作者
马玉娟1 王晓燕1 杜 蕾2*
（1. 北京市八一学校；2. 北京师范大学教育学部；*通讯作者）
跨学科科学教育
跨学科科学教育是培养学生科学素养、创新思维与问题解决能力的有效途径，也是适应未来社会需求的必然选择。本期专题以跨学科科学教育为主题，围绕3种类型的跨学科课程，通过理论探讨与实践案例分析，深入探讨初中化学、生物学、物理、地理、历史等学科间的融合与互动，为科技教育工作者在跨学科课程设计与实践方面提供参考。
跨学科科学教育，作为科学教育领域的一种新兴范式，旨在打破传统学科壁垒，通过不同学科间的有机融合，引导学生构建全面系统的知识体系，并发展适应未来社会需求的综合性能力。本文旨在探讨跨学科科学教育发展动因、理论内涵与实践类型，以期为科学教育的改革与创新提供理论依据与实践指导。
跨学科科学教育的发展动因
党的二十届三中全会强调“统筹推进教育科技人才体制机制一体改革”。作为教育科技人才工作的关键连接点，科学教育对于提升学生科学素养、培养创新人才、促进科技创新意义重大。其内涵不应仅仅局限于向学生传输基础的知识内容，更为重要的是着力于引导学生灵活运用所学知识，全方位培养学生解决实际问题的能力、创新性思维能力，以及深入理解周围世界的认知能力[1]。因此，为确保知识能够在多元且复杂的科学实践场景中得以有效运用，以科学教育为关键着力点，优化教育教学方式，构建全面系统的知识能力体系已成为广泛共识。
教育部印发的《义务教育课程方案（2022年版）》高度重视跨学科教学的重要意义，积极倡导各学科领域大力开展跨学科学习活动，并明确规定“各门课程用不少于10%的课时设计跨学科主题学习”。其核心目的在于借助跨学科教学内容的有机渗透，切实提升学生的高阶思维能力，为教育强国和人才强国构筑智力基石。同时印发的《义务教育科学课程标准（2022年版）》进一步提出科学学科的4大跨学科概念，作为对学科核心概念的深度拓展与升华性理解维度。由此可见，科学教育从碎片化、孤立性及脱离实际情境的知识传授模式逐步向融合性、整体性且注重实践的跨学科教学模式转型势在必行。
因此，科学教育的发展路径亟须从单一学科导向的事实性知识习得模式，向跨学科导向的综合素养培育模式进行根本性转变。
跨学科科学教育的理论内涵
在我国现行的科学教育架构中，小学阶段的科学教育主要采用综合科学课程的形式，中学阶段则主要通过物理、化学、生物学的分科形式实现自然科学学科的教学。然而，无论在哪个阶段，科学教育的根本目的始终聚焦于全面提升受教育者的科学素养，涵盖科学知识累积、科学本质理解、科学思维方式培育、运用科学知识与技能解决实际问题的能力，以及科学精神、科学态度与价值观塑造[2]。科学素养所展现的综合性与社会性特质，为跨学科科学教育的实现奠定了坚实基础。跨学科科学教育的内涵主要体现在课程观、活动观及学习观3个维度。
跨学科科学教育的课程观
在课程观层面，跨学科科学教育并非将各学科的知识进行简单机械的叠加，而是基于科学学科课程，通过学科间的渗透融合，推动课程的综合化与实践化。其课程设计旨在突破传统学科壁垒，通过跨学科主题将不同学科的知识与技能有机融合，构建出完整系统的科学知识体系。在这一过程中，课程设计者需要充分考虑学科间的内在联系与互补性，确保跨学科主题的选取能够涵盖多个学科的关键概念与核心技能。课程内容应紧密联系学生的生活经验与社会现实，既符合认知发展规律，忠实于教材中的逻辑结构，又能够回应社会的需求。同时，课程设计还鼓励学校根据自身教学特色和学生实际学情，对国家课程进行校本化改造，以实现课程内容的创新与重构。
跨学科科学教育的活动观
