素養(yǎng)本位視域下的跨學(xué)科主題教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“縱觀古今——探索人與黑猩猩的親緣關(guān)系”為例

鄧自發(fā) 史 可

（南通大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 江蘇南通 226019）

《義務(wù)教育課程方案》和《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布，重點(diǎn)突出了課程結(jié)構(gòu)化和學(xué)科育人價(jià)值，標(biāo)志我國基礎(chǔ)教育正式邁進(jìn)素養(yǎng)時(shí)代。素養(yǎng)本位的教育不同于割裂、表層、短視等收效甚微的教育，而是對(duì)核心素養(yǎng)教育的本質(zhì)反思與深入研究。課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化可以通過多維度關(guān)照學(xué)生螺旋式發(fā)展的載體（主題、大概念、任務(wù)群）來實(shí)現(xiàn)。學(xué)科育人價(jià)值則包括學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值和跨學(xué)科的共性育人價(jià)值?？鐚W(xué)科主題教學(xué)是基于學(xué)科的主動(dòng)跨界，以一門學(xué)科為依托和目標(biāo)，以其他學(xué)科為手段和方法，在主題情境下幫助學(xué)生形成交織圓融、觸類旁通的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并解決復(fù)雜真實(shí)的問題。其既符合學(xué)科內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的要求，又彰顯了學(xué)科育人價(jià)值的思想，驅(qū)動(dòng)知識(shí)本位向素養(yǎng)本位的高級(jí)進(jìn)階，在素養(yǎng)本位視域下具有顯著的導(dǎo)向作用與引領(lǐng)意義。

1 遵循跨學(xué)科主題的選擇基準(zhǔn)

跨學(xué)科主題教學(xué)的本質(zhì)是基于綜合性的問題，尋找學(xué)科間的共同因子設(shè)計(jì)主題，實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的融通?；诖?，跨學(xué)科主題的選擇基準(zhǔn)可概括為“四度”，即跨學(xué)科主題的深度、長度、寬度和效度。①跨學(xué)科主題的深度主要表現(xiàn)在構(gòu)建的主題要清晰且富有內(nèi)涵，是學(xué)生可以深入挖掘的劣構(gòu)問題，需要學(xué)生經(jīng)過思考、質(zhì)疑、討論、總結(jié)等系列步驟解決，為學(xué)生提供了可螺旋上升的發(fā)展空間。②跨學(xué)科主題的長度表現(xiàn)在跨越知識(shí)單元?jiǎng)t更加強(qiáng)調(diào)概念內(nèi)容和知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性和流暢性，教師不應(yīng)囿于教材中的某一課時(shí)或者單元內(nèi)容，而是對(duì)知識(shí)進(jìn)行宏觀把控和頂層設(shè)計(jì)。③跨學(xué)科主題的寬度是指學(xué)科間的聯(lián)結(jié)方式，跨學(xué)科是以分科教學(xué)為起點(diǎn)的循序漸進(jìn)的過程，而不是各學(xué)科內(nèi)容的拼盤化和教學(xué)形式的雜糅化。教師要擺脫學(xué)科之間簡單堆砌的泥淖，通過主題強(qiáng)化學(xué)科知識(shí)之間的邏輯性和相關(guān)性以及過渡時(shí)的自然性。④跨學(xué)科主題的效度指在減負(fù)增效學(xué)習(xí)樣態(tài)的指引下，一方面要求教師體悟課程標(biāo)準(zhǔn)精神，設(shè)計(jì)主題內(nèi)容；另一方面，根據(jù)學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)尋找適切的情境為主題服務(wù)，在學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)、當(dāng)下水平、未來發(fā)展間實(shí)現(xiàn)主題內(nèi)容的多維關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)科的育人價(jià)值。

2 基于跨學(xué)科主題的教學(xué)設(shè)計(jì)

下面以“縱觀古今——探索人與黑猩猩的親緣關(guān)系”為主題，圍繞組織架構(gòu)衍生四條支線，展開跨學(xué)科主題教學(xué)，在知識(shí)和素養(yǎng)之間搭建一架主題橋，由知識(shí)本位轉(zhuǎn)向素養(yǎng)本位（圖1）。

