關鍵詞：科學素養(yǎng)：跨學科主題學習：核心素養(yǎng)：綜合育人：科學教育

2022年4月，教育部印發(fā)《義務教育課程方案（2022年版）》，將“跨學科主題學習”納入義務教育的必學內容，并明確要求“原則上，各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習”[1]。2023年5月，教育部辦公廳印發(fā)《基礎教育課程教學改革深化行動方案》，將“科學素養(yǎng)提升行動”列為五大重點任務之一，并明確要求“強化跨學科綜合教學”。同年5月，教育部等十八部門印發(fā)《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，提出“開展實驗和探究實踐活動，落實跨學科主題學習原則上應不少于10%的教學要求”。因此，開展跨學科主題學習不僅是各學科實現綜合育人的關鍵環(huán)節(jié)，也是提升學生解決實際問題的能力，發(fā)展學生科學素養(yǎng)的重要路徑。

一、跨學科主題學習對學生科學素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義

科學素養(yǎng)是國民素質的重要組成部分，是社會文明進步的基礎。2021年6月，國務院印發(fā)《全民科學素質行動規(guī)劃綱要（2021-2035年）》，明確指出“公民具備科學素質是指崇尚科學精神，樹立科學思想，掌握基本科學方法，了解必要科技知識，并具有應用其分析判斷事物和解決實際問題的能力”。經濟合作與發(fā)展組織（OECD）最新發(fā)布的《PISA 2025科學的戰(zhàn)略愿景與方向》，將科學素養(yǎng)測評劃分為科學知識、科學能力和科學身份認同三個維度[2]。北京市海淀區(qū)將中小學生科學素養(yǎng)劃分為科學知識與觀念、科學過程與能力、科學態(tài)度與責任三個維度[3]。從科學素養(yǎng)的不同維度進行討論，跨學科主題學習有利于豐富學生的科學知識，有利于提升學生的科學能力，有利于增強學生的科學身份認同。

（一）有利于豐富學生的科學知識

科學知識（scientific content knowledge）是由人類建構起來，積累了數個世紀，用于描述、解釋和預測各種自然現象的知識[4]。學生對科學知識的理解是個人科學素養(yǎng)構成中不可或缺的重要組成部分，也是科學思維能力持續(xù)發(fā)展的基礎與載體[5]。從科學知識學習的視角來看，“跨學科主題學習”是學生運用科學知識解決復雜問題的過程，也是學生利用“跨學科主題學習”掌握科學知識的過程。

學生運用科學知識解決復雜問題的過程中，學生能夠加深對學科知識內在關系的理解，幫助學生構建起系統的科學知識體系，有利于學生整合數學、物理、化學、生物、地理等多學科的科學知識解決真實問題。例如，“校園水環(huán)境的改善”的跨學科主題學習需要調用已學的化學、生物、地理等學科的知識和方法，研究校園水環(huán)境存在的問題及成因，并提出優(yōu)化的建議。這個過程中，學生自覺地將多學科的知識進行整合和運用，不僅加深了對各學科知識的理解，更建構了新的科學知識體系。

學生利用“跨學科主題學習”掌握科學知識的過程，是學生在真實的復雜情境中，圍繞有挑戰(zhàn)性的主題，積極體驗，主動構建，逐步了解、理解并運用新的科學知識的過程。同樣以“校園水環(huán)境的改善”的主題為例，學生在研究校園水環(huán)境成因的過程中，需要根據不同階段的學習需要，主動學習一些未知的科學知識和原理，也會在任務解決過程中形成對科學知識的新的認識，不斷豐富自身的科學知識，形成更加完善的科學知識體系。

（二）有利于提升學生的科學能力

科學能力是中小學生的一種特殊的能力，它是學生智力、能力與科學學科有機結合并在科學學科學習、實踐等方面的具體表現。初中生的科學能力由準確提取信息、科學解釋問題、基于證據進行推理和綜合多因素制定決策等維度構成。從科學能力發(fā)展的視角來看，跨學科主題學習的過程中，學生需要從真實的情境中提取科學的信息，需要用科學知識和原理解釋科學問題，需要使用證據對科學現象進行推理，需要綜合不同學科的科學知識、方法和原理制定決策方案，有利于提升學生的科學能力。

以“濕地與人類的關系”的跨學科主題學習為例，從“準確提取信息”的維度來看，學生需要從身邊的濕地景觀中準確識別與大氣、地貌、水文、生物等相關的具體的科學現象，并加以描述。從“科學解釋問題”的維度來看，學生需要調用地理、物理、化學等學科的知識解釋濕地周邊空氣濕度大、晝夜溫差小、生物多樣性豐富等科學問題。從“基于證據進行推理”的維度來看，學生需要從人類的產業(yè)發(fā)展、日常生活、休閑娛樂等角度尋找證據，并進行推理，說明濕地對人類活動的影響。從“綜合多因素制定決策”的維度來看，學生需要綜合考慮生態(tài)、經濟、社會等因素，運用多學科知識對濕地存在的問題進行分析，并制定出濕地可持續(xù)發(fā)展的解決方案。通過以上學習活動，學生體驗了科學研究的過程，訓練了科學研究的方法，有利于提升學生的科學能力。

