培养综合思维：基于思维导图的跨学科教学实践

新版义务教育课程标准明确提出跨学科实践要求，强调通过综合学习促进学生核心素养发展 [1]。跨学科学习对学生的综合思维能力提出了更高要求，而作为一种可视化工具的思维导图，能够有效帮助学生构建知识网络，提升综合分析与知识关联能力。

综合思维是指将知识、方法与视角进行系统整合，从而全面认识并解决问题的思维方式。在跨学科教学中，综合思维为学生提供了联结各学科知识的桥梁，使其能够从多角度审视复杂的现实问题 [2]。思维导图通过图形化呈现知识点间的逻辑关系，帮助学生在脑海中形成结构化认知框架，其在培养综合思维方面具有天然优势 [3]。思维导图是有一个主题发展出的放射状思维工具，这意味着在不同学科中绘制的思维导图如果具有相同或相似的主题节点，便能够方便地实现知识迁移与融合。同时思维导图的分支也是由关键词发散出的多层次结构，与主题词的拓扑结构相似，因此不同学科思维导图的中只要有关键词能够相互关联，就能够形成跨学科的知识网络。这种知识网络不仅有助于学生在学习过程中触类旁通，还能促进创新思维的发展。

以" 水循环" 教学为例，教师可引导学生围绕核心过程绘制思维导图，将地理、生物学、化学等学科知识融入图示。通过思维导图的直观呈现，学生不仅能理清水循环的物理过程，还能探究其对生态系统和人类社会的影响。思维导图的层次性与发散性特征，助力学生将零散知识整合为有机整体，从而深度理解跨学科问题。在协作绘制过程中，学生还能同步提升沟通合作能力，实现核心素养的多维发展。

通过构建思维导图，学生得以从物理、地理、生物学等多维度梳理水在自然界中的运动路径与转化规律，进而形成对能量流动的系统认知。这种教学实践不仅强化了学生的综合分析能力，更为系统培养跨学科探究的实践能力奠定了坚实基础。

1 备课：整教学内容为一体

培养学生综合思维素养的首要前提是教师自身具备系统性综合思维能力。综合思维不仅属于高阶认知能力范畴，更体现为全面把握问题本质并实现系统性解决的素养。该能力要求教师在教学设计过程中有机整合知识体系，构建结构化认知框架，而非进行碎片化知识灌输。进一步地，综合思维的培养需通过课程设计创新予以实现，即设计跨学科探究项目，引导学生在实践情境中综合应用多学科知识体系。

为提升教师综合思维水平并有效实施跨学科教学，建议不同学科教师采用思维导图工具开展协同备课：首先系统梳理本学科核心知识点、教学资源及预设探究活动；继而通过集体教研分析讨论各学科知识网络的关联节点，共同构建跨学科教学整合框架。教师需协同规划教学活动以强化学科间教学协调性，并设计跨学科探究任务提升整合思维能力。共享思维导图可可视化呈现学科间内在联系，助力教师突破学科壁垒桎梏，推动教学内容实现深度整合。

以“水循环”为例：水作为生命活动的物质基础，在生物与环境之间存在着密切的循环交换，该循环过程构成气候系统的关键组分，同时亦是研究物质物态变化过程的典型例证。围绕“水循环”这一主题，物理、地理及生物学教师分别构建了涵盖知识结构、教学资源与实践活动的思维导图。物理教师侧重于水的固、液、气三态的物态变化及其伴随的能量转化机制，引导学生理解蒸发、凝结与降水现象的微观物理过程，并运用物态变化原理解释自然界的水循环；同时设计了观测水物态变化的实验。地理教师则从空间维度出发，基于降水和温度的变化与分布格局，阐释水循环在全球气候调节中的作用机制；并设计了模拟天气系统变化的实验。生物学教师聚焦于水在生态系统中的流动路径，重点探讨植物蒸腾作用对水循环的贡献，以及水循环过程对生态系统类型的影响；相应设计了蒸腾作用速率测定及不同植被类型对区域空气湿度影响探究的实验。

在集体备课环节，研究者与同事共同探讨如何实现跨学科知识的系统性整合，以保障教学内容的整体性与连贯性。通过协作，整合了与水循环相关的物理学、地理学和生物学核心知识点，确立了清晰的知识框架：物理学中的物态变化原理构成基础，支撑地理学对水循环路径及伴生气候现象的解析；生物学则进一步揭示生物体（特别是植物）在水循环中的作用，以及水循环对生态系统的深远影响。此外，教师们还共同设计了基于真实情境的探究性任务，指导学生构建水循环生态缸模型，以模拟不同气候条件下水循环的动态过程，并进行量化分析。

