楊韻瑩　陳晶　徐文文　董艷

摘要：跨學(xué)科概念在世界各國的科學(xué)課程改革中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，被廣泛認(rèn)為是促進(jìn)綜合性科學(xué)學(xué)習(xí)的重要組成部分。為此，教育工作者致力于確?？鐚W(xué)科概念在科學(xué)教學(xué)中得到充分體現(xiàn)，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和加深對科學(xué)的理解。然而，實(shí)際教學(xué)仍面臨許多挑戰(zhàn)和障礙，需要不斷探索和改進(jìn)有關(guān)跨學(xué)科概念的教學(xué)方法和實(shí)施策略。過去10 年的研究回顧表明，跨學(xué)科概念不應(yīng)僅被視為具體科學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，而應(yīng)探索如何融入科學(xué)探究與實(shí)踐策略，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)科學(xué)思維。這種整合性的教學(xué)方法有助于促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)知識的連貫性和應(yīng)用性的理解，形成對科學(xué)世界的整體認(rèn)知。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科概念 新科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) 思維教學(xué)

一、背景

黨的二十大報(bào)告、“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)都分別強(qiáng)調(diào)了教育、科技、人才是建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教育部等十八部門于2023 年5 月發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，系統(tǒng)部署在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法。這一重要舉措凸顯了國家對中小學(xué)科學(xué)教育的重視，并表明了改革的迫切性。意見中強(qiáng)調(diào)了各部門形成“大科學(xué)教育”格局，推動科學(xué)教育提質(zhì)增效，使中小學(xué)科學(xué)教育成為全面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力的重要途徑。

跨學(xué)科概念的引入是新一輪基礎(chǔ)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)改革中的重大轉(zhuǎn)變之一，其在美國等英語國家已經(jīng)積累了豐富的理論基礎(chǔ)和有效的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1][2]。然而，在我國科學(xué)教育領(lǐng)域，關(guān)于跨學(xué)科概念的定義、教授方法、教學(xué)主體，以及具體的教學(xué)策略等方面仍然存在一些困境和爭議[3]。首先，由于跨學(xué)科概念的復(fù)雜性，學(xué)科教師可能缺乏相關(guān)的跨學(xué)科知識，難以有效地引入跨學(xué)科概念，限制了學(xué)生對于跨學(xué)科概念的深入理解和在科學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用能力[4]。其次，由于傳統(tǒng)的學(xué)科分隔教學(xué)模式，教師通常將重點(diǎn)放在自己的學(xué)科領(lǐng)域上，難以全面理解和應(yīng)用跨學(xué)科概念[5]。這種局限性導(dǎo)致學(xué)生對跨學(xué)科概念的認(rèn)識變得模糊不清，影響了其在課堂中的應(yīng)用和發(fā)揮。

國際上的研究已經(jīng)表明，明確引入跨學(xué)科概念的教學(xué)不僅可以幫助學(xué)科教師自身增強(qiáng)科學(xué)專業(yè)素養(yǎng)，還能夠幫助學(xué)生建立更全面、更深入的科學(xué)認(rèn)知，培養(yǎng)他們解決復(fù)雜問題的科學(xué)思維能力[6][7][8]。

二、跨學(xué)科概念解析

從20 世紀(jì)七八十年代開始，美國的課程改革人員率先嘗試在布魯納的結(jié)構(gòu)化課程理論基礎(chǔ)上，以大概念（bigidea）組織統(tǒng)一的科學(xué)研究框架，科學(xué)課程從顯著的分科走向了圍繞特定主題、統(tǒng)一概念或?qū)W科關(guān)聯(lián)域的統(tǒng)整設(shè)計(jì)[2]。根據(jù)大概念的內(nèi)涵，跨學(xué)科概念具有幾層含義：首先從認(rèn)知發(fā)展角度，它是個體認(rèn)知結(jié)構(gòu)中重要的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，使個體能夠有意義地聯(lián)結(jié)零散知識點(diǎn)；其次，從學(xué)科知識結(jié)構(gòu)角度，它是各自然學(xué)科事實(shí)基礎(chǔ)上抽象出來的深層次、可遷移、交叉學(xué)科水平的核心概念；最后，從課程教學(xué)角度，它是課程教學(xué)中心位置上的“錨點(diǎn)”，能夠連接其他學(xué)科知識[9]。隨后，澳大利亞、加拿大和新加坡等地的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中也都強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科概念的統(tǒng)領(lǐng)地位和核心價(jià)值。這些概念的內(nèi)容選擇也具有較強(qiáng)的一致性，這進(jìn)一步表明了跨學(xué)科概念在科學(xué)教育中的重要性（見表1，以各國最新頒發(fā)的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為例）。