圖1 知識(shí)-主題-素養(yǎng)教學(xué)結(jié)構(gòu)圖

2.1 支線1——人和黑猩猩有共同祖先嗎

（1）進(jìn)入情境，提出猜想。

教師創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生思考：有少數(shù)科學(xué)家稱人類為“第三類黑猩猩”。日本靈長類動(dòng)物研究所根據(jù)研究檢測(cè)黑猩猩大腦的各方面，來探索作為人類的我們是誰。為什么對(duì)黑猩猩的實(shí)驗(yàn)研究與了解人類進(jìn)化有關(guān)？學(xué)生推測(cè)人與黑猩猩高度相似，可能有共同的祖先，具備很緊密的親緣關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：教師創(chuàng)設(shè)具體情境，喚起學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所呈現(xiàn)的信息，發(fā)現(xiàn)并提出問題，從而進(jìn)入課程。

（2）溫故知新，歸納整理。

教師提示學(xué)生假設(shè)人與黑猩猩擁有共同祖先，肯定在一定程度上存在共有特征。并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)，歸納生物體在細(xì)胞和分子水平上的共同特征，繪制出表格。學(xué)生從細(xì)胞學(xué)說、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞代謝、物質(zhì)組成、中心法則、密碼子的通用性等方面整理知識(shí)，繪制表格。

設(shè)計(jì)意圖：教師串聯(lián)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生建立知識(shí)聯(lián)結(jié)點(diǎn)并形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，讓學(xué)生體會(huì)新知識(shí)不新、舊知識(shí)不舊，增強(qiáng)學(xué)生的自我效能感和學(xué)習(xí)動(dòng)力。繪制表格可以讓學(xué)生內(nèi)隱的思維外顯。

（3）跨越學(xué)科，深化概念。

教師展示地層中化石和“地質(zhì)年代表”相對(duì)應(yīng)的示意圖，提出問題：化石是什么？化石是如何形成的呢？可以在什么樣的巖石中發(fā)現(xiàn)化石呢？為什么說化學(xué)證據(jù)是最直接的證據(jù)？并引入物理半衰期概念和化石標(biāo)本的制作人員這一職業(yè)。學(xué)生觀察、對(duì)比，直觀感受地球的演化過程，結(jié)合地理學(xué)科所掌握的地質(zhì)年代表、地層層序律和生物層序律的相關(guān)知識(shí)對(duì)圖片進(jìn)行解釋，認(rèn)識(shí)到放射性元素的半衰期是一個(gè)時(shí)間統(tǒng)計(jì)概念。學(xué)生進(jìn)而回答問題，得出結(jié)論：生物是由原始祖先經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代逐漸進(jìn)化而來的，生物經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由低等到高等、由水生到陸生的進(jìn)化順序。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生將地理、物理學(xué)的知識(shí)遷移運(yùn)用到生物學(xué)上，提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決跨學(xué)科問題的能力。教師按照地理、生物、物理學(xué)涉及的相關(guān)內(nèi)容有序組織教學(xué)，不斷深化、拓展“化石”概念和“進(jìn)化與適應(yīng)觀”。此外，標(biāo)本制作人員的職業(yè)需要十分的耐心和一絲不茍的態(tài)度，教師的介紹使學(xué)生尊重勞動(dòng)者，了解不同職業(yè)勞動(dòng)者的辛苦與快樂，形成勞動(dòng)觀念。

（4）依托證據(jù)，證實(shí)猜想。

教師分類呈現(xiàn)證據(jù)，逐步推進(jìn)證據(jù)：

化石證據(jù)：少女露西的骨骼化石，上肢結(jié)構(gòu)與黑猩猩相似，適于攀巖，下肢骨與人類接近，適于直立行走。

比較解剖學(xué)證據(jù)：蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢、人的上肢的形狀和功能的差異，人與黑猩猩的骨骼特征比較圖。

胚胎學(xué)證據(jù)：魚和人的胚胎在發(fā)育早期有相似的鰓裂和尾巴；人脊椎動(dòng)物在胚胎發(fā)育早期有彼此相似的階段，人類和黑猩猩的胚胎在五個(gè)月以前高度相似。

