基于跨學(xué)科素養(yǎng)培育的青少年科學(xué)教育*

周建中 萬立榮 張 鑫

1.中國福利會少年宮

2.上海市師資培訓(xùn)中心

《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確要求：各門課程用于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的時間不能少于總課時的10%。這表明國家高度重視跨學(xué)科素養(yǎng)在人才培養(yǎng)和課程建設(shè)中的重要作用?？鐚W(xué)科素養(yǎng)又稱通用核心素養(yǎng)或橫向素養(yǎng)，是具有跨學(xué)科、通用性質(zhì)的核心素養(yǎng)[1]?？茖W(xué)教育是將科學(xué)的理念、方法、思想和精神內(nèi)化為受教育者的信念和行為的教育過程，使科學(xué)態(tài)度與每一位公民的生活聯(lián)系在一起，使科學(xué)精神與人文精神在現(xiàn)代文明中相互輝映[2]。針對科學(xué)教育具有學(xué)科融合的特點(diǎn)，以及在育人方面的重要價值，指向跨學(xué)科素養(yǎng)培育的科學(xué)教育，對培養(yǎng)青少年成為全面發(fā)展的人起到了促進(jìn)作用。

1 研究背景

1.1 《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中所蘊(yùn)含的跨學(xué)科素養(yǎng)培育

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（2016）》總體框架中，從文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面確定了六大核心素養(yǎng)十八個素養(yǎng)點(diǎn)。在這個框架里，既有領(lǐng)域相關(guān)的素養(yǎng)，也有跨學(xué)科的素養(yǎng)?？v觀其整體闡述，主要是跨學(xué)科的素養(yǎng)。其中，與科學(xué)教育密切相關(guān)的跨學(xué)科素養(yǎng)要素包括：（1）理性思維，即對事實(shí)的尊重，對真知有追求的態(tài)度，樂于實(shí)證的意識；邏輯清楚，能夠運(yùn)用科學(xué)的思維和方法去認(rèn)識事物、探索問題、指導(dǎo)實(shí)踐活動等[3]。（2）批判質(zhì)疑，即具有提出問題的能力，能夠獨(dú)立思考和作出判斷；思維縝密，能夠辯證客觀地分析問題、做出取舍等。（3）勇于探究，就是要有好奇心、求知欲；能勇于嘗試，主動尋求解決問題的方法；具有堅持不懈的探索精神等。（4）解決問題，即善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，對解決問題有積極性；能夠根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r選擇制定合適的解決方案；具有應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)變能力等。（5）技術(shù)應(yīng)用，即理解技術(shù)與社會發(fā)展、人類文明之間的關(guān)系，對技術(shù)有學(xué)習(xí)的愿望、掌握的愿望、運(yùn)用的愿望；具有工程設(shè)計思維，能將創(chuàng)意進(jìn)行物化或優(yōu)化現(xiàn)有物品等。

1.2 《課程標(biāo)準(zhǔn)》中所蘊(yùn)含的跨學(xué)科素養(yǎng)培育

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017、2022年版）》中要求：倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，結(jié)合相關(guān)知識在日常生活和社會生產(chǎn)中的應(yīng)用案例，開展科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境（STSE）教育；知道跨學(xué)科（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等）解決實(shí)際問題的方法，并嘗試解決問題；設(shè)立跨學(xué)科學(xué)習(xí)主題，加強(qiáng)學(xué)科間聯(lián)系，促進(jìn)課程綜合化實(shí)施?！吨行W(xué)綜合實(shí)踐活動課程指導(dǎo)綱要（2017年版）》在總目標(biāo)中提到：學(xué)生在各自真實(shí)的生活中，在參與社會的活動中，在感知自然的過程中，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，逐步形成了對問題處理、綜合認(rèn)識、價值認(rèn)同、價值領(lǐng)悟、創(chuàng)意物化等方面的意識能力。以上的STSE、價值體認(rèn)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、問題解決、創(chuàng)意物化等均為跨學(xué)科素養(yǎng)的重要元素。

1.3 《雙減意見》中所蘊(yùn)含的跨學(xué)科素養(yǎng)培育

《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見（2022）》（簡稱“雙減意見”），旨在解決當(dāng)前學(xué)生負(fù)擔(dān)過重、壓力過大、焦慮情緒過重的現(xiàn)狀；徹底摒棄“只要分?jǐn)?shù)”“只要升學(xué)”“只要畢業(yè)率”“只要就業(yè)率”的教育質(zhì)量觀；建立每一位學(xué)生主動、自由、全面的教育發(fā)展體系；倡導(dǎo)立德樹人，五育并舉，讓每個學(xué)生都能愛學(xué)、樂學(xué)、善學(xué)，學(xué)有所成；以學(xué)生是否在教育和學(xué)習(xí)中“獲得感、幸福感、安全感更充分、更有保障、更可持續(xù)”作為評價的基礎(chǔ)[4]。上述“雙減意見”的要義明確：我們教育培養(yǎng)的不只是唯學(xué)科知識、唯應(yīng)試能力的學(xué)生，更要注重培養(yǎng)核心素養(yǎng)、綜合素養(yǎng)、跨學(xué)科素養(yǎng)的人才?！半p減意見”所包含的跨學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，為科學(xué)教育實(shí)踐活動的設(shè)計和實(shí)踐提供了依據(jù)和支撐。

