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      STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體:促進(jìn)學(xué)習(xí)方式變革

      2020-06-01 06:54:18趙慧臣張娜鈺馬佳雯
      開放教育研究 2020年3期
      關(guān)鍵詞:學(xué)科知識(shí)跨學(xué)科共同體

      趙慧臣 張娜鈺 馬佳雯

      (1.河南大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院,河南開封 475004;2.河南大學(xué) 河南省教育信息化發(fā)展研究中心,河南開封 475004)

      作為跨學(xué)科、綜合性的教育模式,STEM教育在我國(guó)不斷發(fā)展。國(guó)家發(fā)布相關(guān)規(guī)劃,積極推動(dòng)STEM教育發(fā)展。例如,2016年,《教育信息化“十三五”規(guī)劃》鼓勵(lì)有條件的地區(qū)積極探索信息技術(shù)在新教育模式上的應(yīng)用;2018年,中國(guó)教育科學(xué)研究院?jiǎn)?dòng)“STEM教育2029計(jì)劃”。2019年,教育部發(fā)布的《關(guān)于實(shí)施全國(guó)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》提出,探索跨學(xué)科教學(xué)等教育教學(xué)新模式,并把促進(jìn)教師跨學(xué)科教學(xué)能力提升作為主要措施之一。地方政府也積極推動(dòng)STEM教育的開展。例如,2016年,廣東省教育研究院確定12所學(xué)校為首批TI數(shù)學(xué)與科學(xué)跨學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)基地學(xué)校。2017年,浙江省啟動(dòng)了中小學(xué)STEM教育項(xiàng)目試點(diǎn)區(qū)。2019年,陜西省遴選STEM教育領(lǐng)航種子(實(shí)驗(yàn))學(xué)校。

      STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)引起人們的關(guān)注?!翱鐚W(xué)科”強(qiáng)調(diào)不同學(xué)科知識(shí)的整合和應(yīng)用,“跨學(xué)科學(xué)習(xí)”要求學(xué)生學(xué)習(xí)不同科學(xué)知識(shí),面向問題開展合作與交流,并形成跨學(xué)科的創(chuàng)新方案。為促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的開展,教育部科技司《關(guān)于做好2019年度教育信息化教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體項(xiàng)目推薦遴選工作的通知》指出:“構(gòu)建跨學(xué)科學(xué)習(xí)(STEAM教育)實(shí)踐共同體,以探索推進(jìn)信息化教學(xué)應(yīng)用的長(zhǎng)效機(jī)制。“共同體是幫助跨組織團(tuán)體實(shí)現(xiàn)知識(shí)(或信息)共享與協(xié)作創(chuàng)新的多功能、高效性的組織形式?!?周樸雄等,2014)面向STEM教育,跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體可以更好地支持學(xué)生整合不同學(xué)科知識(shí),成為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要方式。

      一、概念提出

      互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,知識(shí)不再是線性的、集中的,而是分散的、碎片化的。學(xué)生必須加強(qiáng)不同類型信息的加工和不同學(xué)科知識(shí)的整合。STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體回應(yīng)了創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式、營(yíng)造學(xué)習(xí)文化以及豐富學(xué)習(xí)理論的現(xiàn)實(shí)訴求。

      (一)跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體可以促進(jìn)學(xué)習(xí)方式變革

      在教育方式不斷革新的背景下,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式呈現(xiàn)多樣化。按照學(xué)科類型和學(xué)習(xí)人員類型的不同,人類學(xué)習(xí)方式可以分為四種類型(見圖1):群體跨學(xué)科學(xué)習(xí)(第一象限)、個(gè)體跨學(xué)科學(xué)習(xí)(第二象限)、個(gè)體單學(xué)科學(xué)習(xí)(第三象限)和群體單學(xué)科學(xué)習(xí)(第四象限)。其中,在傳統(tǒng)的個(gè)人單學(xué)科學(xué)習(xí)方式中,同伴互動(dòng)與知識(shí)交叉薄弱,難以支持學(xué)生的綜合發(fā)展。在個(gè)體跨學(xué)科學(xué)習(xí)中,學(xué)生即便具備扎實(shí)的學(xué)科知識(shí),也會(huì)因交流互動(dòng)不足而難以深入。群體單學(xué)科學(xué)習(xí)指在某學(xué)科課堂教學(xué)中,學(xué)生之間圍繞這一學(xué)科開展知識(shí)學(xué)習(xí),但容易受學(xué)科規(guī)律影響而形成思維定式,難以形成跨學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新應(yīng)用。