在活动观层面，跨学科科学教育将主题学习视为一种由特定主题引领，并融合多学科知识的学习过程。这种学习模式以某一科学领域的核心内容为基础，围绕选定的主题与其他相关学科进行深入整合，构建出综合性的活动框架。整个活动设计强调学习内容与具体情境或现实生活的紧密联系，鼓励学生面对复杂情境时能够应用所学知识解决实际问题。为了实现这一目标，跨学科科学教育中的表现性活动被融入到学生的学习过程中。具有情境性的跨学科科学教育活动不仅能帮助学生发现自身的优势与不足，还能让教师通过对学生表现的观察进行多元化的、发展性的评价，以此激发学生潜能，增强他们的学习兴趣和信心。
跨学科科学教育的学习观
在学习观层面，跨学科科学教育强调将科学知识与学生的个人经验相结合，通过主题化学习方式实现不同学科知识与方法的融会贯通。这种学习观反对简单地否定知识、轻视知识或将知识与素养极端对立起来的观点，认为这样的态度会破坏知识学习与学生发展的内在联系。相反，它主张以辩证的态度看待知识学习与学生素养发展之间的关系，认识到二者是相辅相成、不可分割的整体。为此，跨学科科学教育需要打破传统教学中以单一学科知识为核心的教学模式，引导学生从更宏观的角度理解科学现象及其背后的原理。通过这种方式，跨学科科学教育不仅促进了学生对于科学世界的全面理解，也为其提供丰富多元的成长机会，有助于学生成为具备批判性思维能力和创新能力的新时代人才。
跨学科科学教育的实践类型
跨学科科学教育实践具有3个层次的价值，首先是基于现有学科框架进行深化研究；其次是填补因缺乏关注而产生的知识空白；最终是当知识积累达到临界质量时，形成新的知识空间并重塑原有学科边界。根据这3个层次，跨学科科学教育实践可以分为单学科延展型、多学科整合型和学科群协同型3类。
单学科延展型跨学科科学课程
单学科延展型跨学科科学课程以科学教育的某一核心学科为基石构建主题单元，其主题与目标的设定紧密围绕该主学科的知识体系、技能要点、思想脉络及方法应用展开[3]。教学活动规划与评价体系构建同样立足于主学科的目标立场与教学导向，通过主动探寻与其他学科的关联节点践行跨学科教学理念。此类课程以特定主学科为轴心，借助对该学科知识内容的拓展延伸，引入其他学科的相关元素，构建起多学科知识的“联合体”，并以并列形式组织学习内容。尽管涉及多学科观念与方法的融合运用，但仍能清晰界定主学科的范畴与边界。
单学科延展型课程常采用讲授法、讨论法、演示法、探究法等经典教学手段。讲授法通过系统且深入的主学科知识讲解，引导学生逐步构建起科学知识认知架构，明晰科学知识的内在逻辑。讨论法聚焦于学生对主学科核心概念的理解与内化，通过激发学生进行逻辑推理、分析综合、抽象概括等思维活动，引发学生的思维碰撞，促使其从多元视角审视学科知识，培养其独立思考与批判性思维素养。演示法以直观的形式呈现抽象知识，助力学生理解，实验教学、案例剖析等活动能够促使学生将理论知识与实践操作相融合，在实践中提升动手能力与解决实际问题的能力。探究法着重培养学生的自主探索精神与问题解决能力，使其在主动探究过程中深化对学科知识的理解，将态度责任的涵养贯穿于整个教学流程，注重培育学生严谨治学的科学态度、对科学真理的不懈追求精神，以及对科学研究的敬畏与担当意识。
多学科整合型跨学科科学课程
多学科整合型跨学科科学课程高度注重多个具有内在关联性学科之间的主题特征交融共享，通常在理科或文科内部展开学科交叉与深度整合，相较于单学科延展型课程，其学科间的联系更为紧密。该课程类型将单元主题的完整性置于重要地位，通过多学科协同合作，共同攻克一个复杂问题，为学生营造更为全面、深入且系统的学习体验环境。在此过程中，跨学科教学实现了学科关系的优化协调与相互依存，以主题或交叉概念为纽带整合课程内容，既完好保留各学科的特色，又着重突出运用综合知识体系解决真实情境下复杂问题的核心能力，促使学科边界逐渐模糊化，达成学科之间的协同创新，精准指向跨学科概念、大问题、大任务等的深度探究实践。
