面向知識建構的跨學科主題學習：模型構建及實踐研究

摘要：跨學科主題學習作為培育核心素養(yǎng)的重要途徑，受到教育研究領域的關注。然而，其相關教學實踐仍處于摸索階段，存在重知識輕素養(yǎng)、重教學輕學習、重預設輕生成等問題。知識建構憑借其目標高階性、建構主動性、過程生成性等特性，為跨學科主題學習發(fā)展提供了新思路。基于此，文章首先梳理了知識建構與跨學科主題學習的研究現(xiàn)狀；然后，文章采用扎根理論探索知識建構和跨學科主題學習的核心要素，并結合逆向設計教學理念與知識建構雙循環(huán)框架，構建了面向知識建構的跨學科主題學習模型；最后，文章以河南省A市某小學的信息科技課為例，利用模型開展準實驗研究并驗證其成效，結果表明該模型能夠有效促進學生高階思維能力和協(xié)作交互行為的發(fā)展。文章通過研究，旨在為跨學科主題學習的發(fā)展提供理論參考和實踐支持。

關鍵詞：跨學科主題學習；知識建構；核心素養(yǎng)；高階思維能力

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2024）10—0065—10 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2024.10.007

數(shù)字化轉型背景下，教育肩負著培育拔尖人才核心素養(yǎng)的重要職責。為此，我國《義務教育課程方案（2022年版）》規(guī)劃各門課程用不少于10%的課時進行跨學科主題學習，強化對學生核心素養(yǎng)的培育，跨學科主題學習由此受到教育領域的關注[1]。然而，跨學科主題學習相關教學實踐目前仍處于摸索階段，在其發(fā)展過程中出現(xiàn)了重知識輕素養(yǎng)、重教學輕學習、重預設輕生成等問題。知識建構具備目標高階性、建構主動性、過程生成性等特性，為跨學科主題學習的發(fā)展提供了新思路[2]。鑒于此，本研究首先梳理知識建構與跨學科主題學習的研究現(xiàn)狀，然后采用扎根理論探索知識建構與跨學科主題學習的核心要素，構建面向知識建構的跨學科主題學習模型，并開展實踐教學驗證模型的有效性，以期為跨學科主題學習提供理論與實踐參考。

一 研究綜述

1 跨學科主題學習

跨學科主題學習是兼顧學科課程基礎性、邏輯性，實現(xiàn)義務教育課程綜合化、實踐化的一種課程設計[3]。依據(jù)不同的跨學科方式和主題來源，可將其劃分為單學科拓展式主題學習、多學科交叉主題學習、跨學科大概念主題學習等不同類型[4]。在跨學科主題學習理念的指導下，已有研究主要基于以下思路探索其實踐路徑：①從傳統(tǒng)教學的“目標-過程-評價”出發(fā)設計教學。例如，詹澤慧等[5]構建了以“概念群（Concept Group）→問題鏈（Problem Chain）→目標層（Objective Layer）→任務簇（Task Cluster）→證據(jù)集（Evidence Set）”為核心的跨學科主題學習C-POTE模型；李峰等[6]設計了涵蓋主題說明、目標界定、過程設計與作品評價等方面的信息科技跨學科主題學習。②以逆向教學的“目標-評價-過程”為依據(jù)逆向設計教學。例如，杜文彬[7]提出了包括篩選大概念、確定跨學科設計主題、明確指向概念理解的學習目標等五個步驟的跨學科主題學習設計實踐模式；韓夢瑩等[8]則建立了包含觀念層、原則層、認知層等的跨學科項目化學習CPCD-S（Concept， Principle， Cognition， Design-Strategy）模型。研究表明，相較于傳統(tǒng)的教學流程，逆向設計教學理念更適用于素養(yǎng)導向單元整體教學，故本研究融入逆向設計教學理念，以構建面向知識建構的跨學科主題學習模型[9]。

綜上，跨學科主題學習在理論和實踐方面均取得了豐富的成果，正逐漸走向成熟，但同時還存在以下不足：①追求學科知識整合，忽視高階化育人目標，引發(fā)重知識輕素養(yǎng)問題；②注重外部教學策略，對內在學習機制缺乏探討，引發(fā)重教學輕學習問題；③傾向傳統(tǒng)、固定的教學程序，忽視學習過程的動態(tài)發(fā)展特性，引發(fā)重預設輕生成問題。