      圖1 基于學(xué)科特征和學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)方式分類

      在學(xué)科融合的趨勢(shì)下,群體跨學(xué)科學(xué)習(xí)成為學(xué)習(xí)方式變革的方向。STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)是群體跨學(xué)科學(xué)習(xí)的代表形式。通過跨學(xué)科學(xué)習(xí),不同學(xué)科學(xué)生在互動(dòng)交流中形成分析問題的跨學(xué)科思維,構(gòu)建解決問題的跨學(xué)科方案。

      (二)跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的價(jià)值

      面向STEM教育,學(xué)生、教師等群體開展跨學(xué)科學(xué)習(xí),相對(duì)個(gè)體單學(xué)科學(xué)習(xí)而言已經(jīng)形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)文化。根據(jù)文化體現(xiàn)在器物、行為和制度三個(gè)層面的觀點(diǎn),跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體分別體現(xiàn)在跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源、跨學(xué)科學(xué)習(xí)行為和跨學(xué)科學(xué)習(xí)理念三方面(見圖2)。

      圖2 作為學(xué)習(xí)文化的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體

      首先,共同體共享跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源。作為基礎(chǔ)性因素,跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源是跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的物質(zhì)基礎(chǔ)。豐富的跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源可以為共同體提供學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)環(huán)境,為不同學(xué)科知識(shí)之間的融合創(chuàng)新提供更多可能性。

      其次,共同體優(yōu)化跨學(xué)科學(xué)習(xí)行為。共同體規(guī)則使成員之間的跨學(xué)科學(xué)習(xí)更高效,更好地支持學(xué)生構(gòu)建跨學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題。通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體,學(xué)生可以拓寬跨學(xué)科學(xué)習(xí)的廣度與深度,融合多學(xué)科知識(shí)解決生活中的問題;教師可以提升跨學(xué)科教學(xué)能力與綜合課程開發(fā)能力,引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化所學(xué)不同學(xué)科知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活、未來職業(yè)之間的聯(lián)系(the Califomia Center for College and Career,2019)。

      再次,共同體升華學(xué)科學(xué)習(xí)理念。我國(guó)長(zhǎng)期分科教學(xué)的實(shí)際、不同學(xué)科類別之間的差異以及教師跨學(xué)科教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的不足,均導(dǎo)致跨學(xué)科學(xué)習(xí)難以真正實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)造“共同體成員為了同一目標(biāo)而努力”的氛圍是學(xué)習(xí)共同體質(zhì)量的界定標(biāo)準(zhǔn)(柳春艷等,2006)??鐚W(xué)科學(xué)習(xí)共同體賦予師生“自主自治”的跨學(xué)科學(xué)習(xí)理念。此時(shí),師生享有更多的跨學(xué)科學(xué)習(xí)自主性,自由開展從問題分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)到合作探究等跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng),有助于實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)目標(biāo)。

      (三)跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體研究有待拓展

      在由單學(xué)科到跨學(xué)科的教學(xué)改革趨勢(shì)下,學(xué)者們關(guān)注學(xué)習(xí)共同體的特點(diǎn)與潛在價(jià)值,并從本體論、認(rèn)知論和價(jià)值論三個(gè)層面進(jìn)行了探討。首先,在本體論層面,學(xué)者們對(duì)學(xué)習(xí)共同體的內(nèi)涵和特征的認(rèn)識(shí)較統(tǒng)一,認(rèn)為杜威的“民主共同體”就蘊(yùn)含學(xué)習(xí)共同體的思想,指出學(xué)習(xí)共同體具有開放共享、協(xié)作探究和自主自治等特征(楊小玲等,2017)。其次,在認(rèn)知論層面,相關(guān)學(xué)者主要關(guān)注學(xué)習(xí)共同體的形成與構(gòu)建。比如,鐘志賢(2005)強(qiáng)調(diào)共同體知識(shí)建構(gòu)要在學(xué)習(xí)者與環(huán)境及教師之間的多層次互動(dòng)中完成。張紅波等(2016)基于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的視角,探討在教學(xué)實(shí)踐中讓教師更好地構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。在價(jià)值論層面,相關(guān)學(xué)者提出利用學(xué)習(xí)共同體的特性,將其應(yīng)用對(duì)象擴(kuò)展到教師、課程中。比如,孫元濤(2011)分析了教師專業(yè)學(xué)習(xí)共同體的基本理念、實(shí)踐原則及構(gòu)建過程,討論了教師跨學(xué)科協(xié)同教學(xué)模式等,支持教師專業(yè)發(fā)展。張曉娟等(2018)基于學(xué)科的課堂學(xué)習(xí)共同體,提出注重創(chuàng)建有共同愿景、真實(shí)情境和文化氛圍的課堂學(xué)習(xí)共同體,實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