2 溯源與內(nèi)涵

青少年跨學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)越來越受到教育界和科普界的關(guān)注，尤其是新課程方案中要求：包括科學(xué)在內(nèi)的每門課程都要設(shè)計不少于10%課時的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，更是將跨學(xué)科作為教學(xué)和實(shí)踐的關(guān)鍵詞。那么跨學(xué)素養(yǎng)的要義何在？什么是基于科學(xué)教育的跨學(xué)科素養(yǎng)？素養(yǎng)、中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)、學(xué)科核心素養(yǎng)與跨學(xué)科素養(yǎng)之間的關(guān)系為何？需要進(jìn)一步闡釋與厘清。

2.1 素養(yǎng)與核心素養(yǎng)、中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的關(guān)系

“素養(yǎng)”理念形成的三個歷史階段，第一階段，素養(yǎng)，也就是技能；第二階段，素養(yǎng)，也就是在學(xué)校里傳授的知識和技能；第三階段，素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)知識的社會建構(gòu)過程，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者既有經(jīng)驗(yàn)和背景知識等，也就是社會文化的創(chuàng)造[5]。目前，人們對素養(yǎng)的內(nèi)涵，即素養(yǎng)包括知識、技能、情意等要素，已達(dá)成基本共識。

“核心素養(yǎng)”是進(jìn)入21世紀(jì)后逐漸被教育領(lǐng)域所重視的概念?；诮K身學(xué)習(xí)的社會需求，聯(lián)合國教科文組織提出了“學(xué)會求知、學(xué)會做事、學(xué)會與人相處、學(xué)會自我實(shí)現(xiàn)、學(xué)會改變”的“五大素養(yǎng)”，在培養(yǎng)“21世紀(jì)能力”時，必須重視四個維度——知識、技能、人性、元學(xué)習(xí)，以及與知識同其他三個維度的關(guān)聯(lián)。因此，學(xué)校課程必須從“知識本位”的課程設(shè)計轉(zhuǎn)向“素養(yǎng)本位”的課程設(shè)計，借以培養(yǎng)學(xué)生的“全球素養(yǎng)”“環(huán)境素養(yǎng)”“信息素養(yǎng)”“數(shù)字素養(yǎng)”“系統(tǒng)思維”“設(shè)計思維”等[6]。

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》明確指出：核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的必備品格和關(guān)鍵能力，以培養(yǎng)全面發(fā)展的人為指向，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面，如圖1所示，共六大類核心素養(yǎng)。每類核心素養(yǎng)中又包含三個素養(yǎng)點(diǎn)，如“科學(xué)精神”中的理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究；“責(zé)任擔(dān)當(dāng)”包括社會責(zé)任、國家認(rèn)同以及國際理解等[7]。這些素養(yǎng)點(diǎn)以培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的人為目標(biāo)，具有綜合性、系統(tǒng)性和跨學(xué)科性的特點(diǎn)。

2.2 中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)與學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系

現(xiàn)在的學(xué)校教育主要是分學(xué)科教學(xué)，學(xué)生在學(xué)校參加各類學(xué)科的學(xué)習(xí)，如語文、數(shù)學(xué)、英語、物理、化學(xué)、生物、歷史等，那么，各學(xué)科的學(xué)習(xí)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生哪些核心素養(yǎng)呢？如果各個學(xué)科的老師還停留在知識技能的傳授上，那么學(xué)生的核心素養(yǎng)將如何得到培養(yǎng)？有研究者認(rèn)為：核心素養(yǎng)是作為新時代新人形象的“藍(lán)本”，各學(xué)科作為支撐這一藍(lán)本的“構(gòu)件”，它們各自具有固有的本質(zhì)特征、基本概念和技能，以及各自學(xué)科所體現(xiàn)的認(rèn)知、思維和表象[8]。因此，“核心素養(yǎng)”與“學(xué)科素養(yǎng)”之間的關(guān)系并不是相關(guān)條目間的簡單對應(yīng)關(guān)系?！昂诵乃仞B(yǎng)”的養(yǎng)成，不是將幾種要素機(jī)械疊加，而是學(xué)習(xí)者在真實(shí)的情境中綜合解決問題能力的表現(xiàn)。《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中提出了各學(xué)科的核心素養(yǎng)，以科學(xué)、生物、物理、化學(xué)學(xué)科為例，如表1所示。