2 知識建構

知識建構是學習科學領域的代表性理論，也是CSCL的重要教學依據(jù)。已有研究圍繞知識建構的價值旨趣、內在機制與發(fā)展過程等方面展開探索，揭示了其目標高階性、建構主動性、過程生成性等特性：①目標高階性，以高階知能為價值旨趣。例如，董艷等[10]指出知識建構以高階思維發(fā)展為旨歸，并構建了跨學科知識建構模型。梁芮銘等[11]基于知識建構與STEM學習開展實證研究，分析學生協(xié)作交流、問題解決等高階思維能力的發(fā)展。②建構主動性，強調主體建構的主觀能動性。例如，Stahl[12]認為主觀能動性是推進知識建構的根本動力，并提出涵蓋個體及社會知識建構的雙循環(huán)框架，對知識建構內在機制的研究影響深遠。③過程生成性，注重知識建構過程動態(tài)發(fā)展的特性。例如，李海峰等[13]認為知識建構過程具有非線性、自組織特征，提出了面向問題解決的在線協(xié)作知識建構模型。此外，Gunawardena等[14]提出涵蓋信息共享、深化認知與意義協(xié)商等五方面的知識建構交互分析模型，是分析知識建構水平的重要依據(jù)。

綜上，知識建構為跨學科主題學習的發(fā)展提供了有益參考：①知識建構的目標高階性契合跨學科主題學習培育核心素養(yǎng)的旨歸，有助于解決重知識輕素養(yǎng)問題；②知識建構的建構主動性蘊含跨學科主題學習的主體性、能動性理念，有助于解決重教學輕學習問題；③知識建構的過程生成性實現(xiàn)了跨學科主題學習規(guī)避認知及社會交互固化的轉向，有助于解決重預設輕生成問題。由此，本研究構建了面向知識建構的跨學科主題學習模型，并通過實際教學驗證其成效。

二 面向知識建構的跨學科主題學習模型構建

知識建構與跨學科主題學習是動態(tài)、迭代的復雜過程，而扎根理論是質性研究的一種重要方法，適于揭示復雜現(xiàn)象的內在機制，故本研究采用扎根理論，分析知識建構與跨學科主題學習的核心要素。此外，知識建構雙循環(huán)框架和逆向設計教學理念為知識建構與跨學科主題學習提供了內在機制與設計理路保障[15][16]。故本研究同時融入兩者，最終構建了面向知識建構的跨學科主題學習模型。

1 面向知識建構的跨學科主題學習核心要素分析

本研究以收錄在WOS（含SSCI、SCIE、Aamp;HCI）和CNKI數(shù)據(jù)庫中的文獻為數(shù)據(jù)來源，以“知識建構”“知識創(chuàng)新”“跨學科主題學習”“跨學科教育”等中文關鍵詞，以及“Knowledge Building”“Interdisciplinary”“Interdisciplinary Thematic Learning”“STEM Education”“STEAM Education”等英文關鍵詞進行檢索，將發(fā)表時間限定為2020年7月10日（相關文獻最早發(fā)表時間）至今，最初檢索到653篇文獻。后續(xù)文獻篩選流程如下：①剔除重復檢索的文獻155篇；②通過閱讀題目與摘要進行初篩，剔除非期刊或碩博論文118篇、與本研究主題無關的文獻267篇；③通過閱讀全文進行復篩，剔除研究對象為非學生群體的文獻70篇，最終納入43篇文獻。

在開放式編碼階段，本研究團隊中兩位具有編碼經(jīng)驗的成員組成編碼員，逐句閱讀所有文獻中的原始文本資料，最終提煉出35個初始概念，生成目標凝練、關聯(lián)知識等12個初始范疇，開放式編碼結果如表1所示。兩位編碼員的平均相互同意度K約為0.90，研究信度R約為0.93，表明編碼的有效性與準確性較好。

表1 "開放式編碼結果

在主軸編碼階段，社會建構主義學習理論為本研究提供了理論支撐。該理論從社會生產(chǎn)視角研究學習，關注知識的辯證性、交互的情境性、建構的社會性和思維的反省性[17]。據(jù)此，本研究反復比較分析不同初始范疇在性質與類屬層面的內在邏輯關聯(lián)，進一步聚類得出知識內容、活動境脈、協(xié)同探究、學習評估4個主范疇，主軸編碼結果如表2所示。

表2 "主軸編碼結果

為確保編碼結果的可靠性，本研究隨機抽取后1/3文本資料為編碼驗證集合，對資料再次編碼以提取概念，并歸納出初始范疇和主范疇，得到的編碼結果在前2/3文本資料中出現(xiàn)的頻率高達99.06%，表明編碼在理論上達到了飽和狀態(tài)。