      反思現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),學(xué)者多從知識(shí)建構(gòu)層面探究學(xué)習(xí)共同體,主體多是教師群體或課堂單學(xué)科教學(xué),缺乏面向STEM教育的群體跨學(xué)科學(xué)習(xí)研究。鑒于此,本研究針對(duì)STEM教育的跨學(xué)科特點(diǎn),討論跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的要素及其關(guān)系,期待助力以跨學(xué)科方式培養(yǎng)復(fù)合型人才。

      二、構(gòu)成要素

      STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體由不同特質(zhì)的學(xué)生組成,通過整合課程將單學(xué)科學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科學(xué)習(xí);通過項(xiàng)目式分工引導(dǎo)學(xué)生將不同學(xué)科的知識(shí)融匯貫通,從而形成資源開放、團(tuán)隊(duì)異質(zhì)、成果共建的共同體。參照活動(dòng)系統(tǒng)“主體-客體-規(guī)則-工具-勞動(dòng)分工-共同體”的構(gòu)成(斯琴圖亞,2006),單學(xué)科學(xué)習(xí)共同體與跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的差異見表一。

      表一 單學(xué)科學(xué)習(xí)共同體與跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體比較

      (一)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的主體:異質(zhì)學(xué)生為主,多學(xué)科教師為輔

      在跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體中,師生為了解決問題而開展跨學(xué)科群體學(xué)習(xí)。其中,異質(zhì)學(xué)生需要有效合作,而非任意合作;不同學(xué)科的教師則成為學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和引導(dǎo)者。

      一方面,異質(zhì)學(xué)生作為跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的重要主體,需要發(fā)揮跨學(xué)科學(xué)習(xí)的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。學(xué)生要建立共同愿景或聚焦感興趣的問題,制定詳細(xì)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)計(jì)劃;尋找適合的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式,提高跨學(xué)科學(xué)習(xí)的效果;圍繞基本概念和學(xué)習(xí)內(nèi)容,討論不同學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)并進(jìn)行整合;注重團(tuán)隊(duì)精神,在面向問題的跨學(xué)科研究中主動(dòng)承擔(dān)各自責(zé)任。

      另一方面,不同學(xué)科教師在跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體中的作用不容忽視。教師討論跨學(xué)科學(xué)習(xí)大綱,設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)框架;將學(xué)術(shù)問題轉(zhuǎn)化為生活中的真實(shí)問題,為學(xué)生提供豐富的跨學(xué)科學(xué)習(xí)情境;給予學(xué)生足夠的時(shí)間和空間以跨學(xué)科的方式開展探究,提升學(xué)生跨學(xué)科創(chuàng)新能力。

      (二)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的客體:跨學(xué)科課程

      STEM教育跨學(xué)科課程必須協(xié)同整合、優(yōu)化重組,支持學(xué)生以跨課程的方式開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。其中,跨學(xué)科課程關(guān)注的重心不是某個(gè)學(xué)科或者學(xué)科界限,而是融合不同學(xué)科的主題。例如,深圳市樂群小學(xué)開展了“探·創(chuàng)春天”“喂鳥器產(chǎn)品發(fā)布會(huì)”“大道無痕·行者無疆-粵之行”等二十多個(gè)主題的跨學(xué)科課程,深受師生喜愛。然而,跨學(xué)科課程的主題并非是將不同學(xué)科的相同主題知識(shí)簡(jiǎn)單拼湊到一起。例如,針對(duì)“水”的主題課程中,語文教師從課本中抽取與水有關(guān)的詩詞、文章講解,然后物理教師介紹水的三態(tài)變化,接著生物教師講解水對(duì)生物體的巨大作用,最后地理教師介紹水在地球系統(tǒng)中的重要作用(李佩寧,2017)。這只是不同學(xué)科知識(shí)在形式上的線性組合,并沒有從跨學(xué)科理念實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識(shí)的創(chuàng)新融合。