多学科整合型课程的教学模式主要涵盖以下两大路径。其一，以STEM教育理念为指引实现学习的“跨学科性”拓展，或借助STEM教育模式开发出众多创新型教学模式。STEM教育高度强调科学、技术、工程和数学的深度融合，引领学生在解决科学实际问题的实践过程中综合运用多学科知识，着力培育创新思维与实践操作能力[4]。其二，在基础教育阶段灵活运用不同类型的教学模式推进跨学科教学实施，诸如主题式教学模式、项目式教学模式、问题式教学模式、5E教学模式等。这些教学模式均秉持以学生为中心的教育理念，通过创设真实情境、提出问题或项目任务等方式，充分激发学生的学习兴趣与主观能动性，引导学生自主探索、合作学习，在解决问题的动态过程中达成多学科知识的有机整合与高效运用。在整个学习过程中，学生借助多学科视角对同一主题的深度探究，构建起更为全面、系统且动态的科学观念体系，领悟不同学科知识在解决复杂实际问题进程中的内在逻辑关联；通过多学科知识的深度整合与综合运用，全方位锻炼学生的综合分析、逻辑推理、批判性思维、创新性思维及系统性科学思维能力。
学科群协同型跨学科科学课程
学科群协同型跨学科科学课程以具有社会意义的主题为核心驱动，紧密围绕真实的社会实践难题展开全方位、多层次的剖析，并据此探索系统性解决方案。它将相关学科的大概念、大任务或大问题进行有机融合与深度整合，构建起一个高度综合、全面跨越文理科界限的大型主题范畴。此模式旨在全方位、立体式地培育学生的系统性思维、创新性思维及综合实践能力，通过引导学生参与解决实际问题的全过程，提升学生的综合素质，使其能够更好地适应未来社会复杂多变的发展需求。与前2种课程类型不同的是，学科群协同型课程所涉及的整个问题空间不存在预设的固定学科视角局限，而是以系统理论为根基，强调知识的整体性、关联性与动态性，将各个学科视为一个相互渗透、无缝衔接的有机整体，学科之间相互借鉴、相互转化，顺应人类学习的本质特征，即学习本身就是一个天然的跨学科过程，是在复杂系统中进行知识梳理、整合与创新构建的动态历程[5]。科学教育的跨学科概念在学科群协同型课程中犹如一条无形的主线贯穿项目始终，通过对这些跨学科概念的深度理解、综合运用与创新拓展，学生能够把握学科知识之间的逻辑脉络，大幅提升跨学科学习的效率。
在教学实践过程中，学科群协同型课程对教师和学生均提出较高的要求。教师不仅需要具备跨学科知识储备，还要拥有跨学科教学组织与引导能力，能够在复杂多变的问题情境中洞察学生的学习需求与困惑，适时提供指导与支持。学生则需要具备自主学习能力、团队协作精神、跨学科思维洞察力等非认知能力，能够主动投身项目学习实践中，自主开展资料搜集、知识整合、方案设计与优化调整等系列活动，与团队成员沟通协作，共同攻克项目实施过程中遇到的困难与挑战。
参考文献
[1] 王晶莹，周丹华，杨洋，等．科学高阶思维：内涵价值、结构功能与实践进路[J]．现代远距离教育，2023，（02）：11-18．
[2] 郑永和，周丹华，王晶莹．科学教育的本质内涵、核心问题与路径方法[J]．中国远程教育，2023，43（09）：1-9+27．
[3] 宋乃庆，徐春浪，郑智勇．科创教育：中小学科学教育发展的时代路向[J]．人民教育，2024，（01）：43-46．
[4] 武倩，裴新宁．利用跨学科概念促进科学学习——基于美国与德国科学课程相关文本分析[J]．比较教育学报，2024，（06）：162-171．
[5] 董艳，孙巍．促进跨学科学习的产生式学习（DoPBL）模式研究——基于问题式PBL和项目式PBL的整合视角[J]．远程教育杂志，2019，37（02）：81-89．
本文系北京市教育规划课题单位资助校本研究专项课题“大数据技术赋能新任教师发展的校本研修体系研究”（CBFB24105）成果）
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来源 | 《中国科技教育》2025-01
编辑 | 孟想
审校 | 若惜、朱志安