（三）有利于增強學生的科學身份認同

科學身份認同主要包括學生感受到自身與科學的聯系，認為科學對日常生活有益，體驗科學對差異的包容，并運用科學應對社會不平等所帶來的挑戰(zhàn)，包括科學批判能力、科學資本、包容性的科學經驗和實踐以及科學倫理和價值觀等維度。其中，科學資本指一個人與科學相關的資源，包括他們的科學理解、科學態(tài)度、科學認同、科學行為和社會交往等?？鐚W科主題學習的過程是學生“像科學家一樣思考”的過程，有利于發(fā)展學生的科學批判能力，有利于增強學生的科學態(tài)度、科學理解、科學認同等科學資本，有利于提升學生崇尚科學、不畏困難、勇于擔當的科學品質。

再次以“校園水環(huán)境的改善”的主題為例，學生在研究水環(huán)境的問題和成因的過程中，需要不斷地發(fā)現問題、分析問題和解決問題，在問題解決的過程中，又發(fā)現新的問題，持續(xù)經歷“從初始問題走向實踐，實踐中發(fā)現新問題；再從問題走向實踐，不斷循環(huán)，直至問題解決”的學習與實踐過程。這個過程中，學生需要用批判的眼光看待研究問題，才能發(fā)現研究的不足，提出新的研究問題，不斷提升自身的科學批判能力。這個過程中，學生會遇到各種各樣的困難，在不斷克服困難的過程中，提升了自身的不畏困難、勇于擔當的科學品質。學生通過自己的研究和實踐，讓學校的水環(huán)境變得更好，能夠親自體驗到科學對日常生活的貢獻，能夠增強學生對于科學的理解和認同，最終增強學生的科學身份認同。

二、聚焦科學素養(yǎng)發(fā)展的跨學科主題學習需要遵從的原則

素養(yǎng)本位的跨學科主題學習具有學科性、綜合性、實踐性等特點[9]。作為素養(yǎng)的重要組成部分，聚焦科學素養(yǎng)發(fā)展的跨學科主題學習需要遵從教育性、趣味性、學科性、綜合性、實踐性、開放性等原則。

（一）教育性原則

教育性原則是聚焦科學素養(yǎng)發(fā)展的跨學科主題學習設計需要遵從的首要原則。主題學習的實質是學生通過學習有教育意義或價值負載的主題、問題、話題或專題，以實現育人的目的。科學教育中開展跨學科主題學習的首要目的是通過跨學科的主題學習為學生的素養(yǎng)發(fā)展提供真實的情境和切身的體驗，實現綜合育人、實踐育人的目的，達到“1+1gt;2”的育人效果。因此，在跨學科主題學習的設計和實施過程中，要隨時觀照學習活動的育人目的，避免簡單地追求豐富的形式或熱鬧的氣氛等造成淺層化的學習。

（二）趣味性原則

興趣是學生持續(xù)學習科學知識、不斷探索科學問題的核心動力。研究發(fā)現，學生的科學素養(yǎng)和科學興趣的表現是相互促進的，對科學感興趣的學生更喜歡學習和獲取科學知識[11]。因此，科學教育中的跨學科主題學習需要增強學習活動的趣味性，提高學生對科學的興趣，讓學生享受到獲取科學知識和探索科學問題的樂趣，不斷提高學生對科學的好奇心和想象力，為培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力提供持久的動力?！度窨茖W素質行動規(guī)劃綱要（2021-2035年）》就明確指出，青少年科學素養(yǎng)的提升需要“激發(fā)青少年好奇心和想象力，增強科學興趣、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，培育一大批具備科學家潛質的青少年群體，為加快建設科技強國夯實人才基礎”。

（三）學科性原則

跨學科主題學習承認分科設置課程的必要性和合理性，是利用分科課程的基礎性、系統化來實現學生主動的、個性化的實踐學習，是一種積極穩(wěn)妥的教學改革的舉措?？鐚W科主題學習是學生以某課程的內容為主干，在解決實際問題的過程中，積極主動地調用其他學科的知識和方法進行主動學習、深度學習的過程。以地理課程為例，學生要開展地理的跨學科主題學習首先必須學好地理，掌握地理的知識和方法，理解地理的學科思想，才能發(fā)現有學習價值的“主題”，才能主動地調用其他學科的知識和方法解決地理的問題。因此，堅持學科性原則是跨學科主題學習有效開展的重要基礎。

