韩葵葵，重庆师范大学、重庆市儿童发展与教师教育研究中心讲师，博士
胡卫平，陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室主任、教授、博士生导师，中国基础教育质量监测协同创新中心副主任
凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习是指基于学生的知识经验、认知水平和兴趣特点，以促进学生对学科核心概念和跨学科概念的深度理解与核心素养发展为目标，围绕某一主题，运用并整合两个及以上领域或学科的知识和方法，通过探究、实践、合作、交流等学习方式，经历真实情境中问题解决过程的综合性学习活动，需要遵循综合性、实践性和开放性原则。跨学科主题学习设计不是一套死板的步骤和线性方法，更不拘泥于科学实验这一种探究方式，而是一种以科学的思维方式联结起来的探究和实践活动，主要包括设计学习任务、制订学习目标和规划学习过程三个阶段。在实施过程中，需要重视情境问题、探究实践、深度思维、合作交流、应用迁移等策略。
“跨学科”概念由美国哥伦比亚大学著名心理学家伍德沃斯于1926年提出，指超越一个已知学科的边界而进行的涉及两个或者两个以上学科的实践活动。《义务教育课程方案（2022年版）》将“加强课程综合，注重关联”作为义务教育课程应遵循的基本原则，强调“加强课程内容与学生经验、社会生活的联系，强化学科内知识整合，统筹设计综合课程和跨学科主题学习，开展跨学科主题教学，强化课程协同育人功能”。《义务教育科学课程标准(2022年版)》（以下简称“新课标”）突出了综合性和实践性，打通了物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等学科领域，明确了学科核心概念和跨学科概念，强调科学探究和技术与工程实践。开展能够体现科学课程标准要求的跨学科主题学习，是有效实施新课标和培养科技创新后备人才的必然要求。如何理解凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习，为什么要开展跨学科主题学习，如何设计与实施跨学科主题学习，等等，这些问题需要进一步明确。关于“跨学科”的理解有三种：一是理解为研究跨学科的科学，指一门以研究跨学科规律和方法为基本内容的领域；二是理解为跨学科科学，指某学科的内容、性质与多个学科有关，属于交叉学科，如物理化学、生物化学、认知科学、教育神经科学等；三是理解为跨学科课程或者跨学科学习，指打破学科壁垒，整合不同学科的知识、方法而开发的旨在促进学生全面发展的课程或者所开展的学习活动。在基础教育阶段，跨学科主要指跨学科课程或者跨学科学习。根据上述跨学科主题学习定义和科学课程的特点，凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习是指基于学生的知识经验、认知水平和兴趣特点，以促进学生对学科核心概念和跨学科概念的深度理解与核心素养发展为目标，围绕某一主题，运用并整合物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程，以及数学等两个及以上领域或学科的知识和方法，通过探究、实践、合作、交流等学习方式，经历真实情境中问题解决过程的综合性学习活动。与一般的学科学习相比，凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习具有如下特点。第一，从学习目标来讲，跨学科主题学习注重对学科核心概念和跨学科概念的深度理解，培养学生综合应用知识解决真实情境问题的能力，发展学生的核心素养，特别是共通核心素养。第二，从学习内容来讲，跨学科主题学习强调整合两个及以上领域或者学科的知识和方法，围绕一个主题开展项目式学习。这里的“跨学科”主要指跨物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程，以及数学等学科领域。第三，从学习的过程来讲，跨学科主题学习需要学生通过探究、实践、合作、交流等方式，在真实情境中经历提出问题、设计方案、实施计划、总结反思等探究过程。第四，从学习基础来讲，要基于学生的学科知识经验、认知水平和兴趣特点。第五，从学习评价来讲，强调过程性评价，注重教学评的一体化。科学作为一门综合课程，其核心素养不仅反映了物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等学科领域的素养，体现了科学课程独特的育人价值，还反映了批判性思维、创造性思维、沟通技能、社会情感等跨学科素养。凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习突破了学科界限，整合两个或两个以上领域或学科的思想观念、思维方式、研究方法等，利用跨领域知识和经验进行应用迁移，通过观察、实验、调查等方式获取可靠证据，运用分类与比较、抽象与概括、归纳与演绎、分析与综合、批判与创新等科学思维方法对真实情景中的科学现象产生跨学科理解，提出并解决真实问题，为发展学生的核心素养特别是跨学科素养提供了有力的保障。