跨學(xué)科概念是從各自然學(xué)科事實(shí)基礎(chǔ)中抽象出來的核心概念，具有深層次、可遷移和交叉學(xué)科的特點(diǎn)[9]。簡單地對學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科概念的教授，并不能真正幫助他們理解和掌握不同領(lǐng)域知識之間的相互聯(lián)系、依賴和轉(zhuǎn)化。Fick 等（2022）的研究回顧了過去10 年如何應(yīng)用跨學(xué)科概念進(jìn)行科學(xué)教學(xué)的文獻(xiàn)指出，跨學(xué)科概念不應(yīng)被視為具體科學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，而應(yīng)通過探究教學(xué)策略培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)科學(xué)思維[10]?？茖W(xué)探究在學(xué)?？茖W(xué)課程中興起已有近百年的歷史，探究教學(xué)旨在讓學(xué)生深入了解科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家一樣具備發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力[11]。例如科學(xué)家并不會被告知需要解決哪些科學(xué)問題，以及如何解決這些問題?？茖W(xué)家需要通過觀察自然現(xiàn)象、提出問題、構(gòu)建假設(shè)，并運(yùn)用科學(xué)方法和推理推動研究的進(jìn)行，從而逐步獲得對問題的更深入理解和可能的解決方案。

三、基于跨學(xué)科概念的教學(xué)設(shè)計(jì)框架與要點(diǎn)

科學(xué)哲學(xué)家認(rèn)為，科學(xué)就是對自然所發(fā)生的一切事物都進(jìn)行解釋?？茖W(xué)解釋的目的是喚起對世界的理解，被解釋的現(xiàn)象是自然界一般規(guī)律的個例，通過解釋自然界現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象和規(guī)律之間的關(guān)系，并通過這些關(guān)系建立科學(xué)理論。在科學(xué)教育中，學(xué)生也應(yīng)該參與與科學(xué)家同樣的認(rèn)識活動，即通過構(gòu)建科學(xué)解釋增進(jìn)對科學(xué)知識的理解和對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。因此，構(gòu)建科學(xué)解釋被認(rèn)為是學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐中的關(guān)鍵能力之一，已被納入由經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)起的國際學(xué)生評估項(xiàng)目（PISA）的測量框架，以及英國、美國、澳大利亞、新加坡等國家或地區(qū)的科學(xué)課程綱領(lǐng)文件中[12]。

當(dāng)教師設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動時，問題支架是確保學(xué)生能夠探究活動中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的重要工具。研究表明，跨學(xué)科概念能為學(xué)生提供有效的引導(dǎo)和框架，以探索和理解系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間發(fā)生的現(xiàn)象[10]。因此教師的關(guān)鍵任務(wù)之一是設(shè)計(jì)和提供包含跨學(xué)科概念的問題支架，以引導(dǎo)學(xué)生深入思考和探索科學(xué)現(xiàn)象的關(guān)鍵方面[6][7][9]。這樣的問題支架有助于學(xué)生積極參與并掌握如何運(yùn)用跨學(xué)科概念深化對科學(xué)現(xiàn)象的理解，逐步發(fā)展從模式識別、因果關(guān)系推理到理解要素之間整體關(guān)系的科學(xué)解釋能力，以學(xué)生觀察到將牡蠣加入到有渾濁沉積物的水箱中時的結(jié)果為例（詳見表2，改編自Science SCASS States 提供的樣例）。

四、結(jié)語

考慮到我國的分科教學(xué)情況，僅僅進(jìn)行分科科學(xué)教育不利于培養(yǎng)學(xué)生對真實(shí)世界復(fù)雜性的思考能力。因此，引入跨學(xué)科概念在學(xué)科教育中變得至關(guān)重要，它為提出科學(xué)問題和理解自然現(xiàn)象提供了一種新的視角。我國教育工作者和課程開發(fā)者必須深刻認(rèn)識到跨學(xué)科概念教學(xué)不應(yīng)該只追求功利化和應(yīng)試化，而應(yīng)作為科學(xué)學(xué)習(xí)的重要開端和反映科教成果的關(guān)鍵。同時，這些概念應(yīng)該成為所有學(xué)生長期實(shí)踐和深入科學(xué)學(xué)習(xí)后所熟悉的語言系統(tǒng)，而非僅限少數(shù)學(xué)生。為此，教師應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)并明確學(xué)生如何運(yùn)用跨學(xué)科概念深入解釋自然現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理和理解能力，從而提升學(xué)生的科學(xué)知識。此外，教師還應(yīng)重視跨學(xué)科概念教學(xué)策略的開發(fā)和應(yīng)用，并能夠使用這種共同語言提供更清晰的引導(dǎo)框架。

同時，對于跨學(xué)科和科學(xué)教育研究工作者來說，他們需要提供更多基于實(shí)證的見解，以支持教育實(shí)踐人員在跨學(xué)科概念教學(xué)方面的發(fā)展。盡管制定課程標(biāo)準(zhǔn)的人員一直在努力確?？鐚W(xué)科概念在教學(xué)中得到體現(xiàn)，但在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中，跨學(xué)科概念教學(xué)仍然面臨許多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和阻礙。特別是在教師觀念方面的轉(zhuǎn)化不足，以及教師在跨學(xué)科概念知識和技能方面的不足等問題。這些問題對于加強(qiáng)教師的專業(yè)發(fā)展、提供跨學(xué)科概念教學(xué)的培訓(xùn)和支持，以克服當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)，確?？鐚W(xué)科概念在教育中得到有效實(shí)施具有重要影響。我們需要進(jìn)一步研究如何解決這些問題，揭示高質(zhì)量跨學(xué)科概念指導(dǎo)下的科學(xué)教學(xué)特點(diǎn)，并制定相應(yīng)的教師培訓(xùn)計(jì)劃和支持措施，以提高教師在跨學(xué)科概念教學(xué)方面的能力和信心。

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