      跨學(xué)科課程要從生活問題融合多學(xué)科知識(shí),支持學(xué)生從熟悉的生活情境逐漸深入,不斷豐富跨學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)。因此,跨學(xué)科課程應(yīng)具備以下特性:面向?qū)W生興趣、生活,盡可能多地包羅主要學(xué)科;反映職業(yè)領(lǐng)域當(dāng)下或歷史的問題,從多學(xué)科視角分析;為學(xué)生提供跨學(xué)科研究與調(diào)查的方向,給予跨學(xué)科學(xué)習(xí)多元化的方法引導(dǎo)??鐚W(xué)科課程應(yīng)聚焦三個(gè)關(guān)鍵詞:一是“兼顧”,即以某門課為主,其他課程為輔,將不同學(xué)科課程內(nèi)容進(jìn)行整合;二是“融合”,即面向?qū)W科知識(shí)與生活情境的聯(lián)系,將不同學(xué)科知識(shí)融合到主題中;三是“貫通”,以社會(huì)文化為背景,將不同學(xué)科知識(shí)和項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)合起來。例如,圍繞主題“水的秘密”開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí),學(xué)生可以探究水是如何產(chǎn)生的(物理、化學(xué)視角分析其構(gòu)成);水對(duì)生命的重要性(從生物視角分析水的微觀形態(tài),地理視角分析水循環(huán)、水生態(tài));水在生活中扮演什么角色(凈化、灌溉、水壩、發(fā)電);水與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的相互作用(從歷史的視角解讀水與戰(zhàn)爭(zhēng)、社會(huì)變遷的聯(lián)系,從經(jīng)濟(jì)視角分析航行與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系);水與文化的共生(從文化視角分析關(guān)于水的詩歌、風(fēng)俗、音樂等)(李佩寧,2017)。

      (三)跨學(xué)科學(xué)習(xí)規(guī)則:促進(jìn)不同學(xué)科知識(shí)的整合與創(chuàng)新

      規(guī)則是組織需要制定的約束條件,以規(guī)范、協(xié)調(diào)內(nèi)部運(yùn)作??鐚W(xué)科學(xué)習(xí)共同體需要形成新的教學(xué)模式作為規(guī)則,促進(jìn)學(xué)生開展不同學(xué)科信息和知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。因此,所采用的教學(xué)模式應(yīng)能夠支持多學(xué)科知識(shí)的整合與生成??鐚W(xué)科學(xué)習(xí)的規(guī)則要體現(xiàn)在以下方面(the Califomia Center for College and Career,2019):轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教師主導(dǎo)的教學(xué)設(shè)計(jì),支持學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位;在識(shí)別未被學(xué)生掌握的知識(shí)與技能的基礎(chǔ)上,開展特定的跨學(xué)科交流活動(dòng);構(gòu)建由多方參與的跨學(xué)科學(xué)習(xí)社區(qū),支持不同學(xué)習(xí)背景、學(xué)習(xí)水平的學(xué)生均能取得最大程度的發(fā)展。例如,5EX模型(EQ:進(jìn)入情境與提出問題活動(dòng);EM:探究學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)應(yīng)用活動(dòng);ET:工程設(shè)計(jì)與技術(shù)制作活動(dòng);EC:知識(shí)擴(kuò)展與創(chuàng)意設(shè)計(jì)活動(dòng);ER:多元評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)反思活動(dòng))從教師創(chuàng)設(shè)與生活緊密相關(guān)的問題情境出發(fā),引領(lǐng)學(xué)生由具體現(xiàn)象提出問題假設(shè),制定研究方案,在收集相關(guān)資料、數(shù)據(jù)后,動(dòng)手操作驗(yàn)證假設(shè)并反復(fù)修正,最后采用多種方式評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)情況(李克東等,2019)。

