基于核心素養(yǎng)的初中跨學(xué)科問題式教學(xué)探索*
——以“我國(guó)水稻的種植”為例

盧 超 范 斌

（福建省廈門雙十中學(xué)思明分校, 福建 廈門 361001）

一、問題的提出

《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“地理課標(biāo)”）中提及“地理實(shí)踐活動(dòng)要貫穿全部課程內(nèi)容之中，并且要特別規(guī)劃10%的課時(shí)開展跨學(xué)科主題的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)”。[1]由此，打破學(xué)科界限的跨學(xué)科整合或融合教學(xué)成為本輪新課程教學(xué)改革的一大亮點(diǎn)。問題式教學(xué)基于建構(gòu)主義理論，以解決問題為主線，以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，其在跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐中對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、問題解決、綜合分析能力等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?；趩栴}驅(qū)動(dòng)的跨學(xué)科教學(xué)能將不同學(xué)科知識(shí)體系鑲嵌在具體的、真實(shí)的問題情境中，為學(xué)生展示了實(shí)際問題的不同視角，開辟了拓展學(xué)生思維深度和廣度的更多路徑，對(duì)于培養(yǎng)和提升學(xué)生在真實(shí)情境問題中綜合分析和處理問題的能力大有裨益。本文以“我國(guó)水稻的種植”為主題，設(shè)計(jì)了一系列關(guān)聯(lián)問題，探索了初中地理和生物跨學(xué)科問題式教學(xué)的路徑，為一線教師開展跨學(xué)科教學(xué)提供參考案例。

二、跨學(xué)科問題式教學(xué)案例的設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)理念與思路

本文的跨學(xué)科問題式教學(xué)設(shè)計(jì)在“我國(guó)的水稻種植”主題統(tǒng)攝下，以核心素養(yǎng)培育為目標(biāo)，對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行剖析、重組和優(yōu)化，將邏輯關(guān)系緊密的問題鏈條作為線索，統(tǒng)籌安排主題下的跨學(xué)科探究活動(dòng)。通過創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、探究問題和總結(jié)評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)，按照一定的學(xué)理邏輯構(gòu)建“4W”問題鏈條，引導(dǎo)學(xué)生思考真實(shí)情境中的地理科學(xué)和生命科學(xué)問題，綜合應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)開展系列探究活動(dòng)，最終認(rèn)識(shí)與解決生活中的真實(shí)問題。同時(shí)，教師結(jié)合學(xué)科素養(yǎng)要求，制定跨學(xué)科問題式教學(xué)評(píng)價(jià)量表，通過自評(píng)和他評(píng)，對(duì)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程展開評(píng)價(jià)，重點(diǎn)聚焦信息提取與處理、問題分析與質(zhì)疑、結(jié)論闡釋與創(chuàng)新三大跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力，[2]從而形成較為完整的跨學(xué)科問題式教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.課標(biāo)解讀與教材分析

對(duì)照地理課標(biāo)和《義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“生物課標(biāo)”）的要求，根據(jù)不同行為要求及課標(biāo)核心素養(yǎng)傾向，對(duì)“我國(guó)的水稻種植”主題相關(guān)的課標(biāo)要求及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類梳理，如表1所示。

表1 主題相關(guān)的課標(biāo)要求及教材內(nèi)容 [3][4]

3.教學(xué)對(duì)象學(xué)情分析

八年級(jí)的學(xué)生初步具備從圖文資料中獲取信息、描述地理要素空間分布特征和淺層分析地理問題成因的能力，也具有一定的生命科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備和科學(xué)探究能力，為跨學(xué)科學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在心理特征方面，基本掌握合作探究及知識(shí)遷移的能力，能夠?qū)σ恍┛茖W(xué)問題進(jìn)行簡(jiǎn)單的成因分析。

4.教學(xué)目標(biāo)整合

（1）說出種子的基本結(jié)構(gòu)，理解各結(jié)構(gòu)功能，并能夠應(yīng)用種子結(jié)構(gòu)功能解釋生活生產(chǎn)中的簡(jiǎn)單問題。

（2）運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件，描述種子萌發(fā)的環(huán)境條件和自身?xiàng)l件。