2 面向知識建構的跨學科主題學習模型構建

基于面向知識建構的跨學科主題學習的核心要素，本研究參照知識建構雙循環(huán)框架，揭示協(xié)同探究的內在機制，同時借鑒逆向設計教學理念劃分了預期結果設計、評估證據(jù)設計、學習體驗設計三個關鍵環(huán)節(jié)[18]。最終，本研究勾勒出面向知識建構的跨學科主題學習模型，如圖1所示。

圖1 "面向知識建構的跨學科主題學習模型

（1）預期結果設計

預期結果設計是該模型的基點，主要包括目標凝練、知識關聯(lián)與資源聚合三個方面。其中，目標凝練需以核心素養(yǎng)為根本旨歸，以國家和地方課程標準為基本依據(jù)，以區(qū)域特色、教師經(jīng)驗為重要參考；知識關聯(lián)借助主題、大概念及單元架構形成目標與知識的映射；資源聚合要明確資源的范圍、類型與順序，為學生提供多元化、精準化的支持[19][20]。此外，不同于傳統(tǒng)的設立目標后便直接開始教學的做法，逆向設計將評估證據(jù)設計置于學習體驗設計之前，教師需依據(jù)預期結果制定評估證據(jù)，并確保評估證據(jù)對預期結果的可證實性及其對學習體驗的指導性。

（2）評估證據(jù)設計

評估證據(jù)設計以預期結果為基礎，同時在學習體驗設計中起著拋錨的確定性作用，主要包括評價標準、評價方式和評價證據(jù)三個方面。首先，評價指標、評價量規(guī)與評價信效度構成了評價標準的核心要素。其中，評價指標是指評價的內容，評價量規(guī)描述評價的等級，而評價信效度顯示了評價的公平性與一致性。其次，傳統(tǒng)測驗、表現(xiàn)性任務、自我評估與他人評估構成了評價方式的核心要素。在這里，傳統(tǒng)的測評方法可用于評估學生對基本事實與技能的理解。當目標涉及跨學科素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)等深層理解時，則需使用更復雜的表現(xiàn)性任務來評估。最后，過程性與結果性評估證據(jù)構成了評估證據(jù)的核心要素。逆向設計教學理念提出了“非正式檢測-觀察與對話-隨堂測試-問答題-表現(xiàn)性任務”的評價連續(xù)統(tǒng)，教師在教學中可建立由過程性評價與結果性評價組成的證據(jù)集合，最大程度地確保評估的有效性[21]。

（3）學習體驗設計

學習體驗設計是該模型的核心，主要包括活動境脈與協(xié)同探究兩個方面：①在活動境脈方面，學生在個體期望與他人期望的相互作用下，通過與真實情境的交互，參與任務鏈與問題串統(tǒng)領的探究活動，從而深化個體感知，樹立個人信念。②在協(xié)同探究方面，學生的學習過程是個體建構與社會建構兩個循環(huán)相交織的復雜系統(tǒng)[22]。當學生進入個體建構循環(huán)時，基于個人理解與活動境脈建立聯(lián)系，通過陳述觀點進入外部社會建構循環(huán)。而社會建構這一外部循環(huán)最終通過概念制品影響個人理解，對個體建構循環(huán)具有塑造作用。教師在教學中需重視概念制品作為邊界客體所起的作用，引導學生識別和跨越邊界，成為知識建構中積極的認知者[23]。

三 面向知識建構的跨學科主題學習模型實踐

為驗證模型的有效性，本研究以河南省A市某小學的信息科技課程為例開展準實驗研究。在該課程中，學生依托知識論壇發(fā)布問題并開展協(xié)作會話，從而產(chǎn)生了大量的在線交互數(shù)據(jù)，適用于開展模型實踐及其效果分析。其中，本研究隨機選定《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的“數(shù)據(jù)編碼探索之用數(shù)據(jù)講故事”跨學科主題為教學案例。

1 研究設計

（1）研究對象

本研究面向該小學四年級共3個班級（分別為4.1、4.2和4.3班）的137名學生進行溝通、協(xié)作與批判性思維等高階思維能力的前測（見研究工具），結果顯示4.1和4.3班學生的高階思維能力不存在顯著性差異。因此，本研究選取4.1班的46位學生為施測對象（實驗班），4.3班的46位學生作為對照班開展教學。

（2）研究方法

本研究采用準實驗研究方法，研究時間為2023年9月1日～2023年10月30日。實驗班采用面向知識建構的跨學科主題學習模型進行教學，對照班則采用“講授+上機練習”的常規(guī)教學模式，兩個班均依托知識論壇平臺（在知識建構理念下開發(fā)出的知識論壇（Knowledge Forum）學習平臺，已在40多個國家和地區(qū)中使用）開展線上線下混合式教學。

