陳方結(jié)　林長(zhǎng)春

我國(guó)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》在“課程內(nèi)容”中明確“通過(guò)對(duì)學(xué)科核心概念的學(xué)習(xí)，理解物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、系統(tǒng)與模型、穩(wěn)定與變化4 個(gè)跨學(xué)科概念”。這是我國(guó)首次將“跨學(xué)科概念”納入國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，突出強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科概念的重要價(jià)值。本文從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究的角度，借用知識(shí)圖譜工具，分析與討論近10 年跨學(xué)科概念在國(guó)際科學(xué)教育期刊的發(fā)文情況和期刊分布、高影響力作者及機(jī)構(gòu)分布、研究熱點(diǎn)等，以此對(duì)我國(guó)跨學(xué)科概念研究的未來(lái)提出幾點(diǎn)建議。

本研究以國(guó)際科學(xué)教育中存在的3 種跨學(xué)科概念術(shù)語(yǔ)“crosscutting concepts”“cross cutting concepts”和“cross-cutting concepts”為主題檢索條件， 將2011年12 月31 日至2021 年12 月31 日期間收錄在“Web ofScience”數(shù)據(jù)庫(kù)的文章，共檢索到95 篇期刊文獻(xiàn)，純文本數(shù)據(jù)導(dǎo)入Histcite Pro 2.1s、CiteSpace 5.8. R3 軟件對(duì)文獻(xiàn)精煉，能夠識(shí)別并分析的文獻(xiàn)數(shù)量為80 篇。

研究發(fā)文情況及核心作者分布

從總發(fā)文量和被引量看，跨學(xué)科概念的關(guān)注總體呈上升趨勢(shì)。2012—2016 年，相關(guān)研究發(fā)文較少，學(xué)者們對(duì)跨學(xué)科概念的關(guān)注度較低；2017—2021 年，發(fā)文量和被引量明顯上升，表明學(xué)界對(duì)跨學(xué)科概念的關(guān)注度持續(xù)上升，其中2018 年發(fā)文量急劇上升、被引量大幅增加。從發(fā)文所在期刊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，納入國(guó)際科學(xué)教育跨學(xué)科概念研究的期刊共20 多種。研究文獻(xiàn)在《美國(guó)生物教師》（American Biology Teacher）《化學(xué)教育雜志》（Journalof Chemical Education）《科學(xué)教學(xué)研究雜志》（Journalof Research in Science Teaching）和《科學(xué)教育》（ScienceEducation）4 個(gè)期刊發(fā)文比較活躍。從主題看，有科學(xué)教育、生物學(xué)教育、化學(xué)教育、數(shù)學(xué)教育、教育技術(shù)等領(lǐng)域。借助Histcite Pro 2.1s 統(tǒng)計(jì)發(fā)文量與被引量前十的核心作者，均來(lái)自美國(guó)的大學(xué)。

研究熱點(diǎn)分析

運(yùn)用CiteSpace 軟件對(duì)2012—2021 年國(guó)際科學(xué)教育跨學(xué)科概念期刊文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞描繪關(guān)鍵詞圖譜，結(jié)合對(duì)研究樣本詳細(xì)梳理的深入閱讀，將目前國(guó)際科學(xué)教育跨學(xué)科概念研究熱點(diǎn)主要集中在4 個(gè)方面，即跨學(xué)科概念內(nèi)涵與構(gòu)成要素、價(jià)值與作用、理論模型建構(gòu)與教學(xué)策略實(shí)施，以及測(cè)量與評(píng)價(jià)研究。

重塑跨學(xué)科概念：內(nèi)涵及其構(gòu)成要素研究。

當(dāng)前，國(guó)際關(guān)于跨學(xué)科概念內(nèi)涵尚未形成統(tǒng)一定論。一方面是不同國(guó)家的科學(xué)課程文件中使用了不同的術(shù)語(yǔ)表達(dá)，各國(guó)跨學(xué)科概念內(nèi)涵、內(nèi)容要素選擇存在差異性。另一方面是不同學(xué)者對(duì)美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS）列出的跨學(xué)科概念內(nèi)涵及其組合有不同的看法。如加拿大安大略省的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)描述“基本概念是那些獲得所有科學(xué)技術(shù)知識(shí)所需要的、最關(guān)鍵的一些要點(diǎn)，是構(gòu)建知識(shí)框架中的支點(diǎn)”；而澳大利亞的科學(xué)課標(biāo)認(rèn)為“跨學(xué)科概念代表了科學(xué)觀點(diǎn)的關(guān)鍵方面，跨越了科學(xué)學(xué)科的知識(shí)和理解”。相較于《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，我國(guó)新課標(biāo)只選擇了物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、系統(tǒng)與模型、穩(wěn)定與變化4 個(gè)內(nèi)容要素作為跨學(xué)科概念。雖然這些內(nèi)涵表述和要素選擇上略有差異，但都表明跨學(xué)科概念在支持學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方面潛力巨大。