（3）描述種子萌發(fā)的過程，說出種子各部分結(jié)構(gòu)發(fā)育的結(jié)果。

（4）運(yùn)用種子萌發(fā)過程解釋、解決生活生產(chǎn)中的簡(jiǎn)單問題。

（5）通過讀圖描述我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)的空間分布特征，培養(yǎng)準(zhǔn)確獲取圖文信息并能夠描述地理事物分布特征的能力。

（6）根據(jù)水稻的生長(zhǎng)習(xí)性特征，分析種植水稻的優(yōu)勢(shì)自然條件，理解生物與環(huán)境相互依賴、相互影響的關(guān)系，樹立因地制宜發(fā)展水稻種植的農(nóng)業(yè)觀。

三、跨學(xué)科問題式教學(xué)的實(shí)施路徑

1.創(chuàng)設(shè)情境

播放視頻短片“200秒動(dòng)畫看袁隆平與水稻的60年”，視頻主要講述袁隆平從一位鄉(xiāng)村教師到“雜交水稻之父”，一生都在為雜交水稻奮斗，為人民能吃飽飯努力的勵(lì)志故事。

[設(shè)計(jì)意圖]

通過袁隆平勵(lì)志故事導(dǎo)入，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、追求真理的信念，激發(fā)愛國(guó)主義情感，引出教學(xué)主題。

2.提出問題

稻米是一種普遍但又不可或缺的食物，那么水稻和雜交水稻有何差別呢？我國(guó)的水稻種植區(qū)主要分布在哪？為什么同樣是稻米，不同區(qū)域出產(chǎn)的稻米品質(zhì)卻不同呢？人們又是如何在沿海灘涂和鹽堿地發(fā)展水稻種植的呢？

3.探究問題

【探究任務(wù)一：What】認(rèn)識(shí)水稻及雜交水稻

[情境素材]

水稻是禾本科一年生水生草本植物，分為秈稻與粳稻兩個(gè)亞種。雜交水稻指選用兩個(gè)在遺傳上有一定差異，同時(shí)優(yōu)良性狀互補(bǔ)的水稻品種進(jìn)行雜交，生產(chǎn)具有雜種優(yōu)勢(shì)的第一代雜交種?！八净ㄅc花蕊”“水稻的種子及其萌發(fā)”如圖1、圖2所示，讀圖完成下列問題。

圖1 水稻花與花蕊

圖2 水稻的種子及其萌發(fā)

[問題設(shè)置]

（1）水稻的種子是由胚珠發(fā)育而來的，胚珠位于圖1的[ ]________ 中。水稻種子的子葉有________ 片；結(jié)合圖2，人們食用的稻米主要是水稻種子的[ ]________ ；水稻種子萌發(fā)時(shí)，發(fā)育成⑨的是[ ]________ ；首先突破種皮的是[ ]_________。

[探究結(jié)果]

④子房；1；⑤胚乳；⑦胚芽；⑧胚根

（2）袁隆平團(tuán)隊(duì)培育雜交水稻，是利用生物多樣性中的________多樣性的典型實(shí)例。研究人員通過人工授粉獲得雜交水稻的種子。結(jié)合圖1，人工授粉就是將一個(gè)水稻品種[ ]_______ 中的花粉撒到另一水稻品種[ ]_____上。

[探究結(jié)果]

基因；②花藥；①柱頭

[設(shè)計(jì)意圖]

本題借助“水稻的種子及其萌發(fā)”“水稻花與花蕊”示意圖，對(duì)水稻種子的結(jié)構(gòu)及功能、種子的萌發(fā)過程及開花傳粉的生殖過程進(jìn)行考查，所考查的知識(shí)點(diǎn)用情境和圖示呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生識(shí)記、分析、歸納、概括等能力的考查。

【探究任務(wù)二：Where】描述我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)的分布[情境素材]

示意“我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)分布圖”（圖略）。讀圖，完成下列問題。

[問題設(shè)置]

歸納我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)的空間分布特征。

[探究結(jié)果]

我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)主要分布在水熱條件較好的東部季風(fēng)區(qū)，在秦嶺—淮河線以南的平原、盆地和丘陵地區(qū)分布較為集中，其余地區(qū)分布相對(duì)分散。

[設(shè)計(jì)意圖]