      (四)跨學(xué)科學(xué)習(xí)工具:創(chuàng)新性組合后的群體性應(yīng)用

      跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體需要關(guān)注技術(shù)對(duì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的支持作用。教師和學(xué)生需要借助信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的最優(yōu)化,最大程度地支持跨學(xué)科學(xué)習(xí)的開展。其中,跨學(xué)科學(xué)習(xí)離不開多功能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的支持。例如,通過“知識(shí)論壇”(knowledge forum)、Moodle平臺(tái)等,師生可以發(fā)文、點(diǎn)評(píng)等,跨學(xué)科表達(dá)觀點(diǎn)、貢獻(xiàn)思路與傳播知識(shí)。

      跨學(xué)科學(xué)習(xí)工具需要?jiǎng)?chuàng)新組合,用于支持群體的學(xué)習(xí)活動(dòng)。例如,績(jī)效圖可以幫助跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體識(shí)別課程的重點(diǎn)主題、標(biāo)準(zhǔn)和績(jī)效,不受文科或理科學(xué)習(xí)特點(diǎn)的限制。首先,教師定期圈畫學(xué)習(xí)主題的范圍,羅列主題間的順序,確定課程綱要;然后,學(xué)生根據(jù)課程目標(biāo)勾勒出績(jī)效圖;最后,團(tuán)隊(duì)成員通過績(jī)效圖分析成果,直觀地觀察跨學(xué)科學(xué)習(xí)的意義,還可以對(duì)不同學(xué)科的聯(lián)系進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。

      (五)跨學(xué)科學(xué)習(xí)分工:項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的協(xié)作式分工

      即使組成跨學(xué)科學(xué)習(xí)的要素相同,但如果分工方式不同,整體效果就有可能不同。合理的分工既可以支持師生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng),又能推動(dòng)跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的開展。

      一方面,學(xué)生應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目需要開展協(xié)作式分工。例如,有的學(xué)生偏向理科思維,有的學(xué)生文科突出,有的學(xué)生擅長(zhǎng)提出質(zhì)疑,有的學(xué)生善于思考解答等。因此,跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體圍繞問題進(jìn)行分工時(shí),不同特質(zhì)學(xué)生間應(yīng)多形式開展協(xié)作,通過互補(bǔ)方式耦合起來,帶動(dòng)或引導(dǎo)其他學(xué)生的發(fā)展。

      另一方面,教師應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目主題優(yōu)化不同學(xué)科課程之間的關(guān)聯(lián),支持學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)分工??鐚W(xué)科學(xué)習(xí)的效果不僅取決于多門組成課程,而且在很大程度上取決于課程之間的關(guān)聯(lián)方式??鐚W(xué)科課程分為主要學(xué)科與輔助學(xué)科,在保持學(xué)科特點(diǎn)的基礎(chǔ)上增強(qiáng)不同學(xué)科的知識(shí)關(guān)聯(lián);區(qū)分不同學(xué)科的核心概念,明確不同學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。例如,在學(xué)習(xí)“圓明園”主題時(shí),語文教師的教學(xué)重點(diǎn)是對(duì)圓明園的描寫、情感的表達(dá),而歷史教師應(yīng)重點(diǎn)講解歷史背景和事件緣由等。

      (六)跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境:開放共享的混合式學(xué)習(xí)環(huán)境

      跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境要突出線上與線下學(xué)習(xí)相結(jié)合、正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)相結(jié)合;關(guān)注混合學(xué)習(xí)環(huán)境的應(yīng)用效果,而非混合的種類,進(jìn)而營(yíng)造開放、輕松和有趣的跨學(xué)科學(xué)習(xí)氛圍。例如,深圳南山實(shí)驗(yàn)學(xué)校以美術(shù)知識(shí)為基礎(chǔ),將“教室-黑板”教學(xué)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)樯砼R其境的真實(shí)場(chǎng)景,帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)城市街道、生活社區(qū)、博物館等場(chǎng)所,豐富學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

      根據(jù)環(huán)境對(duì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)作用的不同,可將其分為正向環(huán)境、中性環(huán)境和反向環(huán)境。正向環(huán)境對(duì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極作用,反向環(huán)境對(duì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)起抑制或消極作用,中性環(huán)境對(duì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)既無積極作用也無消極作用。在建構(gòu)跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境時(shí),教師需要采取有效措施,將反向環(huán)境轉(zhuǎn)化為正向環(huán)境和中性環(huán)境。

