渗透跨学科概念教学《鸟和哺乳动物》

跨学科概念是从不同学科领域提炼、抽象出来的共同概念，是在多个学科或领域中反复出现的重要概念，超越学科界限，在解释现象、创新理论等过程中发挥着重要的作用。科学课程标准中，跨学科概念“结构与功能”体现了根据系统外显的功能或特性探索其内部的结构，从而逐步了解系统的内部规律，在核心概念的建构中发挥了重要的作用。现以四年级“多样的动物”单元《鸟和哺乳动物》一课为例，分析如何在渗透跨学科概念的过程中建构核心概念。

一、《鸟和哺乳动物》所属核心概念的变化

比较2017年、2022年两个版本的课程标准，对生命科学领域的教学内容而言，新课程标准淡化了学科领域的划分，但是其本身学科特征依旧明显，体现了生物的多样性、共同性和适应性。

多样性是指生物在各个方面都具有多样性。生物的类群、种类、结构和生命活动过程等都是多种多样的，在小学阶段让学生建构多样性这个核心概念非常重要。学生在学习科学的时候，经常会碰到生物独特性的问题，特别是与严谨的物质科学相比时，因此，在小学阶段建构多样性的概念，知道生物在身体结构、运动方式、食性、生活环境等方面都具有多样性，正是生物存在的这种多样性才使得生物界丰富多彩。

共同性是指生物具有共同的物质组成、结构基础和生命活动特性。学生可以从结构、系统等层次来理解共同性，如在认识鸟时，鸟都有相同的身体结构，身体表面都覆盖着羽毛，但也存在特殊性，因此还具备多样性。

适应性是指强调生物的结构、功能和环境之间相互适应的关系。生物的结构和其功能是相适应的，生物的结构是为了适应环境而形成的。例如，观察动物身体某部分的外形特征，就可以推测其功能，猜想其适应的环境，将结构、功能和环境综合在一起进行认识，就可以发现其中的联系，帮助学生形成科学认识世界的习惯。

由此，对比《鸟和哺乳动物》在两个版本课程标准中所涉及的科学概念发现，关于对常见动物的认识、归纳动物的共同特征，在两个版本课程标准中体现较为相似，新课程标准将其提升到“生命系统的构成层次”层面；对于生物与环境的关系，新课程标准把握住了对于结构与功能的跨学科概念渗透，将生物与环境之间的相互适应表述得更为具体而准确。因此，认识常见的动物应当服务于对动物共同特征、对动物与环境相互适应的证据的搜集与分析，从而在实证过程中培养学生的科学思维。

二、基于学情设计教学

四年级学生在低年级时已经观察过家养小动物，具备一定的基于其生活经验和学习基础观察动物、描述动物身体结构特点的能力，并尝试过用维恩图对动物进行比较，但是他们仍缺少观察动物身体、运动方式等特征的经验。课前的调查问卷表明，只有24%的学生能够用运动方式、身体结构、外形特征等词语来表述，几乎没有对动物的形态、结构和功能、环境相适应的关系的认识。

因此，教师应当特别关注学生在学习活动中的科学思维过程与教学环节步骤的一致性，帮助他们深入理解核心概念。胡卫平教授提出，科学思维要遵循提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的程序。在教学实践时，教师应当有意识地引导学生经历“提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释”的思维活动过程，关注小学阶段生物的共同性、多样性、适应性，为他们提供足够丰富的素材去进行分析；引导他们通过对不同研究对象的要素进行比较，将其重新结合为一个概括性的整体，完成对于鸟和哺乳动物信息的收集、加工与应用。