學(xué)生閱讀我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)分布圖，培養(yǎng)讀圖獲取有效信息和正確描述地理事物分布特征的能力。通過聯(lián)系水稻分布與地形分布的關(guān)系，強(qiáng)化要素關(guān)聯(lián)和信息加工的能力。

【探究任務(wù)三：Why】分析水稻種植與自然環(huán)境的關(guān)系

[情境素材]

材料一：近年來，東北地區(qū)的水稻種植面積增長(zhǎng)迅速，單位面積產(chǎn)量增長(zhǎng)較快。東北水稻主要種植在黑土地上，生長(zhǎng)周期為5個(gè)月左右。東北大米顆粒飽滿，色澤清白透明，口感綿軟，以五常稻米最為著名。

材料二：水稻喜溫好濕，播種期（4～5月）日均溫要求穩(wěn)定在10℃以上，分蘗期（7～8月）日均溫要求高于20℃，全生長(zhǎng)季的需水量為700～1200毫米左右。

材料三：示意“東北水稻分散產(chǎn)區(qū)及五常市位置圖”（圖略）。“五常市氣候資料”如圖3所示。

圖3 五常市氣候資料

根據(jù)以上材料，完成下列問題。

[問題設(shè)置]

（1）水稻在生長(zhǎng)過程中需要大量水分和無機(jī)鹽，用于吸收這兩種物質(zhì)的主要部位是_______ ；水分和無機(jī)鹽由______ 運(yùn)輸，自下而上運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿碜訽____（生理過程）。

[探究結(jié)果]

根尖成熟區(qū)；導(dǎo)管；蒸騰作用

（2）根據(jù)材料分析五常市水稻生長(zhǎng)的有利自然條件。

[探究結(jié)果]

五常市屬溫帶季風(fēng)氣候，夏季雨熱同期；境內(nèi)流經(jīng)多條水質(zhì)優(yōu)良的河流，水源豐富；夏季白晝時(shí)間長(zhǎng)，日照充足；冬季寒冷漫長(zhǎng)，病蟲害少，作物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，有機(jī)物積累豐富；晝夜溫差大，白天光合作用強(qiáng)，利于有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成，夜間呼吸作用減弱，利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積淀；地形平坦，黑土有機(jī)質(zhì)含量高，提供了水稻生長(zhǎng)的多種營(yíng)養(yǎng)元素。

探究結(jié)果說明生物與環(huán)境相互依賴、相互影響，水稻的種植需要因地制宜。

[設(shè)計(jì)意圖]

學(xué)生通過閱讀數(shù)據(jù)資料，了解水稻的生長(zhǎng)習(xí)性，再結(jié)合五常市的地形、氣候、水源、土壤等環(huán)境條件，綜合分析自然環(huán)境條件對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科思維綜合分析問題的能力。同時(shí)，理解生物與非生物環(huán)境相互依賴、相互影響的關(guān)系，滲透農(nóng)業(yè)發(fā)展要因地制宜的思想。

【探究任務(wù)四：How】探究沿海灘涂和鹽堿地的水稻種植

[情境素材]

海水稻是生長(zhǎng)在海邊灘涂等鹽堿地的特殊水稻，其本身并非新事物，但普遍產(chǎn)量低、米質(zhì)差。2020年，袁隆平科研團(tuán)隊(duì)利用雜交優(yōu)勢(shì)提高了海水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)，并在全國(guó)五大類鹽堿地區(qū)建立“海水稻”試驗(yàn)示范種植基地。

[問題設(shè)置]

（1）海水稻的根能從海邊灘涂地和鹽堿地吸水的原理是：細(xì)胞液濃度_______（選填“大于”或“小于”）土壤溶液濃度?？蒲腥藛T配置不同濃度梯度的氯化鈉（一種鹽）溶液，在25℃溫度條件下進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

①隨著氯化鈉濃度增加，海水稻的萌發(fā)率_____；當(dāng)氯化鈉濃度為_____%時(shí)，海水稻與普通稻的萌發(fā)率差距最為顯著。

②將種子置于自來水中浸泡2～3天，當(dāng)80%的種子芽長(zhǎng)3毫米，根長(zhǎng)5毫米后，將萌發(fā)的種子播種到土地中。種子萌發(fā)的外部條件，除了需要一定的水分外，還需要______ 和______。

[探究結(jié)果]