（3）研究工具

高階思維能力是評估學生核心素養(yǎng)的關鍵指標，涉及溝通、協(xié)作、批判性思維、創(chuàng)造力、問題解決等要素[24]。本研究以此作為評價標準，參照Zhang等[25]的觀點深度量表、Hwang等[26]的協(xié)作學習傾向量表、Hatton等[27]的批判性思維能力量表、威廉斯[28]的創(chuàng)造力量表、PISA問題解決能力測試[29]，設計了高階思維能力測評量表（Cronbach’s α=0.803）。該量表包含溝通、協(xié)作、批判性思維、創(chuàng)造力及問題解決能力五個維度共50道題，采用三級評分量表進行評定，分為完全不符合、部分符合和完全符合，對應為1、2和3分，分數(shù)區(qū)間為50～150分。此外，為揭示學生知識建構交互行為的發(fā)展路徑，本研究參照Gunawardena等[30]的知識建構交互分析模型，結合面向知識建構的跨學科主題學習要素，構建了在線協(xié)作交互編碼框架，如表3所示。

2 研究過程

研究過程分為三個階段：①在教學開始前，面向實驗班和對照班的92名學生進行高階思維能力測試，作為前測結果。②在教學過程中，依托知識論壇對實驗班和對照班開展為期2個月的跨學科主題學習課程，兩個班由同一名教師執(zhí)教。在此階段，研究團隊收集學習過程中的在線交互數(shù)據(jù)，采用滯后序列分析法揭示學生的行為序列模式特征。③教學結束后，對兩個班的學生進行高階思維能力測試，作為后測結果。

表3 "在線協(xié)作交互編碼框架

3 研究結果與討論

（1）高階思維能力發(fā)展

本研究使用Shapiro-Wilk檢驗（S-W檢驗）判斷前、后測數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，S-W檢驗得出Sig值為0.676＞0.05，表明變量符合正態(tài)分布，故可以進行高階思維能力差異的獨立樣本t檢驗，結果如表4所示。

表4 "高階思維能力差異的獨立樣本t檢驗結果

注：*p≤0.05，**p≤0.01。

前測結果顯示，實驗班與對照班高階思維能力水平的平均分分別為115.89和114.26，兩個班成績差異的顯著性系數(shù)為0.413，不存在顯著性差異（p＞0.05）。而后測結果顯示，實驗班高階思維能力水平的平均分為117.31，對照班為125.93，得分對比較為明顯且存在顯著差異（p＜0.05）。其中，在協(xié)作、批判性思維及問題解決能力三個方面，實驗班后測得分均高于對照班且存在顯著性差異（p＜0.05），批判性思維方面兩個班的差異最顯著（p=0.00）。檢驗結果表明，模型能夠有效提升協(xié)作、批判性思維及問題解決能力等高階思維能力。

（2）行為序列模式特征

本研究依托知識論壇平臺收集兩個班的在線交互數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學生在整體學習階段累計產(chǎn)生2178條文本數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進行預處理后，剔除與學習內容無關的無效文本，最終確定了2154條有效數(shù)據(jù)集。隨后，兩位編碼者對數(shù)據(jù)進行獨立編碼，分歧之處經(jīng)協(xié)商討論確保一致，并利用SPSS 26.0軟件檢驗兩份編碼數(shù)據(jù)，得出Cohen’s Kappa系數(shù)值為0.86，表明一致性較好。

為挖掘行為序列轉換的顯著關系，本研究采用滯后序列分析法，借助GSEQ 5.1軟件分析實驗班與對照班的在線交互數(shù)據(jù)以得出行為轉換頻次，計算得到實驗班、對照班調整后的殘差值（Z-score）分別如表5、表6所示。

表5 "實驗班調整后的殘差值

注：***p≤0.001。下同。

表6 "對照班調整后的殘差值

根據(jù)滯后序列分析法，序列發(fā)生頻次調整后的殘差值大于1.96，則表明該行為序列具有顯著意義（p＜0.05）。據(jù)此，本研究將表5和表6中殘差值大于1.96的行為序列繪制成兩個班的在線協(xié)作交互行為序列對比圖（如圖2所示），以揭示學生行為發(fā)展模式的差異。圖中的節(jié)點表示交互行為，箭頭表示從起始行為到目標行為的轉化方向，線條粗細代表序列轉化的顯著程度，線條上的數(shù)字為序列的殘差值。