（四）綜合性原則

學生的學校學習是分科的，學生的社會生活是不分科的，學生需要解決的科學問題也是不分科的。從學習內容的視角來看，跨學科主題學習的過程中，學生需要調用或學習多個學科的知識和方法解決問題，體現了內容的綜合性。從學習方法的視角來看，學生在主題任務的解決過程中，需要采用查閱資料、實地考察、田野調查、設計和實施實驗等綜合性的學習方法。從學習場域的視角來看，學生需要綜合使用學校、家庭、社會等不同場域的學習資源。

（五）實踐性原則

“日常實踐”的科學素養(yǎng)觀強調科學理論與方法、認識論框架與真實的社會實踐活動的統一。科學教育應該幫助學生將日常情境與科學問題建立聯系，并培養(yǎng)學生獲取、處理、辨別與表達科學信息的能力?？鐚W科主題學習不能停留在書本知識的學習和機械的試題訓練，需要學生從真實的自然環(huán)境和社會生活中發(fā)現科學問題，并通過實驗、調查、考察等實踐活動，研究科學問題，解釋科學現象，表達科學研究的成果。實踐是跨學科主題學習有效實施的重要環(huán)節(jié)，也是學生學習科學知識、掌握科學方法、發(fā)展科學身份認同的必要路徑。

（六）開放性原則

開放性即敞開、多樣、彈性，與封閉、單一、剛性相對應?？鐚W科主題學習的開放性主要體現在學習內容的開放、學習空間的開放、學習方法和路徑的開放、學習成果的開放。從學習內容的視角來看，不同的“主題”任務需要學生調用不同學科的知識；相同的“主題”，不同學生解決問題的過程中調用的知識也可能存在差異，體現了內容的開放性。從學習空間的視角來看，學生需要從學校、家庭、社會等開放的場域收集信息、開展實踐，體現了空間的開放性。從學習方法和路徑的視角來看，針對不同的“主題”采取的方法和路徑是不同的；針對相同的“主題”，不同的學生采取的方法和路徑也可能是不同的，體現了方法和路徑的開放性。從學習成果的視角來看，學生可以呈現文本、地圖、模型、視頻等不同形式的物化成果，體現了成果的開放性。

三、聚焦科學素養(yǎng)發(fā)展的跨學科主題學習的設計路徑

在義務教育新課程的語境下，跨學科主題學習與學科的主題學習相對應，重視中小學生綜合素質的培養(yǎng)，強調跨學科的知識整合、問題解決和價值關切，帶動課程的綜合化實施，成為培育中小學生核心素養(yǎng)的重要育人載體。聚焦科學素養(yǎng)發(fā)展的跨學科主題學習需要從探究主題、學習目標、學習任務和評價方式等角度進行系統設計，并以多方聯動的教研工作給予支持。

（一）開發(fā)真實適切的探究主題

真實適切的探究“主題”是跨學科學習得以實現的樞紐，是構建學科關聯的橋梁。適切的主題需要具備承載本學科的核心內容、聯結多學科的知識結構、緊密聯系社會生活、考慮學生的興趣和需要、具有可操作性等特征。從科學素養(yǎng)培養(yǎng)的角度來看．開發(fā)真實適切的探究主題需要注意以下兩個要點。

第一，從學生的現實生活中選擇真實的探究主題。源自學生現實生活的探究主題不僅能夠激發(fā)學生的探究熱情，更能夠保證探究主題的可操作性，確?？鐚W科主題學習的有效實施。如地理的“二十四節(jié)氣與我們的生活”“美化校園環(huán)境”，物理的“人體中的杠桿”“節(jié)能環(huán)保小屋的設計和模型制作”，化學的“水質檢測及自制凈水器”“垃圾的分類與回收利用”“調查家用燃料的變遷與合理使用”等主題。

第二，從知識結構的視角開發(fā)適切的學習主題。“主題”承載的知識結構決定了跨學科主題學習的實施難度，從而影響了跨學科主題學習的適切性?！爸黝}”承載的知識不能太過簡單，也不能太難。太過簡單，缺乏挑戰(zhàn)性，學生沒有完成任務的熱情。太難，學生難以掌握和運用，容易打擊學生的積極性。因此，從知識結構的視角來看，“主題”承載的知識一方面要體現主干學科的主體性和相關學科的關聯性，另一方面要有體現知識難度的適切性。

（二）確定清晰可行的學習目標

學習目標是學習活動的起點，決定學生學什么和怎么學的問題，也是學習活動的終點，決定了學生需要學得怎么樣的問題。因此，學習目標的表達必須清晰可行，便于學生的主動學習和自我評價，便于教師的學習指導和效果評價。從科學素養(yǎng)發(fā)展的角度看，跨學科主題學習的學習目標需要體現學生在科學知識、科學能力和科學身份認同等方面需要達成的目標。