小于；降低；0.8；適宜的溫度；充足的空氣

（2）在海水稻的育種過程中，某科研人員選取兩種不同品種的水稻進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

①鹽濃度為0的一組實(shí)驗(yàn)起到_______作用。

②比較A、B兩種不同品種的水稻，耐鹽性較強(qiáng)的品種是_______。

[探究結(jié)果]

對(duì)照；B

（3）推廣海水稻種植對(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展有哪些積極的影響？

[探究結(jié)果]

①海水稻種植在海邊灘涂等鹽堿地，可以緩解我國(guó)耕地緊張狀況；②由于海水稻的種植，擴(kuò)大了我國(guó)的水稻種植面積，可以緩解糧食危機(jī)，保障我國(guó)的糧食安全；③海水稻抗?jié)?、耐鹽堿的特有基因資源，對(duì)于我國(guó)南方水稻種植區(qū)水稻品種的改良有重大意義。

[設(shè)計(jì)意圖]

本題以袁隆平團(tuán)隊(duì)的海水稻研究為背景，根據(jù)海水稻耐鹽堿特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、生物與環(huán)境相適應(yīng)的角度，借助種子萌發(fā)以及植株生長(zhǎng)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生信息解讀和處理、實(shí)驗(yàn)探究和結(jié)果分析的能力。引導(dǎo)學(xué)生注重探究過程和探究方法的科學(xué)性以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和圖表分析的嚴(yán)謹(jǐn)性，較好地體現(xiàn)對(duì)科學(xué)探究能力的檢測(cè)。同時(shí)，彰顯了科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要作用，強(qiáng)化糧食危機(jī)的意識(shí)。

4.總結(jié)評(píng)價(jià)

本節(jié)課以“我國(guó)的水稻種植”為主題，開展地理科學(xué)與生命科學(xué)的跨學(xué)科問題式教學(xué)。學(xué)生綜合調(diào)用兩門學(xué)科的背景知識(shí)和關(guān)鍵能力，認(rèn)識(shí)了水稻和雜交水稻的相關(guān)概念；了解了水稻種子的基本結(jié)構(gòu)及萌發(fā)過程；描述了我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)的分布特征；從地形、氣候、水源、土壤等角度分析了水稻生長(zhǎng)的有利自然條件，深入理解了生物與非生物環(huán)境的相互關(guān)系，樹立了因地制宜發(fā)展水稻種植的農(nóng)業(yè)發(fā)展觀。

在完成跨學(xué)科問題式教學(xué)活動(dòng)后，教師要根據(jù)活動(dòng)參與者在學(xué)習(xí)過程中的素養(yǎng)表現(xiàn)展開客觀評(píng)價(jià)。組內(nèi)從合作態(tài)度、溝通表達(dá)、思想觀點(diǎn)、規(guī)則意識(shí)、活動(dòng)參與度等幾個(gè)維度對(duì)其他成員進(jìn)行評(píng)價(jià)。活動(dòng)參與者本人也要對(duì)自己的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行反思和評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)如表2所示。

表2 問題式教學(xué)過程評(píng)價(jià)量表

四、教學(xué)啟示

跨學(xué)科問題式教學(xué)主題的選擇應(yīng)貼近學(xué)生真實(shí)生活且具有探究?jī)r(jià)值，在發(fā)現(xiàn)、分析、解決真實(shí)問題的過程中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，獲得跨學(xué)科探索的體驗(yàn)與經(jīng)歷，喚醒對(duì)學(xué)科的好奇心與想象力，激發(fā)跨學(xué)科分析問題的欲望與意識(shí)，逐步實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培育，促進(jìn)終身發(fā)展。由于跨學(xué)科問題式教學(xué)涉及多學(xué)科的融合，因此，在教學(xué)課時(shí)的安排及不同學(xué)科內(nèi)容的銜接上要做細(xì)致的規(guī)劃。在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，授課教師要熟練掌握跨學(xué)科問題式教學(xué)主題下本學(xué)科及其他學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，做到融會(huì)貫通，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科思想與方法的融合。完成授課后，相關(guān)教師要及時(shí)跟蹤學(xué)生反饋，靈活調(diào)整跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)，逐步形成具有推廣價(jià)值的跨學(xué)科問題式教學(xué)設(shè)計(jì)范式。