《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）新增跨学科实践学习主题，要求开展不低于10%课时的跨学科学习。跨学科实践活动能够打破学科壁垒，跳出书本知识与现实割裂的窠臼，引导学生运用多学科知识与方法，解决现实问题或生产特定产品，进而发展核心素养。这是为培养具备创新意识、工程思维能力及批判性思维能力等的复合型人才而设计的教学活动
［1］。但在实际教学过程中，容易出现“学习浅表化”“主题拼盘化”以及“目标迷失化”等问题
［2］。如何走出误区，探索跨学科实践活动教学模式，已经成为一线教师研究的热点之一。
TDBU（Top-Down & Bottom-Up）教学模式将一个完整的实践活动分割为若干模块，由学生分小组完成，在该模式下，学生可以自主选择模块的难易程度，满足个性化需求
［3］，提升创新精神和实践能力，发展态度责任等素养。笔者以“制作泡菜，探究影响泡菜亚硝酸盐浓度的因素”实践活动为例，探索TDBU教学模式在初中生物学跨学科实践中的具体做法。
1 TDBU教学模式简介
TDBU模式将源自电子设计领域的自顶向下（Top-Down）和自底向上（Bottom-Up）两种设计方法有机整合，主要包括模块划分、黑白盒转化和“三位一体”教学辅助系统3个重要概念，是应用于实践教学领域的创新教学理念。TDBU教学模式依托真实情境使实践活动模块化，注重整体规划，能够保证其连贯性和完整性，体现了自顶向下的设计思路。在实践活动前，各模块内容尚未学习，可看作一个内部不可见的“黑盒”；在活动过程中，学生分小组开展探究性活动，借助“三位一体”教学辅助系统，根据自身层次和兴趣选择适合的模块，完成该模块的学习，即将其“白盒化”，直至将全部“黑盒”转化成“白盒”，最终以小组成员共同完成情况来评估目标达成度，体现了自底向上的设计思路
［4］。“三位一体”教学辅助系统，由教材、教学网盘、实践活动虚拟平台3个部分组成。教材包括实践活动涉及的各学科教科书；教学网盘包括各类文档资料（如各地泡菜材料选择及制作流程介绍、活动记录表格、各模块检测试题及评价标准等）和丰富的线上视频资源（如泡菜制作、亚硝酸盐测定、曲线的绘制微课等），网盘的各项资料均可直接下载，打破了传统教学的时空限制；实践活动虚拟平台是指各类网络虚拟实验室及3D建模网站等，学生可在平台上模拟各实践活动、产品设计等。
2 TDBU教学模式下的实践
2.1 创设真实情境，确定实践项目
食用自制泡菜后亚硝酸盐中毒的新闻时有报道，教师适时提出驱动性问题：“如何安全地制作与食用泡菜？”笔者结合“新课标”发酵食品制作类跨学科实践活动，以“制作泡菜，探究影响泡菜亚硝酸盐浓度的因素”为例，具体阐述TDBU教学模式下跨学科实践活动的开展。
2.2 确立教学目标
“新课标”明确指出，教学目标的制订应体现核心素养的发展，注重在实践中育人
［1］。为落实核心素养目标，笔者设计并制定以下教学目标。
（1） 生命观念：学生在动手制作泡菜的过程中，能准确说出所用的菌种，了解其形态结构和生活方式；尝试选用合适的香辛料、蔬菜制作泡菜，从物质与能量观角度概括泡菜制作的发酵原理。
（2） 科学思维：初步了解并比较亚硝酸含量的测定方法，分析各种测定方法的利弊；尝试选用“食品亚硝酸测定试剂盒”，并参照比色图估算泡菜中的亚硝酸盐含量。
（3） 探究实践：探究发酵时间、食盐浓度等因素对泡菜中亚硝酸盐浓度的影响，学会正确设计对照实验；尝试建立外界条件对亚硝酸盐浓度影响的曲线，寻求提升泡菜品质的具体措施。
（4） 态度责任：检测泡菜中亚硝酸盐的含量，初步认识亚硝酸盐对人体的危害，认同健康饮食方式，形成健康的生活方式；向居民展示正确制作及食用泡菜的方法，宣传健康的生活方式，树立勇于担当的责任意识。
2.3 模块划分
模块的划分是教师对复杂项目解构的过程，体现了TDBU自顶向下的设计理念，即将该跨学科实践活动划分为六大实践模块。认识乳酸菌模块学习内容包括所用菌种的分类，形态结构，生活方式；材料选择模块包括问卷调查，原料、器具选择；泡菜制作模块包括询问工匠，查找资料，确定制作流程；检测模块包括亚硝酸盐检测方法比较，正确检测亚硝酸盐；分析模块包括数据处理，亚硝酸盐变化曲线的绘制，泡菜制作与食用建议；推广模块包括文案设计，科普视频制作。