“多样的动物”单元包括《鸟和哺乳动物》《动物的分类》和《我国的珍稀动物》三课，以学生身边常见的动物为载体，让他们识别常见的动物类别，描述某一类动物（鸟类、哺乳类、昆虫等）的共同特征，初步根据某些特征对动物进行分类，并能列举我国的几种珍稀动物。单元涉及了核心概念“生命系统的构成层次”“生物与环境的相互关系”，以及跨学科概念“结构与功能”。学生学习使用分析、综合、比较、分类、抽象、概括等思维方法对多样动物进行认识与加工，经历提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的思维活动，运用归纳、演绎的推理方法完成知识结构的系统化。针对该课教学，我设计了三个科学实践活动来帮助学生建构核心概念：观察记录各种各样的鸟，体会生物的多样性；归纳鸟的共同特征，体会生物的共同性；探究鸟的羽毛、喙、足与环境、捕食方式的关系，体会生物的适应性。

三、丰富表象积累，提升学生形象思维

在导入环节，通过对牛背鹭和水牛的观察、描述，教师引发学生思考：鸟是什么样的？鸟有什么特点？学生尝试在纸上画出印象中的鸟，可能有的学生平时喜欢观鸟，知识丰富，能够画出凸显细节的、逼真的鸟，但也有很多学生对鸟只有感性、抽象的认知，缺少认识具体某一种鸟。通过这个环节，可以更好地了解学生关于鸟的前概念，激发他们对鸟的特征的关注。

随后，我为学生提供了金刚鹦鹉、游隼、红腹锦鸡、灰鹤、绿头鸭等几种有代表性的鸟类资料卡和讲解视频。这些鸟分别代表了攀禽、猛禽、陆禽、涉禽、游禽的特征，虽都具备鸟的共同特征，但在喙、足等方面又各不相同，有利于学生观察后的深入分析。学生借助资料卡观察这些鸟，同时在任务单上记录各种鸟的名称、身体结构、外形特征、运动方式和其他发现。之后，组织学生进行全班交流，大部分学生会按照任务单上的顺序和内容进行汇报，教师要倾听学生的发言，并适时引导他们有重点地汇报，例如，金刚鹦鹉的身体结构包括哪几个部分？游隼的身体结构包括哪几个部分？通过大量形象思维素材的累加，帮助学生感知关于鸟的表象，并与身体结构、外形特征等抽象概念相联系。

四、借助归纳推理，初步建构核心概念

归纳法是建构概念常用的科学推理方法，为了得到科学、可信的归纳结果，必须以一定数量的素材为基础，一般提供3种以上的素材供学生分析、比较。

《鸟和哺乳动物》一课的概念建构过程中，要注重对足够的鸟的素材进行分析，重点寻找这类事物的共同特征或属性，从而获得概念的普遍性认识。教师应当帮助并鼓励学生观察更多鸟，分析它们的外形特征，借助演绎推理来判断某种动物是否属于鸟类，验证概念是否成立。

在具备丰富的表象信息后，学生会对这些鸟的外形特征，从前往后、从上往下地观察，发现这些鸟都具有同样的身体结构：头（长有喙）、颈、躯干、翅膀、足、尾。这就是对于鸟的身体结构的认识，也是分析的过程。而反过来，头、颈、躯干、翼、足、尾组成了鸟的身体，这是学生形成的对鸟的身体结构的整体认识，是一个对信息进行综合的过程。

学生通过观察各种各样的鸟，既可以感受并关注到鸟的多样性，也可以为归纳推理提供必要的条件：收集足够丰富的事实材料。归纳鸟在身体结构方面的共同特征，属于求同归纳法，即在不同情境中，都有一个因素总是存在，都出现了一个同样的现象，则这个因素与这个现象存在因果关系。在运用归纳推理的课堂教学中，教师要提供若干反映事物共同特征或属性的典型实例，引导学生对这些典型实例分析、综合、抽象，得出单称判断。

在课堂上，学生按照一定顺序观察并描述各种鸟的身体结构，得出若干个单称判断：金刚鹦鹉的身体结构包括头（长有喙）、颈、躯干、翅膀、足、尾，游隼的身体结构包括头（长有喙）、颈、躯干、翅膀、足、尾，灰鹤的身体结构包括头（长有喙）、颈、躯干、翅膀、足、尾。然后由各个单称判断进一步概括出抽象的全称判断，从而归纳得出鸟的身体结构都相同的结论。