以地理的“峨眉山綜合自然環(huán)境考察”的跨學科主題學習為例，結合課程標準和學習資源，從科學知識、科學能力和科學身份認同等方面對學習目標進行如下描述：第一，學生能夠通過主題學習，辨識常見地貌、巖石、土壤和自然帶，總結峨眉山的自然環(huán)境特征，分析自然環(huán)境與人類活動的關系，并構建系統的知識體系；第二，學生能夠根據峨眉山的自然現象和研究興趣提出有價值的研究課題，并運用科學的方法設計研究方案、實施研究計劃、撰寫和分享研究成果；第三，學生在學習過程中，能夠和老師、同伴密切合作，共同克服學習過程中的困難，提升自身的團隊意識和戰(zhàn)勝困難的勇氣和信心；第四，學生面對峨眉山發(fā)展過程中出現的問題，能夠秉持正確的人地發(fā)展觀，提出可持續(xù)發(fā)展的建議。

（三）設計思維進階的學習任務

科學教育需要發(fā)展學生的高階認知能力，包括提出科學探究或技術革新的問題、在真實的情境中解決問題、基于科學證據解釋和交流科學問題、批判性思維和創(chuàng)造力等[16]。高階認知能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，沒有科學知識的學習和描述科學問題、分析科學問題等基礎性認知能力的發(fā)展，不可能有穩(wěn)定的高階認知能力的發(fā)展。因此，學習任務需要進行進階設計，將具有教育性、實踐性、挑戰(zhàn)性、綜合性和開放性的主題任務解構為相互銜接、層層遞進的活動任務，引導學生在完成思維進階任務的過程中螺旋上升地描述、探究和解決科學問題，從而將已學的碎片化的科學知識結構化，使學習走向深入，促進高階認知能力的發(fā)展。例如，地理的“探訪‘地球之腎’——濕地”的跨學科主題學習活動中，學生在教師的引導下，圍繞“人類為什么要保護濕地”這一核心問題進行思考并展開討論，由“為什么做”到“做什么”再到“怎么做”，層層追問，形成問題鏈，進而設計解決問題的任務鏈。通過“制作電子地圖。探究濕地功能。提出濕地保護建議”三個相互銜接、步步深入的任務鏈，引導學生在完成任務的過程中不斷生成問題和解決問題，循環(huán)往復、螺旋上升地探究和解決問題[17]。

（四）采用激勵導向的評價方式

聚焦科學素養(yǎng)發(fā)展的跨學科主題學習是一個復雜的學習系統，學習評價存在于學習系統的每一個環(huán)節(jié)，發(fā)揮著診斷、激勵和改進的功能?？鐚W科主題學習過程中，學生會遇到各種各樣的困難，能夠克服困難是跨學科主題學習順利實施的關鍵。因此，激勵導向的評價方式對于學生持續(xù)地開展學習活動具有重要的意義。為了充分發(fā)揮評價的診斷、激勵和改進的功能，可采用發(fā)展性教育評價的理念。發(fā)展性教育評價注重診斷、激勵和發(fā)展，把終結性評價與形成性評價有機地結合起來，重視學生、教師和學校在評價過程中的作用和主體地位。

從評價目的來看，弱化評價的甄別與選拔功能，強調評價的診斷和發(fā)展功能。從評價主體來看，重視學生、教師、學校、家長和社會的共同參與，構建多方參與的評價共同體。從評價過程來看，既要關注對學習結果的評價，更要重視對發(fā)展變化過程的評價。從評價內容來看，不僅要評價學生的科學知識的學習效果、主題學習報告的質量等反映學業(yè)成就的內容，還要評價學生在學習過程中的品格和價值觀的發(fā)展。從評價方法來看，需要綜合使用觀察、交流、成長檔案袋、表現性評價等評價方法對學生的學習過程和結果進行評價。

（五）開展多科聯動的教研活動

隨著《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》的印發(fā)，“跨學科主題學習”由少數教師的自覺行為轉變?yōu)樗薪處煴仨氶_展的學習活動。作為“跨學科”的“主題”學習，給一線教師提出了兩大素養(yǎng)要求：教師的跨學科素養(yǎng)、教師組織主題學習的素養(yǎng)。就目前來看，大部分教師還未完全具備這兩大素養(yǎng)。因此，必須強化教研工作，開展多科聯動的教研活動。一方面，要強化學科內的教研活動，增強學科內教師之間的聯動，促進學科教研的綜合化，重點解決教師組織主題學習素養(yǎng)不足的問題。另一方面，要強化學科間的跨學科教研活動，增強多學科教師之間的聯動，推動跨學科教研的常態(tài)化，重點解決教師跨學科素養(yǎng)不足的問題。