審視跨學(xué)科概念：價(jià)值與作用研究

在關(guān)于跨學(xué)科概念研究近10 年的文獻(xiàn)中，大部分學(xué)者在跨學(xué)科概念的重要性方面都達(dá)成了共識(shí)。主要表現(xiàn)為跨學(xué)科概念能夠促進(jìn)教育公平，促進(jìn)學(xué)科核心概念與工程實(shí)踐的學(xué)習(xí)，促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，促進(jìn)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。但也存在一些質(zhì)疑跨學(xué)科概念必要性的觀點(diǎn)。如美國(guó)蒙大拿州立大學(xué)的菲奇（Fitch）評(píng)估了學(xué)生在跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”學(xué)習(xí)過(guò)程中科學(xué)知識(shí)發(fā)展的水平[1]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在控制組中，學(xué)生將跨學(xué)科概念應(yīng)用于學(xué)科核心概念的能力沒(méi)有改善，在前測(cè)和后測(cè)之間沒(méi)有顯著性差異。智（Chi）、羅斯科（Roscoe）等人表示，應(yīng)用跨學(xué)科概念的困難可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生形成錯(cuò)誤概念，對(duì)跨學(xué)科概念的價(jià)值意義提出質(zhì)疑[2]。

建構(gòu)與實(shí)施跨學(xué)科概念：理論模型和教學(xué)策略研究

在跨學(xué)科概念研究文獻(xiàn)中，一部分文獻(xiàn)從理論研究上，建構(gòu)了跨學(xué)科概念實(shí)施的理論模型，如菲克（Fick）[3]、麥克埃爾哈尼（McElhaney）[4] 等，他們從理論的角度，基于可視化的模型呈現(xiàn)跨學(xué)科概念與學(xué)科核心概念的關(guān)系、工程與科學(xué)實(shí)踐之間的關(guān)系、跨學(xué)科概念與周圍的學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)系，特別是跨學(xué)科概念與學(xué)生學(xué)習(xí)之間的關(guān)系，但這些理想模型還缺乏實(shí)證的支持。一部分文獻(xiàn)根據(jù)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》附錄G 中對(duì)于跨學(xué)科概念的實(shí)施指導(dǎo)建議開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)研究[5]。

理解跨學(xué)科概念：測(cè)量與評(píng)價(jià)研究

綜觀國(guó)際跨學(xué)科概念的測(cè)量與評(píng)價(jià)研究，在評(píng)價(jià)主題上傾向“能量”與“模式”跨學(xué)科概念。測(cè)評(píng)內(nèi)容呈現(xiàn)出從檢測(cè)單一學(xué)科知識(shí)理解水平，發(fā)展為檢測(cè)多學(xué)科知識(shí)理解水平；測(cè)評(píng)形式方面，概念測(cè)試題在選擇題的基礎(chǔ)上，與開(kāi)放性試題相結(jié)合，通過(guò)整合性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，判斷學(xué)生知識(shí)整合能力。尚未對(duì)跨學(xué)科概念作為框架體系進(jìn)行測(cè)評(píng)研究。

哈登菲爾德（Hadenfeldt）[6] 開(kāi)發(fā)基于有序多項(xiàng)選擇項(xiàng)目，對(duì)6—13 年級(jí)學(xué)生對(duì)物質(zhì)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階情況展開(kāi)大規(guī)模測(cè)試。自2005 年柳秀峰首次將Rasch 模型用于學(xué)習(xí)進(jìn)階研究，以測(cè)試不同年級(jí)學(xué)生對(duì)能量概念的認(rèn)知情況[7] 之后，Rasch 模型常被用于“能量”概念的進(jìn)階測(cè)評(píng)研究。

在評(píng)價(jià)對(duì)象上，大量研究都關(guān)注學(xué)生的跨學(xué)科概念理解水平，對(duì)于教師的關(guān)注較少。來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)的賈絲明（Jasmine）、金柏莉（Kimberly）等人收集了來(lái)自13名加州教師的自然觀察和訪談數(shù)據(jù)，研究結(jié)果表明，跨學(xué)科概念是最讓教師困惑的領(lǐng)域，跨學(xué)科概念具有抽象性，實(shí)施跨學(xué)科概念的不確定性成為教師的教學(xué)難題。