細(xì)胞生物學(xué)證據(jù)：古細(xì)菌都有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體和DNA，與現(xiàn)今細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)相同。

分子生物學(xué)證據(jù)：人與猩猩和長臂猿的某段同源DNA的差異分別為2.4%、5.3%，人與黑猩猩的基因組的差異只有3%。不同生物與人的細(xì)胞色素c氨基酸序列的差異中黑猩猩的差異個(gè)數(shù)為0。

學(xué)生分析證據(jù)，得出：

①露西既有黑猩猩的特征也有智人的特征。

②具有同源器官的生物都是由共同的原始祖先進(jìn)化而來的。人與黑猩猩骨骼的整體結(jié)構(gòu)極為相似。手掌都是含“節(jié)”，頭骨基本相同。

③人和其他脊椎動(dòng)物有共同的祖先，原始祖先生活在水中。人和黑猩猩極為相似。

④生物都有能進(jìn)行代謝、生長和增殖的細(xì)胞，細(xì)胞有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

⑤共同點(diǎn)說明當(dāng)今生物有共同的祖先，差異性大小揭示了當(dāng)今的生物種類親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，以及進(jìn)化史上出現(xiàn)的順序。

學(xué)生討論，得出結(jié)論：生物都有共同的祖先，人與黑猩猩的親緣關(guān)系最近。

設(shè)計(jì)意圖：教師解釋了生物界的多樣性和統(tǒng)一性，通過地球上現(xiàn)存的豐富多樣的物種是由共同祖先進(jìn)化而來的，幫助學(xué)生初步形成進(jìn)化與適應(yīng)觀。學(xué)生基于事實(shí)證據(jù)推理，培養(yǎng)獲取證據(jù)、運(yùn)用證據(jù)、評(píng)價(jià)證據(jù)等實(shí)證意識(shí)，提高發(fā)散和聚焦的創(chuàng)造性思維。此外，教師使學(xué)生知道認(rèn)識(shí)事物并不是簡單的線性關(guān)系，要摒棄簡單的線性思維，發(fā)展高階思維。

2.2 支線2——黑猩猩為什么不能變成人

（1）結(jié)合實(shí)例，演繹推理。

教師呈現(xiàn)黑猩猩與人類的對(duì)比圖和東非大裂谷形成后森林古猿的分化資料，引導(dǎo)學(xué)生找出人與黑猩猩的顯著差別，并分析南方古猿下地后直立行走和體毛逐漸退化的原因。學(xué)生對(duì)比發(fā)現(xiàn)人可以直立行走且體毛退化是兩大顯著差別：南方古猿在氣候炎熱、食物短缺、敵人更多的惡劣生存環(huán)境下，直立行走的視野更廣闊，且更節(jié)省能量，更利于生存；體毛退化使得產(chǎn)生的熱量及時(shí)散去，提升耐力。而留在樹上的猿類四肢行動(dòng)更利于攀爬和跳躍。叢林生活不會(huì)遭受大量陽光的照射，豐富的毛發(fā)為它們提供偽裝之外，還能夠保暖，保存熱量。學(xué)生得出結(jié)論：黑猩猩不能進(jìn)化成人。由共同的祖先森林古猿逐漸分化形成現(xiàn)代人類和現(xiàn)代猿類，隨著時(shí)間的推移，物種之間的差異會(huì)越來越大。此外，進(jìn)化并不是朝著更優(yōu)等、高級(jí)的方向，而是朝著更好的去適應(yīng)環(huán)境這一方向進(jìn)行。

設(shè)計(jì)意圖：教師將抽象內(nèi)容直觀呈現(xiàn)，不是直接講授闡明原理，而是通過實(shí)例讓學(xué)生解釋分析、主動(dòng)思考生物學(xué)現(xiàn)象的原理，讓學(xué)生逐步探明深層機(jī)理，并自然而然地進(jìn)入“適應(yīng)”這一內(nèi)容。