2 教学：整知识结构为一体

科学是一个有机的知识体系，物理学、地理学、生物学等学科构成了其组成部分。这些分支学科相互关联、彼此支撑。为平衡学习的难度、广度与深度，我国在中学阶段采用了分科教学模式。尽管该模式有利于学生掌握基础知识，但也易导致知识碎片化。因此，教学中教师应以整体性思维为核心，引导学生理解学科间的内在关联，构建完整的知识体系。

为打破学科壁垒，各学科教师可要求学生围绕跨学科知识点为主题分别绘制思维导图，随后指导学生将不同学科绘制的思维导图进行整合，绘制综合性的思维导图。继而，引导学生在整合后思维导图的框架下开展实验、调查等探究实践活动，最终形成更具整体性的知识结构。

在“水循环”主题教学中，各学科教师首先要求学生围绕“水循环”主题，整合各自学科的知识点绘制思维导图，辅助学生从物理学、地理学、生物学等不同学科视角理解水循环的全过程。在此基础上，教师引导学生将三门学科的思维导图进行整合，构建更为完整的知识网络。学生通过整合物理学、地理学、生物学等学科的思维导图，构建了关于水循环的完整知识体系。这种跨学科学习方式不仅促进了其对水循环科学本质的深入理解，也使其认识到水在生态系统中扮演的多重角色：物理学阐释了水的状态变化源于热能传递与物态变化规律；地理学将这些变化置于大气与地表过程框架内；生物学则进一步揭示了水在生命活动中及植物蒸腾作用与环境相互作用中的关键地位。

随后，教师指导学生构建了水循环生态缸，通过调控外部能量输入、改变植被类型，实现对缸内水循环过程的控制。学生在探究活动中观测对比不同能量输入及植被条件下生态缸内的“天气变化”及物态变化过程。这不仅深化了其对水循环原理的理解，使其认识到物态变化伴随的能量转换，亦获得了能量输入及植物蒸腾作用对生态系统调节效应的实证性认知。通过实验设计、数据记录与分析，学生建立了物理规律与地理、生物学现象的关联，在形成对水循环多维度理解的同时，有效提升了跨学科实践能力。整个教学过程贯穿系统性思维框架，推动学生实现从知识掌握到素养提升的跨越，体现了科学教育由碎片化学习向整体性认知的跃迁。

3 习得：整学科素养为一体

3.1 整体的跨学科观念

在每一学科的课程标准里，都详细地阐述了这一学科的核心观念。这些核心观念，它们不仅仅是学科知识的浓缩精华，更是我们深入理解学科本质内涵的关键要素。当我们把目光投向不同的学科时，就会发现这些核心观念之间存在着诸多相通的地方，而正是这些相通之处，成为了跨学科融合过程中极为重要的纽带。例如，“能量”这一核心观念在物理学中表现为能量转化与守恒，在生物学中则体现为生物体与环境之间的能量流动，在地理学中又涉及地球系统的能量交换过程。通过识别与理解这些共通的核心观念，学生能够在不同学科之间建立深层联系，逐步形成统一的科学认知框架。

以“水循环”主题学习为例，学生借助思维导图来进行知识整合的时候，就不难发现能量与水的物态变化之间存在着紧密的关联。能量的输入或输出会引起水的物态发生变化，如液态水吸收能量变成水蒸气，水蒸气释放能量凝结成液态水等。而水的这种物态变化又进一步推动着地理环境中的水文循环，同时还在生命体中发挥着重要作用，促进水在生命体内的运输和利用。通过运用思维导图这种方式，学生对“能量”这一跨学科核心观念的理解得到了进一步的加深。

3.2 整体的跨学科实践能力

在 2021 年版的课程标准中，明确且着重地强调了对学生实践能力培养的重要性，要求学生不仅能够掌握理论知识，还必须具备将所学知识灵活运用于分析和解决实际问题的能力。无论是物理学、地理学还是生物学，这些学科都把实践能力视为学科核心素养的重要组成部分，并将其作为教学目标中的关键环节进行落实。具体而言，实践能力体现在多个方面，包括包括发现和提出问题、设计实验方案、观察记录现象、分析数据以及得出结论等环节，都是学生实践能力的具体体现。值得注意的是，这些实践能力并非某一学科所独有，而是在各个学科之间具有相通性。这种跨学科的共性使得实践能力成为学生在开展跨学科学习时的重要基础，可以有效帮助他们整合不同领域的知识，从而形成更加全面的认知体系。