科学归纳法是不完全归纳，为了提高归纳结果的可信度，需要引导学生将观察的重点聚焦在鸟的本质属性特征上，再将观察到的信息进行分类整理，避免信息杂乱无章或面面俱到，这有助于他们发现鸟的本质特征，以及对本质特征的分析、比较和归纳。例如，这些鸟的体型大小、运动方式如何、生活环境怎么样、吃什么食物，并不是本质的属性，而对身体结构、外形特征等信息的比较，可以帮助学生对鸟进行科学观察。学生观察分析了很多种鸟的身体结构，发现无论它们足的长度怎样、躯干是庞大或纤小、喙的长短如何，都包括同样的组成结构（头、颈、躯干、翼、足和尾），将原本属于一个个独立的鸟的形象摒弃，不去考虑它们的颜色、长短、硬度、大小、光泽等非本质的特征，抽象提取关于身体结构的共同本质特征，然后将这些信息综合在一起形成新的判断，归纳认识鸟的身体结构都相同。

运用归纳推理也可以得出鸟的身体表面都覆盖着羽毛的结论，多样性与共同性相互交融：尽管颜色、大小都不同，但是这些鸟的身体表面都覆盖着羽毛。

通过对这些鸟的身体结构的观察，学生的思维活跃起来，他们通过分析、综合、比较、分类，最终归纳概括出鸟在身体结构、外形特征等方面的共同特征，体现生物共同性的特点。

五、渗透跨学科概念，加深理解核心概念

《鸟和哺乳动物》一课对生物的适应性，体现在跨学科概念“结构与功能”上，具体而言体现在羽毛的结构与功能相适应上。学生对于羽毛有着一定的生活经验积累，但是缺少对于羽毛的有意观察。我设计了对无菌处理过的正羽、绒羽标本进行近距离观察的环节，让学生通过看、摸、扇动，感受两种羽毛的异同。通过问题“这两种羽毛各有什么特点、你认为这样的羽毛可能起到什么作用”引导学生理解正羽保护鸟、帮助鸟飞翔，绒羽帮助鸟保暖御寒，启发他们将不同种类羽毛的结构特点与其用途建立联系，感受结构与功能相适应。在这个过程中，学生会经历对羽毛的结构进行分析的思维活动，在观察时会注意到羽毛有中间的“杆”和两边的“毛毛”，知道羽毛主要由羽轴和羽片组成。教师可以组织学生通过看、摸，发现正羽羽片的细密紧实、坚韧结实，绒羽羽片的松散柔软，并将这些特征抽象为语言文字进行表达交流。

适应性还体现在喙和足上。我设计了卡通拼图和实景贴图的方式来帮助学生比较不同的喙和足，卡通拼图类似学生刚才自己所画的鸟，有着亲切感和童趣。学生试着用这些材料拼出不同的鸟，并与黑板上贴出的各种鸟比较，他们会有意观察并描述鸟的喙和足的各种形态，并说出自己拼图的理由。

在汇报时，教师启发学生思考：“你觉得这种鸟适合生活在什么环境中？为什么？”学生为各种鸟选择合适的生活环境，并将鸟的图片贴在实景环境的图片上，形象直观地表现出不同的鸟喙和足的鸟，适合生活的环境不同。教师可以适时引导学生思考：“你发现这种鸟的喙是什么样的？它适合捕食哪些食物？你发现了什么规律？你发现这种鸟的足是什么样的？它适合在什么样的环境中活动？你发现了什么规律？”这样教学可以渗透结构与功能相适应的观念。

[课题：人民教育出版社课程教材研究所“十四五”课题“小学科学跨学科学习及教材呈现研究”，批准号：KC2022-32]

（作者单位：北京第二实验小学）

参考文献

[1]胡卫平，刘守印.义务教育科学课程标准（2022年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2022.

[2]石磊，等.科技创新后备人才创造力研究[M].北京：清华大学出版社，2022.

[3]李冬晖.青少年科技活动的实践与创新[M].北京：中国科学技术出版社，2021.