（2）分析材料，小組討論。

教師呈現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)決定其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的穩(wěn)定性，以及人類祖先和黑猩猩祖先在體毛差異和行走方式的例子。并提出問題：適應(yīng)是什么？同時(shí)展示人類和現(xiàn)存的猿類對(duì)比圖、具有擬態(tài)現(xiàn)象枯葉蝶和帶有警戒色的美目蝴蝶對(duì)比圖，以及白色雷鳥的材料，提出問題：適應(yīng)有什么特點(diǎn)？學(xué)生分組交流討論，總結(jié)出：適應(yīng)包括結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，結(jié)構(gòu)功能和生活環(huán)境相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)與功能是生物適應(yīng)環(huán)境的具體表現(xiàn)，適應(yīng)是進(jìn)化的具體結(jié)果。適應(yīng)具有普遍性和相對(duì)性的特點(diǎn)。它是普遍存在的，所有生物都有適應(yīng)環(huán)境的特征。適應(yīng)是一定程度上的適應(yīng)，是相對(duì)性的，當(dāng)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，適應(yīng)可能會(huì)失去作用。

設(shè)計(jì)意圖：教師呈現(xiàn)大量的事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，促進(jìn)學(xué)生形成重要概念，使學(xué)生學(xué)習(xí)基于事實(shí)與證據(jù)歸納概括生命活動(dòng)的規(guī)律。學(xué)生在分析資料，討論問題的過程中，逐步強(qiáng)化事實(shí)與結(jié)論的邏輯一致性；運(yùn)用進(jìn)化與適應(yīng)觀，闡釋生物的多樣性與統(tǒng)一性，進(jìn)一步認(rèn)同生物進(jìn)化觀點(diǎn)。

2.3 支線3——人和黑猩猩的適應(yīng)性如何形成的

（1）建構(gòu)模型，解釋論證。

教師將四種解釋生物適應(yīng)性形成理論和相關(guān)觀點(diǎn)羅列出來，要求學(xué)生選擇其中兩個(gè)自己認(rèn)為較有說服力的理論，以解釋南方古猿直立行走的適應(yīng)性，并畫出解釋模型。

學(xué)生討論后，用拉馬克和達(dá)爾文的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋：在干旱的草原上，食物短缺，敵人眾多，要想獲得足夠的食物和躲避天敵就要有足夠?qū)掗煹囊曇埃阅戏焦旁巢坏貌幻刻炀毩?xí)兩條下肢走路，身體站起，從而“用進(jìn)廢退”形成了直立行走，并且這種獲得的性狀可以遺傳給下一代（拉馬克）。古猿本來就存在著具有下肢行走機(jī)會(huì)的變異，在干旱的草原上，食物短缺，敵人眾多，要想獲得足夠的食物和躲避天敵就要有足夠?qū)掗煹囊曇?。在代代相傳的過程中，有利變異（下肢走路，身體站起）逐漸積累，最后形成了直立行走（達(dá)爾文）。學(xué)生構(gòu)建的解釋模型如圖2所示。

圖2 拉馬克解釋模型（A）和達(dá)爾文解釋模型（B）

設(shè)計(jì)意圖：教師利用科學(xué)家打破神創(chuàng)論的觀點(diǎn)，幫助學(xué)生建立歷史唯物主義世界觀。學(xué)生通過建構(gòu)兩種解釋模型，學(xué)會(huì)運(yùn)用模型研究問題，發(fā)展建模思維和建模能力，體驗(yàn)由具體到抽象思維的轉(zhuǎn)化，對(duì)其觀點(diǎn)有了更加深入的理解，從而明確二者的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)。

