科学教育加法视域下跨学科融合的实践研究

一、引言

科学教育加法理念其核心是在保留科学学科核心知识与方法的基础上，“加” 入其他学科的元素、思维与能力要求，实现科学教育的综合化、系统化发展。跨学科融合作为科学教育加法的关键实现方式，通过将科学学科与数学、工程、技术、人文等学科有机结合，让学生跳出单一学科的局限，从多角度理解科学本质、运用科学知识。深入研究科学教育加法视域下跨学科融合的实践，对推动科学教育高质量发展、培养符合时代需求的科学人才具有重要意义。

二、跨学科融合对科学教育加法的价值支撑

跨学科融合助力学生构建系统的知识体系，夯实科学教育加法的知识基础。传统科学教育中，学生所学的知识多呈碎片化、孤立化状态，难以形成对科学知识的整体认知。跨学科融合通过建立科学学科与其他学科知识的关联，让学生在学习过程中发现知识间的内在联系，构建结构化、系统化的知识网络。科学教育加法的核心目标之一是培养学生综合运用知识解决复杂问题的能力，而跨学科融合为这种能力的培养提供了有效途径。在跨学科学习过程中，学生需要整合多学科的知识与方法，分析问题、设计方案、解决问题，这一过程能够有效锻炼学生的创新思维、逻辑思维、实践能力与协作能力。这些综合能力的提升，正是科学教育加法所倡导的能力培养方向，能够让学生更好地适应未来社会对人才的需求。

三、科学教育加法视域下跨学科融合的实践路径

“科学教育加法”旨在通过盘活社会资源、拓展教学边界、创新教学方式，做厚、做宽、做活科学教育，提升学生科学素养和创新能力。而跨学科融合正是实现这一目标的核心抓手。

（一）路径一：课程内容的重构与开发

1. 开发跨学科主题/项目课程。

实践示例：主题“设计与建造一座生态桥模型”：融合科学（结构力学、生态系统）、技术（3D 建模、激光切割）、工程（设计、迭代、测试）、数学（测量、计算、比例）、艺术（美学设计）乃至语文（撰写设计报告、演讲展示）。主题“校园微气候调查”：融合地理（气候类型）、物理（温度、湿度传感器原理）、数学（数据统计与分析）、生物（植物对气候的影响）、信息技术（数据可视化呈现）。

2. 基于国家课程标准的“嵌入式”融合

在不打破现有学科体系的前提下，在各学科教学中主动寻找融合点。实践示例：语文课学习《宇宙的未来》，可引入天文学知识和科学史，探讨科学研究的方法与精神。数学课学习统计，可引入社会科学的问卷调查，分析身边的真实问题（如“学生睡眠时间与学习效率的关系”）。美术课学习色彩与构图，可引入物理的光谱知识，或为科学实验报告设计信息图。

（二）路径二：教学与学习方式的变革

1. 项目式学习：这是实现跨学科融合最主要的教学组织形式。学生以小组形式，经历提出问题-规划方案-探究实践-制作作品-展示交流-评价反思的完整流程。

2. 探究式学习：强调通过实验、观察、调查等方式主动获取知识，而非被动接受。科学方法的训练是核心。

3. 设计思维：引导学生以人为本，通过共情、定义、构思、原型、测试等步骤，解决真实问题，完美融合技术与人文。

（三）路径三：资源整合与场域拓展（“加法”的关键体现）

1. 盘活校内资源：

建立跨学科功能教室：如创客空间、STEAM 实验室、科学探究室，配备必要的工具、材料和数字制造设备（3D 打印机、激光切割机等）。

成立教师协作共同体：打破学科教研组壁垒，建立跨学科备课组，共同设计课程、协同授课。

2. 引入社会资源（做“加法”的核心）：

“请进来”：邀请科学家、工程师、艺术家、程序员等各行各业的专家进入校园，开展讲座、工作坊或担任项目导师。

“走出去”：与科技馆、博物馆、高校实验室、科研院所、高新技术企业建立合作关系，开展研学实践活动，将课堂延伸到社会。

利用线上资源：利用国家中小学智慧教育平台、中国数字科技馆等优质线上资源，虚拟仿真实验等，拓展学习边界。

（四）路径四：评价体系的革新跨学科学习成果是多元的，评价也必须多元。

1. 过程性评价：关注学生在项目中的参与度、协作精神、探究深度、迭代改进的过程。可通过观察记录、学习日志、团队讨论等方式进行。

2. 表现性评价：以最终的作品（模型、程序、报告、艺术创作、演讲等）为核心评价依据，评估其创新性、技术实现度、功能完整性和美学价值。

3. 多元主体评价：结合教师评价、学生自评、小组互评，甚至引入校外专家、家长的评价。

在“科学教育加法”的视域下，跨学科融合的实践路径可以概括为：以“真实问题”为锚点，以“项目学习”为主轴，以“资源加法”为动能，以“教师协作”为关键，以“多元评价”为导向，最终构建一个打破学科壁垒、连接真实世界、赋能学生成长的 “大科学教育”生态体系。

四、科学教育加法视域下跨学科融合实践的问题及优化方向

尽管跨学科融合为科学教育加法提供了重要支撑，但在实际实践过程中，仍存在一些问题，影响了跨学科融合的效果与科学教育加法的落地。首先，教师跨学科素养不足，难以有效推进融合实践。部分科学教师对其他学科知识的掌握不够深入，缺乏跨学科教学设计与实施的能力，导致在跨学科教学中只能简单叠加学科内容，无法实现知识、方法与思维的深度融合。其次，跨学科课程资源匮乏，整合难度较大。目前适合科学教育加法视域的跨学科课程资源较少，教师需要花费大量时间自行筛选、整合资源，且资源质量参差不齐，难以形成系统的跨学科课程体系。最后，跨学科评价体系缺失，无法科学衡量融合效果。传统的学科评价方式侧重单一学科知识的考查，无法全面评价学生在跨学科学习中的知识应用能力、思维发展与素养提升，导致跨学科融合的效果缺乏有效的反馈与改进依据。

针对上述问题，需从以下几个方面进行优化。第一，加强教师跨学科培训，提升教师融合能力。学校应组织科学教师参与跨学科专题培训，邀请多学科专家开展讲座，分享跨学科教学的理念与方法；同时，搭建教师协作平台，鼓励科学教师与其他学科教师开展教研合作，共同设计跨学科教学方案，在交流与实践中提升教师的跨学科素养与教学能力。第二，加大跨学科课程资源开发力度，构建系统化资源库。教育部门可组织专业团队，围绕科学教育加法的目标，开发符合不同学段学生认知水平的跨学科课程资源，包括教材、教案、课件、实验手册等；学校也可结合本地特色与学校优势，开发本土化的跨学科资源，如结合当地生态环境、科技企业等资源，设计具有地域特色的跨学科学习内容，为教师开展实践提供充足支持。

五、结束语

科学教育加法视域下的跨学科融合，是推动科学教育改革、培养复合型科学人才的重要路径。通过内容整合、方法融合、活动设计三维度的实践路径，跨学科融合能够为科学教育加法提供知识、能力与素养层面的全方位支撑，帮助学生构建系统知识体系、发展综合能力、培育科学核心素养。

参考文献

[1] 王素。我国科学教育的现状与发展趋势 [J]. 教育研究，2020 (05):89-98.

[2] 张红霞。科学教育中的跨学科融合：内涵、价值与路径 [J]. 课程・教材・教法，2022 (03): 56-62.

本文是 2024 年泉州市教育教学改革专项课题 QJYKT2024-325《科学教育加法视域下“三联.五加”新路径的实践与研究》课题研究成果