從表1可知，科學(xué)、生物、物理、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之間存在重疊交叉，都有“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”“態(tài)度責(zé)任”等核心素養(yǎng)。“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”與“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”中“科學(xué)精神”下的“理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究”三個素養(yǎng)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)?！皯B(tài)度責(zé)任”與“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”中“責(zé)任擔(dān)當(dāng)”下的“社會責(zé)任”素養(yǎng)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。根據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)的親疏關(guān)系，可以把這些學(xué)科歸入科學(xué)類的學(xué)科群中。從孤立的單科到學(xué)科群內(nèi)的跨學(xué)科，能夠?yàn)槁鋵?shí)核心素養(yǎng)找到可行的路徑。指向素養(yǎng)培養(yǎng)的學(xué)習(xí)往往是從現(xiàn)實(shí)世界中的“真”問題開始探究，探究過程中可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題、假設(shè)設(shè)計、信息處理、實(shí)踐反思的能力、增加人文素養(yǎng)和科學(xué)精神等。但對“真”問題的探究往往很難局限于某一學(xué)科，現(xiàn)行學(xué)科的細(xì)致分類會割裂知識間的天然聯(lián)系，使得學(xué)習(xí)中只能討論理想狀態(tài)的問題，各學(xué)科的知識運(yùn)用都是簡化或虛擬的情境。當(dāng)教師和學(xué)生一起來探究“真”的問題時，就會發(fā)現(xiàn)，提出問題的可能是物理學(xué)科，然而在探究的過程中，會涉及到其他學(xué)科的內(nèi)容，比如化學(xué)、生物、地理等學(xué)科。因此，核心素養(yǎng)落地中小學(xué)教學(xué)，需要打破嚴(yán)格的學(xué)科界限。

2.3 跨學(xué)科素養(yǎng)與中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)、學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系

中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)中的各個點(diǎn)，很難對應(yīng)某一門學(xué)科，體現(xiàn)的是跨學(xué)科的特點(diǎn)。在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的大背景下，跨學(xué)科學(xué)習(xí)也在近幾年逐漸成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)，那么跨學(xué)科只是把多學(xué)科的知識融合在一起進(jìn)行教學(xué)嗎？有學(xué)者認(rèn)為：跨學(xué)科、多學(xué)科、超學(xué)科之間的相互關(guān)系應(yīng)如圖2所示。

圖2顯示了多學(xué)科、跨學(xué)科、超學(xué)科中學(xué)科的整合程度。多學(xué)科中的學(xué)科邊界較為清晰；跨學(xué)科處于整合的中間水平，強(qiáng)調(diào)學(xué)科邊界的軟化和學(xué)科間的相互勾連；超學(xué)科是指在學(xué)科邊界共同交疊的地帶發(fā)展新的解釋性系統(tǒng)。所以，跨學(xué)科并不是簡單地把幾個學(xué)科的知識拼湊在一起，而是在解決真實(shí)問題的過程中，學(xué)科知識之間的相互融合，融合后的跨學(xué)科知識呈現(xiàn)出“你中有我、我中有你”的樣態(tài)，具體哪門學(xué)科的知識就很難說清楚。

如圖3所示，本研究按照各種素養(yǎng)之間的關(guān)系構(gòu)建的素養(yǎng)塔，底層是學(xué)科層面，包括分學(xué)科、多學(xué)科，學(xué)科核心素養(yǎng)、多學(xué)科素養(yǎng)都在這個層面上。多學(xué)科素養(yǎng)是指根據(jù)實(shí)際情況將學(xué)科核心素養(yǎng)拼湊而成的多學(xué)科素養(yǎng)，學(xué)科間的界限分明。素養(yǎng)塔的第二層是跨學(xué)科層面，與之相對應(yīng)的跨學(xué)科素養(yǎng)是融合學(xué)科邊界后的素養(yǎng)，這一層面存在著以學(xué)科群為單位的各類跨學(xué)科素養(yǎng)，例如科學(xué)類、人文類跨學(xué)科素養(yǎng)等。素養(yǎng)塔的第三層是超學(xué)科層面，對應(yīng)的是中國學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)，這個層面沒有學(xué)科之分，最接近育人目標(biāo)。

2.4 在科學(xué)教育中汲取跨學(xué)科素養(yǎng)培育要素

《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021-2035）》把青少年作為科學(xué)素養(yǎng)提升行動的第一人群；并將“激發(fā)青少年的想象力和好奇心，增強(qiáng)科學(xué)興趣和情感、創(chuàng)新意識和能力，培養(yǎng)一大批具有科學(xué)家潛質(zhì)的青少年群體，加快夯實(shí)科技強(qiáng)國建設(shè)的人才基礎(chǔ)”作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。所以科學(xué)教育的目的是培養(yǎng)青少年的科學(xué)素養(yǎng)。

