教育要实践|李培宁:什么是真正的跨学科整合——从几个案例说起
多学科是交叉学科吗？
在深入思考跨学科综合课程与教学之前，我们需要理清一些跨学科的概念和认知，以少走弯路。
什么是跨学科？作者选取了学术界广泛认可的四种跨学科定义，从中可以正确理解跨学科概念。
第一个定义是由戴安娜·劳顿、马克·秦等人提出的。他们将跨学科教育定义为:由单个教师或教师团队识别、评价和整合两个或两个以上学科的知识、材料、技术、工具、观点、概念或理论，以提高学生理解、处理和创造性地运用新的多学科方法解决问题的能力的一种课程设计和教学模式。
第二个定义由Veronica Manssila提出:整合两种或两种以上学科知识和思维模式以促进学生认知进步的能力，如解释现象、解决问题、创造产品或提出新问题。
第三个定义是美国国家科学院在推动跨学科研究中提出的:由个人或团体整合两个或两个以上学科的信息、材料、技术、工具、观点和理论，以提高基本认识或解决问题，而那些问题的解决方案通常超出单一学科或单一研究实践领域的范围的研究模式。
第四个定义最权威，是阿兰·雷·普克在《如何进行跨学科研究》中提出的:跨学科研究是回答问题、解决问题、处理问题的过程。这些问题过于广泛和复杂，不是单一学科能够解决的；它依赖于学科，旨在整合意见和建立更全面的理解。
从上述定义中，不难提炼出跨学科概念的几个要素:跨学科要依靠对实际问题的研究和解决；跨学科要依托学科，但要超越单一学科研究的视野，注重对复杂问题或课题的综合理解和解决；跨学科研究要有清晰完整的研究方法和思维方式；跨学科还旨在促进新认知和新产品的出现，并鼓励跨学科的创新和创造。
在操作过程中，很多人把多学科和跨学科混为一谈。多学科通常指两个或多个学科的并列。比如“水”的主题课，语文老师介绍与水有关的诗词和文化，物理老师介绍水的三态变化，生物老师介绍水在生物体内的巨大作用，地理老师介绍水在地球系统中的重要作用...但课程到此为止，没有融合，学科相邻。多学科课程就像一盘水果沙拉。不同种类的水果只是拌了沙拉酱。跨学科只是需要真正的融合和更具体的课题。美国国家科学院特别指出，只要不是仅仅把两个学科粘在一起创造一个新产品，而是把思想和方法进行整合和综合，就是真正的跨学科。
真正的跨学科专题学习需要从真实情境中提炼出更多跨学科课程研究的视角，然后整合生成一个全新的课程。比如围绕水这个主题，可以研究水的物理化学性质、生产和生活；水与生命(动物、植物、微生物)的关系；水和地球的各种系统(大气、生态、地质、气候、土壤、热量)；水资源研究(淡水、污水处理、灌溉、净化、污染和再利用)；水资源管理(水坝、节水、发电、引水、现代农业、雨水收集)；水与社会、经济的互动(价值观、城市、体育、信仰、治水、航海、交通、运河、起源、一带一路、国界、迁徙、战争)；水与文化(艺术、语言、风俗、音乐、茶艺、庆典、诗歌、摄影)共生。
设计跨学科课程应注意三个方面。
在了解了“什么是跨学科”之后，“如何设计一门好的跨学科课程”的问题就摆在了我们面前。根据跨学科概念的几个要素，我认为应该重点关注以下三个方面:
1.注重真实情境中真实问题的研究和解决。
真实合理的情境是学习的重要组成部分。在情境中解决真实问题可以帮助学生明确学习目标，从而提高学习兴趣。在跨学科课程的设计实践中，许多教师发现很难在真实的情境中发现真实的问题。基于帮助国内学校建设跨学科课程的经验，笔者在此给出几个常见的角度可供选择:
一、有效利用国家课程标准或重要知识点。课程标准呈现了各个学科下的重要能力范畴，会涉及到项目实施与运作中相关知识、技能、方法、策略的目标要求。比如开展汉语与其他学科相结合的跨学科写作课程，撰写各种主题、课题的研究报告或小论文。
二是利用网络搜索。目前很多网站都有完善的各年级、各学科的项目介绍，可以激发灵感，形成自己的跨学科研究课题。比如研究水果电池，太阳能应用，3D打印，Arduino，传感器和物联网。
三是接触人们的日常工作。跨学科学习的核心目标是解决日常生活中最实际的问题，所以我们应该着眼于校园外的社会环境，找出人们在各行各业中遇到的实际问题并给出解决方案。比如桥梁的设计和建造，能源的生产和使用等问题。
四是结合地方或全国性事件。跨学科项目学习要培养学生关注国家大事、城市大事和身边大事。例如，如何更好地向北京居民宣传南水北调工程，从而影响他们的节水行为？如何实现校园垃圾分类回收？
第五，结合服务社区的理念，我们调查了一些非营利组织、公司、政府和大学，从他们当前的需求中寻找跨学科项目的灵感。比如，思考如何从身边人的健康问题中发现并引导人们健康的生活方式。