      概括而言,學(xué)生與教師、跨學(xué)科課程、跨學(xué)科學(xué)習(xí)工具、跨學(xué)科學(xué)習(xí)規(guī)則、協(xié)作式分工和混合式環(huán)境等共同構(gòu)成跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體(見圖3)。在混合式學(xué)習(xí)環(huán)境中,學(xué)生和教師遵循跨學(xué)科規(guī)則(跨學(xué)科成員管理、跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)),應(yīng)用跨學(xué)科學(xué)習(xí)工具,學(xué)習(xí)跨學(xué)科課程,形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)成果。其中,教師可采用項(xiàng)目式教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生組合和應(yīng)用跨學(xué)科學(xué)習(xí)工具,與學(xué)生共同設(shè)計(jì)跨學(xué)科課程。學(xué)生可利用跨學(xué)科學(xué)習(xí)平臺(tái),及時(shí)查看團(tuán)隊(duì)活動(dòng)進(jìn)度及學(xué)習(xí)分析報(bào)告,參與跨學(xué)科課程的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

      圖3 跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體要素及其關(guān)系

      三、構(gòu)建路徑

      根據(jù)共同體發(fā)展的一般特點(diǎn),跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體同樣經(jīng)歷著識(shí)別、適應(yīng)、發(fā)展、解體和形成新共同體的循環(huán)過程(見圖4)。

      (一)組合階段:判斷能否存在跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體

      圖4 跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體構(gòu)建路徑

      在跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體建立初期,學(xué)生與學(xué)生之間、教師與學(xué)生之間、跨學(xué)科課程之間等相互組合,成員之間能否異質(zhì)互補(bǔ)、協(xié)作學(xué)習(xí)、融洽交流,并形成創(chuàng)新性結(jié)論,是判斷跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體能否形成的重要標(biāo)準(zhǔn)。為此,教師需要設(shè)計(jì)開放式的問題檢驗(yàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體要素的適切性;學(xué)生需要反思通過跨學(xué)科課程的學(xué)習(xí),從中找到感興趣的問題,并為此開展有效的項(xiàng)目分工。

      圖5 跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體變量的內(nèi)容與關(guān)系

      依據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論,跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體包含條件、方法和結(jié)果三方面變量(見圖5)。首先,條件變量(成員特點(diǎn)、跨學(xué)科課程、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)環(huán)境)是形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的前提。分析條件變量有益于把握跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的屬性和特點(diǎn)。其中,如何把握跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體成員的風(fēng)格和特點(diǎn),采用合適的跨學(xué)科學(xué)習(xí)工具,針對(duì)性地設(shè)計(jì)跨學(xué)科課程,營(yíng)造共享開放的跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境是跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體形成的重點(diǎn)。其次,方法變量(教學(xué)管理策略、內(nèi)容講授策略和學(xué)習(xí)組織策略)是優(yōu)化跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的主要方式。其中,教師如何設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)策略、學(xué)生如何選擇跨學(xué)科學(xué)習(xí)組織策略尤為重要。最后,結(jié)果變量(跨學(xué)科學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)效率等)是檢驗(yàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體效果以及是否需要調(diào)整的重要依據(jù)。

      (二)適應(yīng)階段:形成穩(wěn)定的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體

      跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體并不能立即產(chǎn)生共生效應(yīng),而是不斷地在課程整合、合作學(xué)習(xí)、交流表達(dá)中調(diào)整。這種調(diào)整既是跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體內(nèi)部合作學(xué)習(xí)的相互適應(yīng),又是共同體成員之間形成關(guān)系的過程(鐘啟泉,2006)。明確的分工使成員各司其職,互補(bǔ)互助,逐漸提升成員對(duì)共同體的參與感、認(rèn)同感與歸屬感。

      跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體在適應(yīng)階段需要明確成員角色,合理分配任務(wù)。一般而言,跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體應(yīng)設(shè)有負(fù)責(zé)人、活動(dòng)組織者、記錄員和發(fā)言代表等。選定恰當(dāng)?shù)膶W(xué)生作為負(fù)責(zé)人,有助于跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)的有序開展,其承擔(dān)的責(zé)任有:監(jiān)管跨學(xué)科學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)、安排跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重要事務(wù)、上傳下達(dá)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的要求及所需材料、安排跨學(xué)科學(xué)習(xí)會(huì)議和參與評(píng)估跨學(xué)科學(xué)習(xí)效果。