（a）實驗班行為序列 （b）對照班行為序列

圖2 "在線協(xié)作交互行為序列對比圖

從圖2可以看出，實驗班與對照班生成的在線協(xié)作交互行為序列（下文簡稱“行為序列”）存在一定的差異。首先，從行為轉換結構來看，實驗班學生生成的行為序列（17條）比對照班（12條）多5條，且形成了多個長序列、雙向序列集合（如S1→S2→D2→D1→M2→A1→M1→C1→S1），而對照班長序列、雙向序列的數(shù)量明顯較少。這表明相較于對照班，實驗班整體產(chǎn)生了更為豐富的行為轉換方式。其次，從行為序列顯著性來看，實驗班S1與S2行為間的聯(lián)系最為緊密，M2→A1、S2→D2等序列轉換率依次衰減；而對照班的整體行為序列轉換率的顯著性相對較低。這在一定程度上表明，面向知識建構的跨學科主題學習模型能夠有效提升學生行為變化的連續(xù)性與轉換頻率。

此外，從行為序列的集中程度來看，實驗班的行為序列主要集中在M1（反思評估）節(jié)點。M1作為實驗班行為序列的最大中心節(jié)點，與多種行為類型連接為顯著性交互序列。而對照班行為序列轉換關系最多的節(jié)點為S1（提出問題），該節(jié)點的顯著序列連接數(shù)僅為4個，且序列的顯著程度相對較低。這一現(xiàn)象印證了反思評估是促進深層交互行為的關鍵[31]。同時，實驗班的行為序列中存在1個相同行為間的自轉移行為，即A1→A1，表示學生通過應用新知的實踐過程深入反思（A1→M1，Z=6.1），同時經(jīng)由持續(xù)改進觀點而開展新一輪的應用新知實踐（M2→A1，Z=8.55）。這說明面向知識建構的跨學科主題學習模型有助于引發(fā)學生深層次的反思評估行為，從而生成了從“實踐中反思”轉為“改進中實踐”的動態(tài)循環(huán)過程。

四 結語

跨學科主題學習是培育核心素養(yǎng)的重要途徑，對基礎教育課程深度變革具有重要意義。考慮到跨學科主題學習發(fā)展中存在的重知識輕素養(yǎng)、重教學輕學習、重預設輕生成等問題，以及知識建構的目標高階性、建構主動性、過程生成性特性，本研究構建了面向知識建構的跨學科主題學習模型，并開展了實踐研究驗證模型成效。結果表明，面向知識建構的跨學科主題學習模型能有效提升學生的高階思維能力和協(xié)作交互行為水平。然而，本研究也存在一些局限，如研究對象數(shù)量較少、研究周期較短等，后續(xù)研究將進一步擴充樣本量、開展長期實驗并不斷優(yōu)化模型，為促進跨學科主題學習提質增效提供理論與實踐參考。

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Interdisciplinary Thematic Learning for Knowledge Building： Model Construction and Practical Research

ZHU Ke " "WU Ya-Xin " "HU Jin-Yan " "KANG Liu-Yi

（Faculty of Education， Henan Normal University， Xinxiang， Henan， China 453000）

Abstract： As an important way to cultivate core literacy， interdisciplinary thematic learning has attracted attention in the field of educational research. However， its related teaching practice is still in the exploratory stage， with problems such as emphasizing knowledge over literacy， emphasizing teaching over learning， and emphasizing preset over generation. Knowledge building provides a new idea for the development of interdisciplinary subject learning by virtue of its characteristics of high order of goal， construction initiative and process generation. Based on this， the paper firstly reviewed the current research status of knowledge building and interdisciplinary thematic learning. Then， the paper adopted the grounded theory method to explore the core elements of knowledge building and interdisciplinary thematic learning， and combined the backward design teaching concept with the dual cycle framework of knowledge building to construct an interdisciplinary thematic learning model oriented towards knowledge building. Finally， taking the information technology curriculum of a primary school in A city， Henan province as an example， this paper conducted a quasi experimental study using the model and verified its effectiveness. The results showed that the model could effectively promote the development of students’ higher-order thinking ability and collaborative interaction behaviors. Through research， this paper aimed to provide theoretical references and practical support for the development of interdisciplinary thematic learning.

Keywords： interdisciplinary thematic learning; knowledge building; core literacy; higher-order thinking ability

*基金項目：本文為國家自然科學基金2024年面上項目“在線協(xié)作問題解決能力的行為-社交-認知建模分析與干預機制研究”（項目編號：62477008）、河南省高校科技創(chuàng)新團隊支持計劃“教育大數(shù)據(jù)分析與應用”（項目編號：22IRTSTHN031）的階段性研究成果。

作者簡介：朱珂，教授，博士，研究方向為教育信息化評價、教育數(shù)據(jù)挖掘，郵箱為ezhuke@qq.com。

收稿日期：2024年3月24日 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 編輯：小時