啟示

持續(xù)關(guān)注國(guó)際科學(xué)教育跨學(xué)科概念研究新動(dòng)向

我國(guó)科學(xué)教育跨學(xué)科概念研究起步較晚，在國(guó)際上研究成果較少，關(guān)于跨學(xué)科概念研究的探索、積累還不夠。我國(guó)科學(xué)教育研究者應(yīng)持續(xù)跟蹤國(guó)際科學(xué)教育跨學(xué)科概念研究趨勢(shì)，借鑒研究成果，豐富研究方法，擴(kuò)寬學(xué)術(shù)研究視野，加強(qiáng)國(guó)際交流與共享，不斷提高跨學(xué)科概念學(xué)術(shù)研究成果質(zhì)量，形成以中國(guó)為合作體系的高影響力學(xué)術(shù)群體。

關(guān)注我國(guó)科學(xué)課程改革中的跨學(xué)科概念的內(nèi)涵與實(shí)施

科學(xué)教育領(lǐng)域?yàn)槭裁匆肟鐚W(xué)科概念是關(guān)于跨學(xué)科概念溯源的問(wèn)題。厘清這個(gè)問(wèn)題，可以更為深入地理解國(guó)際科學(xué)課程的改革趨勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)科學(xué)新課標(biāo)基于核心概念和學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)課程，反映STEM 教育思想，綜合物理、化學(xué)、生物學(xué)、地理、技術(shù)、工程等學(xué)科領(lǐng)域，統(tǒng)整科學(xué)課程內(nèi)容，以學(xué)生認(rèn)知水平與知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，由淺入深地凝練在13 個(gè)學(xué)科核心概念之中，再以4 個(gè)跨學(xué)科概念實(shí)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)更為廣泛的遷移與應(yīng)用?？鐚W(xué)科概念的引入，正處在這樣的課程改革背景之下。

深入探討跨學(xué)科概念的價(jià)值意義

目前，我國(guó)科學(xué)教育對(duì)跨學(xué)科概念的研究較少，跨學(xué)科概念在科學(xué)新課標(biāo)中的地位明確，是13 個(gè)學(xué)科概念的上位概念，但沒(méi)有上升到課程內(nèi)容維度，也沒(méi)有將其視為思維工具，成為連接科學(xué)知識(shí)與科學(xué)實(shí)踐的橋梁。面對(duì)國(guó)際上關(guān)于跨學(xué)科概念價(jià)值的爭(zhēng)論，我國(guó)科學(xué)教育研究者應(yīng)持開(kāi)放的心態(tài)，從這些差異觀點(diǎn)中學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)教育領(lǐng)域中哲學(xué)與實(shí)踐層面的多樣性，建立更為均衡的認(rèn)識(shí)。

開(kāi)展本土化的跨學(xué)科概念理論與實(shí)踐研究

在我國(guó)長(zhǎng)期分科教學(xué)制度下，幫助學(xué)生打破學(xué)科間的壁壘，實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科知識(shí)的聯(lián)系與整合，對(duì)自然科學(xué)形成統(tǒng)一而整體的思維方式，解決真實(shí)的科學(xué)問(wèn)題，仍具挑戰(zhàn)性[8]。近些年跨學(xué)科概念研究在我國(guó)科學(xué)教育界受到關(guān)注，主要聚焦在3 個(gè)方面：發(fā)達(dá)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)、教材跨學(xué)科概念特征研究；跨學(xué)科概念教學(xué)設(shè)計(jì)研究；跨學(xué)科概念理解認(rèn)知測(cè)評(píng)研究。鑒于我國(guó)在跨學(xué)科概念領(lǐng)域沒(méi)有豐富的實(shí)證研究基礎(chǔ)作為支持，關(guān)于跨學(xué)科概念的實(shí)施，科學(xué)新課標(biāo)缺乏明確的指導(dǎo)框架。未來(lái)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情可以圍繞跨學(xué)科概念開(kāi)展相關(guān)理論與實(shí)踐探索，如跨學(xué)科概念單元課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)、跨學(xué)科概念在科學(xué)教材中的架構(gòu)方式、科學(xué)教師跨學(xué)科概念教學(xué)策略、跨學(xué)科學(xué)習(xí)及其對(duì)科學(xué)教師的專業(yè)發(fā)展支持，以及跨學(xué)科概念測(cè)量與評(píng)價(jià)等。

參考文獻(xiàn)

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（ 本文系2021 年教育部首批新文科研究與改革實(shí)踐項(xiàng)目（ 編號(hào)：2021070064）；2020 年重慶市教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題（編號(hào)：2020-GX-010）研究成果）