第六，充分调动其他可用资源。比如又起雾了。我父亲今天在西直门桥上开车时头晕。我们学校一半的学生戴眼镜。科学家发现引力波，等等。这些真实事件可以提炼出非常好的研究课题作为课程课题。
2.内容要注意学科的核心概念和学科之间的大概念。
如果学科不扎实，就谈不上跨学科。学科之所以自成体系，是因为它有完整的知识结构和研究方法，这是完成跨学科的基础。所以，即使是跨学科的课程，学科中涉及的核心概念和研究方法也必须严谨，经得起推敲。
对于跨学科的课程，除了准确的学科内容和真实的选题外，还应该有跨学科的理念支撑。随着STEM教育的兴起，“大概念”一词进入公众视野，是指可以用来解释和预测大范围自然现象的概念。在《科学教育的原理与概念》一书中，文哈伦明确提出了14的科学教育概念。比如“科学的应用往往会对伦理、社会、经济、政治产生影响”就是一个很大的概念。相应的，我们也很容易找到在美国初高中学习寻找替代能源、医学发展与立法的关系、社会伦理等研究课题的学生。
3.设计应注重学生高阶思维能力的培养
Ivani、Teska、Ya、Clark等人在《跨学科学习:过程与结果》中提出，跨学科学习可以帮助学生强化高阶思维技能，也有助于学生在不同学科之间建立更完善的知识体系和更有意义的研究。所谓高阶思维，是指发生在更高认知层次上的心智活动或认知能力，表现为将教学目标分类为分析、综合、评价、创造。
布鲁姆的教育目标分类理论(1956)及其修订版(2001)对高阶思维进行了阐述，这是很多老师都很熟悉的，但难点在于如何将理论运用到实践中。由于篇幅有限，笔者将在以下典型案例中给出一种美国教师经常使用的方式，帮助教师探索培养学生高阶思维能力的问题，即跨学科课程问题的设置。
从三个典型案例看跨学科课程的设计与教学
第一课观察:“我是一个努力工作的人”
这是一门针对高年级小学生的视觉艺术语文课程，也就是语文与美术的整合课程，三节课180分钟完成。我们只看它的教学目标:
●学生要学会分析让·弗朗索瓦·米勒的名画《扶锄的人》；
●学生学习画家如何用线条和空间强调主题；
●学生将讨论如何理解油画，以及如何利用视觉证据来证明自己的观点。
●学生对画中人物进行情感揣测，并写一首小诗表达自己的观点；
●学生通过画一个努力工作的家庭成员来证明他们已经理解如何使用线条和空间来强调主题。
从这个教学目标可以看出，有历史、美术知识与创作、讨论、诗歌写作、德育等元素。很多老师都很好奇这些内容是如何有机融合的。再来看这种艺术与其他学科的融合模式(见图1)，我觉得大家一定有所收获。
？在这节课中，学生要了解艺术史的内容，不仅要学会从当时的社会、宗教、物质、事件来分析著名作品《扶锄人》，还要了解艺术家的生平和作品的特点。学生学习美学，练习美术基本功，通过观察画家对空间和线条的把握，学习如何用线条和空间来强调主题；学生还需要猜测画中人物的内心感受和情绪，但这种猜测要建立在丰富的细节上，包括画的年份、画的主题、画中的矛盾冲突、画中现实与现实的对比等。学生要以细节为论据，证明自己对画中人的情感揣测，并与他人分享、讨论甚至辩论，这是分析、评价、综合，彰显学生高阶思维能力的培养；在充分理解的基础上，学生要写一首小诗来描述画中的人物；最后，通过让学生为一个辛勤工作的家庭成员画一幅画，将创作和道德教育巧妙地融合在一起。这门课程非常经典，它告诉我们，通过教师的有效合作，传统课程也可以提升为跨学科课程。
第二课观察:桥上的悬臂
这是一门5-6年级混龄教学的STEM课程，取自校桥项目课程。本课需要3个课时才能完成。我们用布鲁姆的教学目标分类理论来分析该课程中教师预设的所有问题都属于哪个层次。
塔吊的结构为什么能吊起重物？(理解)
●提重物有最大重量限制吗？(应用程序)
●吊臂的远端和近端能更好的吊起重物吗？为什么？(应用程序)
●用你自己的话说悬臂是什么？通过与塔吊对比，寻找什么是横梁，固定点在哪里。(理解)
塔式起重机的结构原理是什么？(应用程序)
塔式起重机的原理和杠杆有什么异同？(分析)
给出一些悬臂结构的图片，让学生识别。(应用程序)
●进一步思考悬臂结构在生活中应用的地方，并加以阐述。(应用程序)
●思考为什么塔吊的吊臂上有那么多三角形？起到什么作用？(分析)
●吸管之间有哪些连接方式？(分析和创造)
●吸管哪个部位受力最大？如何分散力量？(分析)
●秸秆搭建的悬臂结构受什么力？(应用程序)
●参考现实生活中的例子，除了应力，悬臂还会受到哪些方面的扰动？(应用和分析)
如何克服这些全方位的干扰？(评估和创建)
●悬臂结构会下垂吗？(分析)
●下垂度好还是小？(分析)