基于核心概念，整合学科知识，鼓励学生参与科学与工程实践，实现对重要原理的深入探索，促进学生对科学知识的深度理解，提升学生的科学素养，已经成为国际科学教育研究者的共识，也是国际科学课程改革的方向。新课标设置13个学科核心概念，是所有学生在义务教育阶段应该掌握的科学课程的核心内容。学科核心概念是处于学科中心、展示学科图景、反映学科思想、体现学科本质的、结构化的概念、规律和原理，具有应用面广、迁移性强和能够进阶等特点。跨学科概念是指从不同学科领域抽象概括出来的共同的、重要的概念，联系不同学科领域，关联多个学科核心概念。跨学科主题学习通过整合不同学科领域的知识和方法解决真实情境中的问题，有利于学生对学科核心概念的抽象和概括，使学生开展系统的思维活动，帮助学生形成跨学科概念。科技创新后备人才的知识特征具有综合性，也被已有的行为科学和脑科学研究证实。综合性体现了义务教育的基础性特点，也是国际科学课程改革的趋势，还是基于核心素养改革和减轻学生过重课业负担的必然要求，有利于学生对科学本质的深度理解和系统认识，形成合理的知识结构和认知结构，整合科学、技术与工程发展创新素质。凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习强调综合利用学科核心概念和跨学科核心概念及不同学科的思想方法，通过跨学科综合实践，解决真实情景中的技术与工程等问题，服务于科技创新后备人才的培养。凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习目标集中在科学课程要培养的核心素养及共通核心素养。科学课程要培养的学生核心素养在课程标准中已有论述，这里主要讨论共通核心素养，重点关注以下六个方面。一是创新精神，是指人类特有的精神品质，是创新主体在认识世界和改造世界的过程中形成的新价值标准、新思维方式和新行为表现。创新精神在创新实践中具体表现为：有强烈的内在动机和成就动机；能打破思维定式，突破固有思维的反思精神；具有不畏权威、敢于质疑的批判精神；不满足于现有状态，具有锐意进取的探索精神和勇于开拓新领域、不畏风险的勇气；形成新颖而有价值的产品的能力或者品质等。创新精神的核心是创新人格和创新思维。二是问题解决能力，是指主体在特定情境中，面对难以解决的疑难问题时，经历寻找有关概念、规律、方法，借助思维过程和实践活动，选择制订解决方案，实施方案检验结论，论证反思解决策略等过程，从而达到目标的认知和行为表现，主要包括明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思五个阶段。三是合作素养，是指学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的能够更好地合作解决问题、实现团队目标所需的必备品格和关键能力。必备品格包括合作意愿、大局观念和责任担当；关键能力则包括理解他人观点的能力、人际沟通能力、冲突管理能力和组织管理能力。四是交流素养，是指学生在接受相应学段教育的过程中，逐步形成的能够在社交环境下有效、恰当地使用语言或者其他交流工具，与他人有效互动所需的必备品格和关键能力。五是实践能力，是指在具体情境中，主体为适应环境变化或追求个人价值目标， 主动运用已有知识与方法，进而适应与改变客观物质世界或主观人际关系，并顺利完成实践任务的能力。实践能力具有综合性，涉及日常生活、社会生产和学科实践，主要包括问题解决能力、创新应用能力、自我管理能力、合作能力和动手操作能力五个维度。六是社会责任，主要是指个体对社会所应承担或完成的分内事务或没有做好分内的事而应承担的责任，包括对他人、家庭、国家和社会，乃至全球和全人类的担当与贡献。社会责任主要包括责任对象和心理过程两个方面。基于社会主义核心价值观的要求，社会责任主要表现为遵纪守法、保护环境和责任担当。凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习原则主要体现在综合性、实践性和开放性三个方面。一是综合性原则。首先要注重学科间的有机整合，体现综合性。其不仅包括知识的整合，而且包括学科思想方法的整合，尤其要从简单的跨学科知识的拼盘，转向基于问题解决的跨学科知识的整合。其次要体现学习内容与学生经验、社会生活的联系。基于科学课程的跨学科主题学习不能脱离科学核心概念，应综合学习核心概念和跨学科概念，以核心概念为基础，实现跨学科概念的理解，并注重综合应用这些概念解决真实情境中的问题。二是实践性原则。要以科学探究和技术与工程实践为主导方式，体现实践性。科学探究包括提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价等要素，技术与工程实践包括明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等要素。