（2）批判質(zhì)疑，思維碰撞。

教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，找出以上兩個(gè)模型存在的局限性，提出質(zhì)疑。學(xué)生思考后，回答：①拉馬克——用眼過度，視力反而下降；運(yùn)動(dòng)員的后代如果不進(jìn)行專業(yè)訓(xùn)練也不會(huì)擁有發(fā)達(dá)的肌肉和健康的身體素質(zhì)。生物的意愿決定不了進(jìn)化的方向，比如雞作為始祖鳥的后代，卻不能飛上天，逐漸被選育出來的雞成了人的盤中餐。②達(dá)爾文——對(duì)于遺傳和變異的認(rèn)識(shí)局限在性狀的水平，不能科學(xué)的解釋遺傳和變異的本質(zhì)，同時(shí)相關(guān)研究僅僅局限于個(gè)體水平。③其他——表觀遺傳是否在一定程度上支持了拉馬克的獲得性遺傳？如荷蘭饑荒和小鼠實(shí)驗(yàn)都證明了表觀遺傳的機(jī)制影響當(dāng)代人以及后代人的身心健康。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生提出生物學(xué)問題，基于經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)形成觀點(diǎn)，聚焦問題本質(zhì)，構(gòu)建合理的判斷，對(duì)觀點(diǎn)或者主張進(jìn)行證實(shí)或證偽，發(fā)展批判性思維。

（3）了解前沿，開拓視野。

教師說明：表觀遺傳機(jī)制一般不穩(wěn)定，它們?cè)谶z傳幾代之后就會(huì)消失。即獲得性性狀只能維持一段時(shí)間，不能穩(wěn)定的遺傳下去，更不足以支持獲得性遺傳的假說。并介紹現(xiàn)代生物進(jìn)化理論、中性學(xué)說、間斷平衡學(xué)說。學(xué)生理解表觀遺傳突變頻率高、維持時(shí)間短的特點(diǎn)，對(duì)于生物進(jìn)化是有意義和價(jià)值的。在不同生物進(jìn)化理論的了解下體會(huì)到生物進(jìn)化理論在發(fā)展。

設(shè)計(jì)意圖：教師幫助學(xué)生樹立科學(xué)本質(zhì)觀，使學(xué)生認(rèn)同“科學(xué)探索永無止境，科學(xué)發(fā)展往往不是一個(gè)新的理論出現(xiàn)就完全否定了先前的理論，而是會(huì)對(duì)原有理論進(jìn)行補(bǔ)充、修正和發(fā)展”。

2.4 支線4——我們要如何對(duì)待地球上“親人”

搜集資料，深刻體悟。教師使學(xué)生注意：不僅僅是黑猩猩，人類和地球上的現(xiàn)存生物都具有共同的祖先，生物多樣性是地球生命經(jīng)過幾十億年發(fā)展進(jìn)化的結(jié)果，保護(hù)生物多樣性就相當(dāng)于保護(hù)人類自身。學(xué)生課后調(diào)查了解當(dāng)?shù)厣锒鄻有郧闆r，聚焦珍稀動(dòng)植物，展開科學(xué)調(diào)查實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生結(jié)合本土實(shí)際情況，上網(wǎng)查閱或參觀博物館、生態(tài)館，了解目標(biāo)生物的物種學(xué)史、形態(tài)特征、棲息環(huán)境、生活習(xí)性、分布范圍等情況。

設(shè)計(jì)意圖：教師使學(xué)生認(rèn)同生物的統(tǒng)一性，摒棄以人類為中心的觀點(diǎn)，尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然，提高學(xué)生對(duì)生物多樣性保護(hù)意義的認(rèn)識(shí)，并促進(jìn)學(xué)生積極參與到“保護(hù)生物多樣性，共建地球生命共同體”當(dāng)中去，共同繪制人與自然和諧共生的美好圖景。

3 素養(yǎng)本位下跨學(xué)科主題教學(xué)的發(fā)展方向與啟示

素養(yǎng)作為預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果，其精神內(nèi)核是在復(fù)雜真實(shí)的情境和挑戰(zhàn)中，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)滿足需要與解決問題的能力。核心素養(yǎng)作為素養(yǎng)本位下育人方式的集中體現(xiàn)，不應(yīng)被各學(xué)科肢解，更不能脫離學(xué)生獨(dú)立于單科而存在?？鐚W(xué)科主題教學(xué)強(qiáng)調(diào)各學(xué)科之間的意義關(guān)聯(lián)，打破學(xué)科藩籬繼而形成合力發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)，明晰了素養(yǎng)本位的應(yīng)然路徑。