科學教育視域下的跨學科概念教學

科學教育視域下的跨學科概念作為上位觀念，組織和連接了不同科學學科的核心概念，提供了一種聯系所有科學領域內容的方法和思維方式，能夠幫助學生打破學科界限、建構對科學世界的整體認識。下面主要從跨學科概念的內涵、提取原則、學習的特征，以及跨學科概念教學的設計取向和策略進行闡述。

跨學科概念的內涵?？鐚W科概念最早源于奧蘇貝爾的有意義學習理論。奧蘇貝爾認為，跨學科概念是概念學習的先行組織者，通過跨學科概念學習能夠促進學習者對其他知識的理解。從科學教育研究的角度來看，美國國家研究委員會認為，跨學科概念普遍適用于科學領域（包括物質科學、生命科學、地球和宇宙科學）、技術與工程領域，超越了多個學科的界限，又將它們聯系為統一體，是一種能夠反映科學本身的上位思維方式或工具。2012年，美國的《K-12科學教育框架：實踐、跨學科概念和核心概念》將跨學科概念界定為“在所有科學領域都有所運用的主要概念，它比學科核心概念的概括程度更高，對學科核心概念起到組織和連接作用，它們提供了一種聯系所有學科的方法”。

跨學科概念的提取原則。在提取跨學科概念的過程中，主要遵循以下兩方面原則。第一，跨學科概念涉及科學學科不同的內容領域，關聯多個學科核心概念，是從不同學科核心概念中抽象概括出來的共同的、重要的概念，對解釋科學現象、創新科學教育理論發揮著重要作用；第二，跨學科概念的提取是以扎實的科學知識為生長點，是基于部分到整體、具象到抽象、表象到內涵的邏輯進行的。

跨學科概念學習的特征。跨學科概念理解的過程是學習主體運用科學學科核心概念和科學的思維與方法，通過科學實踐整合知識的過程。跨學科概念的理解也是形成新認知結構的過程。從認知發展的角度出發，跨學科概念理解的過程有兩方面。第一，科學學科核心概念是下位概念，跨學科概念則是更抽象的上位概念，跨學科概念是從科學學科核心概念中抽取的，跨學科概念的學習是一個自下而上的過程，這個過程屬于順應性遷移。第二，在跨學科概念聚合作用下建構學科核心概念體系，實現概念性理解與科學實踐的聯結，進而深化對科學學科本質的理解。這個過程是自上而下的，屬于同化性遷移。

跨學科概念教學的設計取向。跨學科概念教學主要包含三種教學設計取向。一是以跨學科概念為中心的教學設計。一般將科學學科的核心概念作為跨學科概念的下位概念，以跨學科概念為主線對核心概念進行重新組織和整合。二是以核心概念為中心的教學設計。將學科核心概念作為科學課程內容表征單位，以核心概念體系為科學課程的主線，融入跨學科概念的教學。科學學科的核心概念體系是外顯邏輯，跨學科概念則是內隱的，這種教學設計的難度相對較小，更容易實施。三是核心概念與跨學科概念并重的教學設計。在這種教學設計的思路中，跨學科概念和核心概念的地位是相同的，既注重科學的本質特征和內在邏輯，又凸顯了跨學科概念在科學教學中的重要地位。

跨學科概念教學的策略。NGSS闡述了六個跨學科概念的學習策略。第一，不同的跨學科概念要與不同的科學和工程實踐搭配進行學習；第二，在不同情境下對跨學科概念進行重復學習，以提高對它們的熟悉程度；第三，隨著年級的升高，跨學科概念應隨之復雜化；第四，在科學與工程學中建立通用的跨學科概念詞語表；第五，不能脫離實踐和核心概念評價跨學科概念的學習；第六，跨學科概念要面向全體學生。筆者認為要將科學實踐與學科核心概念、跨學科概念一同整合到科學教學中，在創設的情境和真實體驗中直接教授或使用跨學科概念。由于跨學科概念是抽象的上位概念，所以將其融入核心概念教學時，采用隱性的教學方式幫助學生理解跨學科概念，可以有效降低教學的難度，但這種做法不利于學生理解跨學科概念的內涵，所以可以嘗試將直接教授與反復使用跨學科概念結合起來，這為開展跨學科概念教學提供了參考。