在以“水循环”为主题的综合学习活动中，基于整合思维导图的教学方法被广泛应用。在这个过程中，学生通过动手设计一个模拟自然生态系统的水循环生态缸模型，亲自参与并观察水在固态、液态和气态之间的转化过程。同时，他们还需要详细记录植被覆盖情况、环境温度变化等多种因素对水循环效率和特点的影响。这样的实践活动让学生完整经历了从发现问题到解决问题的科学探究流程，从而深刻体会到科学研究的系统性和逻辑性 [4]。

此外，通过这样具体的实践操作，学生不仅能加深对水循环这一知识点的理解，还能进一步提升自身的科学素养与综合能力。他们在实践中学会如何将抽象的理论知识转化为具体的行动策略，同时也培养了团队协作、批判性思考和创新意识等多方面的综合素质。

3.3 整体的社会责任意识

各个学科的知识内容都不是仅仅局限于理论方面的，而是和我们所处的现实世界有着极为紧密的联系。学生进行学习的最根本目的，就是为了能够让学生有效地把所学到的知识运用到实际问题的解决当中，从而更好地为社会服务。这一非常关键的要求是贯穿在各个学科的课程标准里面的，而且这也是教育众多核心目标中的一个重要的组成部分。借助跨学科主题学习这种形式，学生可以从真实存在的问题为切入点，凭借整体性的思维方式，在实际的情境里综合地运用多个学科的知识来进行深入的分析并且作出合理的决策。在这个过程里，学生还能逐步培养起责任意识以及担当精神。

在“水循环”主题学习中，学生们通过课堂上的理论知识学习以及课外开展的实践活动，逐渐认识到植被保护对于维持自然界的水循环正常运转以及气候调节功能所具有的重要意义。同时，他们也深刻地意识到水资源保护与环境保护是一件非常紧迫的事情。这样一来，学生们就能够深切地理解到生态环境保护是每一个人都应当承担的社会责任。于是，他们会更加主动地参与到节水的实际行动当中，积极践行绿色的生活方式，建立起人与自然和谐共生的理念，并且自觉地成为生态文明建设的实践主体，为构建美好的生态环境贡献自己的力量 [5]。

在" 水循环" 主题的教学实践中，教师运用思维导图基于综合思维重构跨学科教学设计，学生也运用思维导图梳理知识点间的内在逻辑关联，显著提升了知识整合与综合思维能力。该方法使学生能够运用综合思维系统解析水循环现象，并融合多学科知识解决相关问题。此教学策略不仅深化了学生对跨学科内容的理解，还培养了其多维度分析及解决复杂问题的能力。此外，思维导图作为可视化认知工具，有效激发了学生的学习动机与创造性思维，促使其学习过程更具主动性和效率。通过将思维导图深度融入跨学科主题教学，教师不仅能够引导学生建构完整的知识体系，更能推动其整合思维能力的持续发展，最终促进跨学科观念、探究实践能力与社会责任等核心素养的协同提升。

参考文献

[1] 韩葵葵 ， 胡卫平 . 落实课程标准要求 ， 提升科学教学质量 [J]. 课程 . 教材 . 教法 ，2025，45（06）：134-140.DOI：10.19877/j.cnki.kcjcjf.2025.06.010.

[2] 赵鹏 .“分析与综合”科学思维的解读与培养 [J]. 生物学教学 ，2024，49（12）：87-89.

[3] 管候娟 ， 詹赐清 ， 蔡美礼 . 思维导图助力跨学科融合深度学习 [J]. 江西教育 ，2025，（04）：76-78.

[4] 程建军 . 工程实践类物理跨学科实践活动的设计与实施研究——以“制作多肉植物大棚环境控制系统模型”为例 [J]. 物理教师 ，2025，46（06）：14-17.

[5] 梁秀华 ， 王向东 ， 董辰龙 ， 等 . 以共同体意识为核心价值观的澳大利亚跨学科课程探析与启示 [J]. 上海教育科研 ，2025，（07）：41-47.DOI：10.16194/j.cnki.31-1059/g4.2025.07.007.