2.4 黑白盒转化
在TDBU教学模式下，黑盒相当于学生未掌握的模块。该实践活动包括相互关联的六大模块，即可看作6个黑盒。学生根据自己的兴趣和能力从中选取一个黑盒，借助“三位一体”教学辅助系统将其白盒化，再放回原位；学生不断重复该步骤，直至完成整个实践活动，体现了TDBU自底向上的设计理念。为了比较清晰地介绍TDBU教学模式，笔者以
图1为例进行说明。
【第1步】如
图1-a所示，6个模块均为黑盒，学生初步了解了6个黑盒的学习内容，对实践活动有一个宏观了解，迅速建立起自信心。其中，“认识乳酸菌”和“材料选择”两个模块的学习难度较小，且与其他黑盒关联性较弱，放在外围的位置，建议从这两个黑盒入手；“分析”模块因其学习难度最大，且与其他模块关联性最强，应放在中央位置，建议最后完成。
【第2步】学生依次取出黑盒，借助“三位一体”教学辅助系统将其白盒化。如
图1-b所示，以“认识乳酸菌”模块作为活动的起点，学生将学习乳酸菌的分类、形态结构、生活方式等基础知识；对照教学网盘中模块评价标准填写自主评价表，完成模块测试题，并将资料存档于教学网盘中，这就是“白盒化”的评价标准。
【第3步】将白盒归位，进行关联学习。如
图1-c所示，接下来就可以选择学习“材料选择”模块，或是选择“泡菜制作”“推广”模块，学习教学网盘提供的相关理论知识后，还可通过实践活动虚拟平台进行模拟操作。
【第4步】如
图1-d所示，重复上述方法，进行关联学习，直至将所有黑盒白盒化。随着白盒数量的增多，学生掌握的知识、技能更加丰富，产品完成度也会显著提高。
2.5 评价与交流
在讲评阶段，学生代表结合本组制作的科普视频，从原材料选择、发酵条件、香辛料添加、安全食用等方面提出建议；其他小组和教师进行评价，评价标准见
表1。
各小组根据评价结果对产品进行迭代改进，制作出更加美味、健康的泡菜；提出更加合理的制作及食用建议，进入下一轮循环。某小组得出的结论为：亚硝酸盐含量随时间变化逐渐增加，7 d左右达到峰值，随后逐渐下降，12%盐水中的亚硝酸含量最低。建议在制作泡菜时，用12%的盐水腌制，至少14 d后才能食用。
3 TDBU教学模式的效果
相比于传统实践活动模式，基于TDBU的跨学科实践活动具备独特优势，其效果对比如
图2所示。TDBU教学模式依托真实情境使实践活动模块化，注重整体规划，能确保活动的连贯性和完整性，避免知识的“杂糅化”、主题的“拼盘化”。
学生根据自身能力选择相应模块任务，负责不同模块的学生之间不断沟通交流，最终以小组成员共同完成情况来评估实践活动达成度，使学生感受到团队合作的力量，有利于学生的终身发展。该模式的整体规划使学生刚接触实践性课程，就能对其有一个宏观认识，各模块之间的内在逻辑性和连贯性能让学生迅速融入课程设计，有助于建立自信心、激发学习兴趣、提升实践能力。
自主学习是跨学科实践活动的重要组织形式，面对新情境和新问题，初中生很可能将原有知识和经验重新整合，导致实践活动完成质量不高，出现学习“浅表化”。在TDBU教学模式下，教师以引导者身份并通过“三位一体”教学辅助系统提供相关知识与技能，搭建学习支架；学生通过小组合作、自主探究，可达到一个更高的发展区，实现高效学习，保证实践活动的顺利开展。
实践活动小组中的每个学生的层次不一样，在传统的小组模式下，基础薄弱的学生易沦为实践活动的“围观者”；而在TDBU教学模式下，组内学生可根据自己的能力和兴趣选择活动模块，如基础好的学生可以多选几个或全部选择，基础薄弱的学生可少选或只选一个，但最终都能完成任务。该模式具有难易程度可控、满足个性化发展需求的特点，有助于培养学生的兴趣及创新能力。
4 结语
在建立自信心、培养团队合作能力、发展学生探究实践和态度责任核心素养等方面，TDBU教学模式取得了显著成效。目前，TDBU教学模式应用于跨学科实践活动的研究尚处于摸索阶段，要想更好地发挥TDBU教学模式的成效，仍有待广大教师进一步的研究与探索。
广东省中山市教育科研立项课题“初中生物生活化教学培育学生态度责任的实践研究”(C2022114)
京公网安备11010202008535号
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