要聚焦真实情境中的问题解决，让学生基于已有经验、认知水平和兴趣特点，对主题进行积极探索、亲身体验，经历自主探究实践和深度思考过程，进而理解知识、掌握方法、提高能力、形成态度、具备责任。三是开放性原则。要强调真实情境中的问题解决，体现开放性。真实情境中的问题一般属于结构不良问题，具有开放性，其解决需要整合相关学科的知识与方法，利用丰富的课程资源，为学生学习搭建多维平台，提供多样化的学习途径，鼓励学生探索多种解决问题的方案，并通过探究和实践等，解决问题，发展素养。基于科学课程的跨学科主题学习的解决科学问题过程包括明确问题、探求解法、实施计划、检验结论和讨论反思五个阶段，它们不是孤立的，而是相互联系、相互作用、相互影响的，且每个阶段都是在与问题解决者的认知结构的相互作用中进行的。《义务教育课程方案(2022年版)》要求开展跨学科主题教学，加强知行合一、学思结合，倡导“做中学”“用中学”“创中学”，优化综合实践活动实施方式与路径，推进工程与技术实践。新课标强调整合启发式、探究式、互动式、体验式和项目式等各种教与学方式，设计并实施能够促进学生深度学习的思维型探究和实践。因此，凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习要重点实施思维型探究和实践，强调学生在探究实践中的深度思维，统整实践、思维和知识的学习及其应用。思维型探究与实践需要遵循五个基本原理。一是动机激发。思维型探究与实践强调，在教学过程中，要创设良好的教学情境，设置适当的问题情境，激发学生的内在学习动机，调动学生学习的积极性，使其产生强烈的求知欲，保持积极的学习情感与态度。在理解动机激发的教学原理时，需要注意如下几点：第一，动机激发要贯穿学生探究与实践的全过程；第二，要重视内在动机的激发，或者将外在动机转化为内在动机；第三，动机激发不仅是教学手段，而且是培养目标。二是认知冲突。思维型探究与实践强调，要根据学习目标，联系已有经验，设计一些能够使学生产生认知冲突的“两难情境”或者看似与现实生活已有经验相矛盾的情境，以此激发学生的参与欲望，启发学生的积极思维。三是自主建构。思维型探究与实践强调认知建构和社会建构两个方面，重视自主学习、合作学习和探究学习，突出情境、合作、意义建构。四是自我监控。思维型探究和实践强调教师引导学生对学习对象、学习过程、思维方式、所学知识和方法等进行总结和反思。通过总结和反思，学生要加深对知识和方法的理解，总结学习中的经验和教训，形成自己的认知策略，发展自己的认知结构，提高自我监控能力。五是应用迁移。思维型探究和实践强调将所学习的知识、方法和态度应用到真实的情境中，解释实际现象，解决现实问题，加强实践活动，提升对知识和方法的理解，以及分析问题、解决问题的能力，然后进一步将某一学科、某一领域或者某一活动中所学的知识和方法及形成的积极态度迁移到其他学科、其他领域或者其他活动中去，提高创造性思维的能力，形成正确的价值观和积极的态度。凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习设计不是一套死板的步骤和线性方法，更不拘泥于科学实验这一种探究方式，而是一种以科学的思维方式联结起来的探究和实践活动，具有很大的灵活性，基本思路包括三个方面。一是设计学习任务。跨学科主题学习任务的设计，既可以依据现实世界的真实问题或科研情境来确定主题，也可以基于学科核心概念和跨学科概念的进阶，以及核心素养的发展来设计。跨学科主题学习任务有四类，即科学探究类、社会调查类、设计制作类和工程实践类。但无论主题来源如何，都需要建立学习主题任务与学科(跨学科)核心概念之间的联系，确定跨学科主题学习任务所指向的核心概念及其进阶路线，分析跨学科主题学习任务内部学习内容的组织线索，用核心概念来统领整个跨学科主题学习任务，形成有关联的、结构化的跨学科知识体系。二是确定学习目标。跨学科主题学习目标要围绕核心素养，包括科学课程要培养的学生核心素养和共通核心素养；要建立具体学习任务与核心素养表现之间的关联，不同任务的学习目标要相互关联、整体考虑、递进设计。重点思考三个层次的目标：第一，通过学生在真实情境中解决问题，实现科学知识的应用迁移，促进学生对科学核心概念的理解和应用迁移，形成科学观念，提升学生的科学思维能力以及探究实践能力，发展学生的科学态度与社会责任感；第二，在解决问题的过程中，促进不同学科知识的关联，实现知识的整体建构，形成跨学科概念的理解和跨学科概念体系建构；第三，促进跨学科素养和共通素养的发展，聚焦创新精神、实践能力、合作能力、交流能力、问题解决能力和社会责任感等。三是规划学习过程。凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习体现了STEM教育的基本要求，学习过程强化科学探究和技术与工程实践，并突出思维这一主线，落实动机激发、认知冲突、自主建构、自我监控和应用迁移五大基本原理，体现创设情境、提出问题、自主探究、合作交流、总结反思和应用迁移六大环节。