●下垂是否有利于整体结构稳定？(评估)
你们组是怎么分的？每个人的责任是什么？(应用程序)
●你们组的悬臂包括哪些结构元素？(应用程序)
●实验中有哪些问题？怎么解决？(分析、综合和评估)
●如何尽量少用吸管节省材料？(评估和创建)
●你图纸上的方案可行吗？(分析和综合)
●施工过程中是否应该持续检测承载力？(应用程序)
●施工中有哪些变化和调整？(分析和综合)
一定要记得记录下你们组在这个过程中遇到的问题。(记忆和理解)
●遇到问题后你是怎么解决的？说说流程？(应用程序)
你从其他小组的结构中学到了什么？(评估)
●哪些群体结构好？是什么让悬臂承受更大的重量？更小？(评估)
●你认为哪组设计最好？为什么？(综合和评估)
你认为一段时间后你的结构会保持完整吗？(评估)
●下次你会对悬臂结构做什么改动？试着用文字来解释。(综合和评估)
从预设的题目中，我们可以看到大量训练高阶思维能力(分析、综合、评价、创造)的问题，这些问题是传统解题方法难以获得的。最重要的是，老师在设计课程的时候要思考如何设置问题，而不是结束之后再去思考。这个教训同样经典。它告诉我们如何提出高质量的问题，也告诉我们一门好的课程需要成为学校课程的一部分，才有长久的生命力。
第三课观察:基于项目的学习课程
以北京市广渠门中学的项目式学习课程“如何更好地宣传南水北调工程，进而影响市民的节水行为”为例，通过该项目课程的学习和推广，学生深入了解南水北调工程的科学知识(北京市水资源的动态统计、北京市地理和人口对水资源的影响、输水过程中的三态变化、水的指标与净化、通讯装置、动能、势能转换、控制实验设计等)。)、工程知识(三线工程施工难点、泵站抽水、地下涵洞供水、倒虹吸结构等。)，以及社会调研(移民搬迁，人们对工程的认识)在调研过程中，同学们发现很多北京市民对这样一个利国利民的工程知之甚少，于是同学们把最终的视角定在了针对不同目标群体宣传推广家庭节水方法上，并制作了微信微信官方账号南水北调工程与北京(微信号:nsbdybj)，取得了不错的效果。
在接下来的课程设计中，老师会逐步引导学生，尝试设计改造方案和预算，说服学校领导，争取资金真实地、实验性地改造部分学校设施以节约用水，将节水方法推广到学校各个年级，达到节约用水的目的。本课程让学生参与到研究过程中，最大限度地提高参与度，通过对比实验和证据提高思维能力，为学生创造分享思想的机会，利用各种方法和工具呈现数据，口头介绍，通过互联网传播。课程打破学科界限，将分析思维运用到项目研究中，让学生从更高的视角综合信息、建立联系、得出结论，鼓励学生分析历史和时事，培养学生研究、写作和展示的意愿。
这种基于项目的学习课程不仅阐释了“科学的应用往往会对伦理、社会、经济和政治产生影响”的大概念，还提升了学生的核心素养，让学生文理兼得，全面发展。
学校实施跨学科课程的路径建议。
任何类型的校本课程在学校的实施，本质上都是对学生学习时间的重新分配，更何况跨学科课程本身的R&D和设计的技术含量很高，对教学人员来说是极大的挑战。实施跨学科课程在教师发展、课程体系建设和学生时间分配等方面存在诸多困难。因此，在本文的最后，笔者就如何在学校实施跨学科课程问题给出了几点建议，这也是国内很多学校近年来在探索过程中所获得的经验，与读者分享。
1.更新教师观念，深化跨学科合作，提高跨学科能力是当务之急。
跨学科课程的实施需要深化不同学科教师之间的合作。现在很多学校老师都是按年级组工作，但这并不意味着跨学科的融合，仍然是上面说的“水果沙拉”。我们需要促进不同学科的教师以多种形式合作设计课程，让教师在设计课程中发展和提高，构建教师专业发展共同体。面对全新的理念，教师保持空杯心态，把精力投入到科研合作中，是非常重要的。
跨学科课程需要创造性地实施。一方面可以对现有的学科课程进行升级改造。这是本文第一课给出的启示。老师可以从国家课程的内容入手，逐步演变到选修课的主题设计。另一方面可以消化吸收国外成熟的课程，进行新的创造。
2.融入学校课程体系是跨学科课程顺利实施的基本保证。
学校的课程体系给跨学科的综合课程留有一席之地是非常重要的。一般来说，有以下几种方式可供选择:学校可以将跨学科课程纳入校本课程，以北京市为例，按照《北京市实施义务教育课程实验方案课程方案(修订)》的要求，综合利用规定的10%课时实施；学校也可以利用每天“三点半”的时间，实施跨学科课程；学校可以与专业机构合作，在寒暑假开展跨学科的研学旅行课程；学校可以在学生社团中开展跨学科课程。
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