      (三)發(fā)展階段:成為有效的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體

      在發(fā)展階段,跨學(xué)科學(xué)習(xí)要素之間的融合程度較強(qiáng),逐漸成為有效的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體。成員在討論、探索中將單學(xué)科核心概念轉(zhuǎn)化為跨學(xué)科知識(shí),通過解決真實(shí)問題驗(yàn)證跨學(xué)科學(xué)習(xí)的“有效性”。

      跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體需要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整。為此,教師可以根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)的一般模式,開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)(見圖6)。其中,學(xué)習(xí)需求分析體現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的愿景,是跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn);跨學(xué)科內(nèi)容和成員特點(diǎn)分析為跨學(xué)科的學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)策略選擇和學(xué)習(xí)資源應(yīng)用提供依據(jù);教學(xué)效果評(píng)價(jià)關(guān)注跨學(xué)科學(xué)習(xí)的質(zhì)量,以便據(jù)此及時(shí)修訂相關(guān)教學(xué)活動(dòng)。

      (四)解體階段:轉(zhuǎn)化為新的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體

      進(jìn)入發(fā)展階段后的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體便逐漸進(jìn)入轉(zhuǎn)變期,某些跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體將面臨解體。主要原因在于:一是個(gè)別學(xué)習(xí)共同體的發(fā)展比較遲緩,難以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要,跨學(xué)科學(xué)習(xí)效果不盡如人意,進(jìn)而導(dǎo)致跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體落后而面臨解體;二是,由于跨學(xué)科課程的多樣性及成熟度存在差異,有些課程的自我調(diào)整進(jìn)度可能與STEM教育發(fā)展不協(xié)調(diào)。發(fā)展較快或較慢的課程逐漸變得不再適應(yīng)原有的跨學(xué)科學(xué)習(xí),導(dǎo)致相應(yīng)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體解體。至此,不同學(xué)科課程又開始新的優(yōu)化整合,師生重新組合,形成新的、更有活力的跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體。

      圖6 面向跨學(xué)科學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)流程

      四、實(shí)施建議

      為培養(yǎng)引領(lǐng)時(shí)代發(fā)展的綜合型人才,教育者既需要在理論層面剖析跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的規(guī)律,又需要在實(shí)踐層面探討跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的落實(shí)。STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體需要學(xué)校、教師和學(xué)生三個(gè)層面的建構(gòu)。

      (一)學(xué)校瞄準(zhǔn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)趨勢(shì),規(guī)劃跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的發(fā)展路徑

      首先,學(xué)校應(yīng)關(guān)注學(xué)科交叉的新發(fā)展,將跨學(xué)科課程納入課程體系。學(xué)校要反思單學(xué)科的傳統(tǒng)課程管理方式存在的問題,根據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)調(diào)整跨學(xué)科課程的組合。例如,2019年《河南省教育廳關(guān)于推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育的通知》將人工智能教學(xué)納入信息技術(shù)、科學(xué)、綜合實(shí)踐活動(dòng)課程,在不增加教師、學(xué)生負(fù)擔(dān)的同時(shí),融合推進(jìn)。

      其次,學(xué)校應(yīng)與企業(yè)、教育機(jī)構(gòu)建立合作,爭(zhēng)取跨學(xué)科學(xué)習(xí)所需的社會(huì)資源。例如,美國(guó)辛辛那提市2011年形成的地區(qū)性STEM學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng),匯集了正規(guī)教育機(jī)構(gòu)、大學(xué)、本地博物館和科學(xué)項(xiàng)目的非正規(guī)教育機(jī)構(gòu),以及對(duì)STEM感興趣的商業(yè)合作伙伴(劉亮亮等,2018),為跨學(xué)科學(xué)習(xí)提供社會(huì)領(lǐng)域的交流機(jī)會(huì)和資源支持。

      最后,更新現(xiàn)有學(xué)生評(píng)價(jià)體系,增加STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)評(píng)價(jià):依據(jù)STEM教育跨學(xué)科育人理念,綜合采用形成性評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)方式;匯集富有跨學(xué)科學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的專家小組檢查學(xué)生的作品,對(duì)學(xué)生跨學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行指導(dǎo)和反饋。學(xué)校既要關(guān)注學(xué)生個(gè)體跨學(xué)科學(xué)習(xí)的進(jìn)步,更要重視跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體的發(fā)展;既要評(píng)價(jià)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的外部成果,更要評(píng)價(jià)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的團(tuán)隊(duì)氛圍。