凸显科学课程综合性和实践性的跨学科主题学习实施策略主要包括五个方面。基于真实情境和复杂问题，理解概念、规律和方法，形成合理的学科结构。激活学生已有的知识，引发认知冲突，有助于激发学习动机(特别是内在动机和任务型成就动机取向)，并通过自主探究和合作交流，促进学生的高阶思维，这些都要以真实、复杂的情境问题为前提。真实情境中的问题往往具有复杂性、跨学科性和开放性等特点，使跨学科学习、探究实践、应用迁移、高阶思维、合作交流等成为必然要求。在教学设计和实施方面要考虑有利于学生进行情境创设和问题设计，并把情境创设和问题的系统设计作为教学设计和实施的重要内容之一，使学生在这种环境中可以通过独立探究和合作学习等方式来开展学习。对于分析问题和解决问题，教师则可以采取分解问题、提供框架、提供示范、画示意图、提示线索、提供工具(包括各种图表及分析工具)等多种方式为学生的学习提供支架。引导学生围绕核心问题，由浅入深、循序渐进地开展探究实践。因此，教师要设计系列活动任务，引导学生一步一步进行探究和实践，并将课内课外、校内校外资源有机整合，将课堂学习与课外活动、户外考察、设计制作、社会服务等实践活动相联系，打破教学时间、地点固定的传统教学模式，促进学生的自主学习、合作学习和探究学习，引导学生在真实情境下，结合生活经验，充分发挥实验室的功能和学校环境提供的资源，如花草树木、鸟类昆虫，以及校园天文台、气象站、种植园、养殖场、科普宣传区、科学活动区、探索实验区等；要充分利用社会资源，如各类科技馆、博物馆、天文馆等科普场馆和高等院校、科研院所、科技园、高新技术企业等机构的作用，把校外学习与校内学习结合起来，因地制宜设立科学教育基地，补充校内资源的不足；也要利用学校周围的自然资源和社会资源，通过实地考察、研学实践、环保行动等途径，进行科学学习。学校应充分发挥科技工作者对科学教育的重要作用，聘请专家参与教师培训、课程开发和科学教育活动；也要充分利用各种教学网站和资源库搜集信息，运用各种网络平台或工具支撑学生的探究和实践活动，实现信息技术与跨学科主题学习的深度融合。要在真实的生活情境、社会性科学情境或科研情境中，引导学生在探究实践中经历发现问题、解决问题、建构知识、运用知识的过程，体会科学思想方法，使学生高度参与、积极实践、深度思维、交流合作。首先要让学生掌握思维的方法。掌握多种思维方法是提高思维能力的关键，在跨学科主题学习任务中引导学生综合运用比较、分类、分析、综合、归纳、演绎、联想、想象、空间认知、辩证思维、重组思维、问题解决、创意设计、科学探究实践、故事创作等。其次要训练学生的思维品质，主要包括深刻性、灵活性、敏捷性和独创性五个方面。思维的深刻性也叫抽象逻辑性，反映思维的抽象程度和逻辑水平，以及思维活动的广度、深度和难度；思维的灵活性是指思维活动的智力灵活程度；批判性是指思维活动中严格地估计跨学科的思维材料和精细地检查多学科综合思维过程的智力品质，其实质是一种自我监控能力；敏捷性是指思维过程的速度或迅速程度；思维的速度和正确性是思维敏捷性的两个重要指标。要强调两个或两个以上的个体在一起，通过恰当地使用语言，产生有效互动，共同探索跨学科问题、交流思想，通过激发彼此思维，促进对新知识的跨学科理解、建构新的跨学科认知结构，提高学习效果，提升合作、交流等素养。合作交流体现在选题、设计、实施、总结等各个阶段，重点关注如下几点。一是强调生成性建构，即不再把知识看作绝对现实的知识，而是个体对知识的建构。二是强调复杂问题情境，通过创设真实、复杂、适合合作的问题情境，使学生意识到个体目标与小组(或团队)目标之间是相互依赖的关系。三是强调开放性，知识结构的开放性和不良性，决定了知识经常不能以现成的、孤立的方式掌握，需要重视高认知问题和开放性问题在自主基础上的合作互动。四是强调学习共同体合作学习，合作学习评价重视小组整体的发展，把“个人之间的竞争”变为“小组内部分工合作”和“小组之间的竞争”，重视沟通交流与协作素养。五是强调积极思维，合作中的积极思维是合作交流活动的核心，思维能力既是合作交流的关键因素，也是合作交流活动的重要目标。强调个体在团队协作学习过程中将学习的知识从一种情境迁移运用到另一种情境。从结果上来看，深度学习和表层学习之间的差别之一就是：深度学习能迁移且能迁移得比较远，而浅层学习不能迁移。所以说，在跨学科主题学习中应用迁移十分关键。对于应用迁移有以下几个方面的说明：一是应用迁移要以学科(跨学科)核心概念的深度理解为基础；二是跨学科主题学习中应用迁移的内容包括知识、方法和态度；三是要应用到真实的、复杂的情境，迁移到其他领域，创造性地解决问题。
（来源：《中国教育学刊》，本平台发表内容以正式出版物为准）
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