創(chuàng)造與使用知識(shí)：概念圖促進(jìn)企業(yè)和學(xué)校的學(xué)習(xí)變革[M].趙國(guó)慶，吳金閃，唐京京，等譯.北京：人民郵電出版社，2016：24-98.

跨學(xué)科概念是連通學(xué)校學(xué)習(xí)和現(xiàn)實(shí)生活的橋梁。

[責(zé)任編輯：郭振玲]