      (二)教師聚焦跨學(xué)科學(xué)習(xí)需求,提升跨學(xué)科教學(xué)能力

      表二 教師跨學(xué)科教學(xué)有效性評(píng)價(jià)

      一方面,不同學(xué)科教師要加強(qiáng)交流和合作,組建跨學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)。遴選優(yōu)秀的學(xué)科教師組建跨學(xué)科教學(xué)共同體,研討不同學(xué)科橫向與縱向的整合方法與策略;保持學(xué)科特色并充分發(fā)揮不同學(xué)科教師的特長(zhǎng),為學(xué)生呈現(xiàn)有效整合的跨學(xué)科課程。例如,2013年以來,福建省福州市鼓山中學(xué)建立了由專家學(xué)者、行政管理人員、學(xué)科教師共同組成的跨學(xué)科教師團(tuán)隊(duì),超越了年級(jí)和學(xué)科局限,打破了單學(xué)科教師的傳統(tǒng)管理模式(許京等,2017)。

      另一方面,教師要不斷提升自身專業(yè)素養(yǎng)和跨學(xué)科教學(xué)的意識(shí)與能力。開展STEM教育跨學(xué)科教學(xué)時(shí),教師需要具備多樣化的學(xué)科知識(shí)背景,將不同學(xué)科知識(shí)與生活和職業(yè)相聯(lián)系;綜合應(yīng)用多種教學(xué)模式與教學(xué)方法,高效實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的目標(biāo);從教學(xué)明確性、教學(xué)多樣性、教育任務(wù)取向、教學(xué)投入程度、班級(jí)管理情況、師生互動(dòng)關(guān)系等有效教學(xué)的多個(gè)方面,開展跨學(xué)科教學(xué)的有效性評(píng)價(jià)(見表二),從而不斷積累跨學(xué)科教學(xué)經(jīng)驗(yàn),提升跨學(xué)科教學(xué)能力。

      (三)學(xué)生面向真實(shí)問題,增強(qiáng)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的意識(shí)與能力

      為了基于現(xiàn)實(shí)問題開展跨學(xué)科學(xué)習(xí),學(xué)生需要不斷擺脫單學(xué)科閱讀-單學(xué)科思考-單學(xué)科實(shí)踐的局限,從“跨學(xué)科閱讀-跨學(xué)科思考-跨學(xué)科實(shí)踐”三個(gè)維度(見圖7),提升跨學(xué)科學(xué)習(xí)的意識(shí)與能力:

      圖7 學(xué)生跨學(xué)科能力構(gòu)成

      首先,樹立跨學(xué)科學(xué)習(xí)的觀念,形成跨學(xué)科閱讀的意識(shí)。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中,學(xué)生圍繞所關(guān)注的問題,根據(jù)不同學(xué)科之間的互補(bǔ)關(guān)系,養(yǎng)成跨學(xué)科閱讀的習(xí)慣:既可以某個(gè)學(xué)生閱讀不同學(xué)科的資料,又可以閱讀不同學(xué)科資料的學(xué)生開展跨學(xué)科交流。

      其次,提升跨學(xué)科思考能力,形成跨學(xué)科認(rèn)知結(jié)構(gòu)。學(xué)生要在跨學(xué)科思考的過程中整合不同學(xué)科的信息,挖掘不同學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系,加強(qiáng)對(duì)不同學(xué)科知識(shí)的深度學(xué)習(xí),形成跨學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)。

      最后,建立成員之間的融洽關(guān)系,在跨學(xué)科學(xué)習(xí)實(shí)踐中突出團(tuán)隊(duì)精神。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體中,每個(gè)學(xué)生都有獨(dú)特之處,發(fā)揮著不可替代的作用。學(xué)生之間應(yīng)圍繞問題互相幫助,加強(qiáng)彼此之間的跨學(xué)科交流,積極分享個(gè)人的新見解,回應(yīng)同伴的不同觀點(diǎn),不斷創(chuàng)新跨學(xué)科問題的解決方案。

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