“科學(xué)素養(yǎng)”是動態(tài)發(fā)展中的概念。佩拉在上世紀(jì)提出：具有科學(xué)素養(yǎng)的人能夠理解科學(xué)的本質(zhì)和基本概念，理解科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別，理解科學(xué)與人類、社會的關(guān)系，理解控制科學(xué)家工作的倫理道德[10]。《面向全體美國人的科學(xué)》提出“科學(xué)素養(yǎng)包括：對科學(xué)的重大概念和原理的了解；尊重自然和諧統(tǒng)一性；懂得科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)三者之間的相互依賴關(guān)系；認(rèn)識到科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)是人類共同的事業(yè)；運(yùn)用科學(xué)知識、思維、方法來處理個人問題和社會問題?！薄敖?jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織”指出：“科學(xué)素養(yǎng)是運(yùn)用科學(xué)知識，確定問題和作出基于實(shí)證的結(jié)論，以便通過人類活動對自然世界的改變進(jìn)行理解和作出決定的能力?！盵10-11]當(dāng)前，國內(nèi)科學(xué)教育中，將科學(xué)素養(yǎng)的要素分為：科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任[12]。以上科學(xué)素養(yǎng)的要素同樣具有跨學(xué)科性。

縱觀素養(yǎng)、核心素養(yǎng)、中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)兼具跨學(xué)科屬性，再從科學(xué)教育的角度來看：科學(xué)作為學(xué)科，它是構(gòu)成中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)藍(lán)圖的重要構(gòu)建，其培育的科學(xué)素養(yǎng)具備跨學(xué)科性，因此從科學(xué)教育中汲取跨學(xué)科素養(yǎng)成為培養(yǎng)青少年的教育目標(biāo)，理應(yīng)成為新時代科學(xué)教育、科普工作的重要內(nèi)涵?？茖W(xué)由生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科分支組成；科學(xué)與技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的相互影響日益增強(qiáng)，表現(xiàn)出學(xué)科的融合性?？茖W(xué)的本質(zhì)是對客觀世界進(jìn)行探索和改造的實(shí)踐活動，它突出了探究性?？茖W(xué)的探究實(shí)踐過程一般要經(jīng)過問題的提出、猜想與假設(shè)、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、證據(jù)的收集、分析論證、交流協(xié)作等環(huán)節(jié)，這也反映出科學(xué)教育在實(shí)踐過程中所具有的設(shè)計、協(xié)作、交流等方面的特點(diǎn)。以上的學(xué)科融合、探究、設(shè)計、協(xié)作、交流具有跨學(xué)科性，可以將其凝煉在科學(xué)教育的跨學(xué)科素養(yǎng)培育中，即為學(xué)科融合素養(yǎng)、設(shè)計素養(yǎng)、探究素養(yǎng)、協(xié)作素養(yǎng)、表達(dá)素養(yǎng)。

3 實(shí)踐策略

科學(xué)教育具有實(shí)踐性、拓展性、綜合性特征。在科學(xué)教育中倡導(dǎo)探究實(shí)踐，將科學(xué)概念通過動手動腦的實(shí)踐體驗(yàn)式活動而獲得，是科學(xué)學(xué)科課堂學(xué)習(xí)的有效延伸與提高；也是培養(yǎng)學(xué)生探究實(shí)踐能力與跨學(xué)科素養(yǎng)的重要途徑。讓科學(xué)的觀念、思想、方法深入人心，跨學(xué)科素養(yǎng)在一次次科學(xué)實(shí)踐活動中得到滋養(yǎng)和培育，需要教育工作者、科普工作者不斷尋求理念與資源支持、摸索跨學(xué)科素養(yǎng)培育的方法、引導(dǎo)學(xué)生走向深度學(xué)習(xí)、倡導(dǎo)不拘于環(huán)境與多種形式相結(jié)合的科學(xué)教育實(shí)踐。

3.1 理念與資源支持

理念支撐?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》明確提出，“堅持以人為本，推進(jìn)素質(zhì)教育是教育事業(yè)改革發(fā)展的戰(zhàn)略主題”。以人為本的教育思想，離不開和諧教育的理念。和諧一定是以人為本的，以人為本的和諧教育是歷史的必然，也是教育的屬性[13]。這與《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的要求即培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”相呼應(yīng)。其中核心素養(yǎng)各要素中主要包含了相關(guān)的跨領(lǐng)域跨學(xué)科素養(yǎng)，這對在科學(xué)教育中實(shí)施跨學(xué)科素養(yǎng)培育具有指導(dǎo)意義。同時結(jié)合“生活即教育”理念[14]（從生活中學(xué)習(xí)）、“生活科普”理念[15]（不拘環(huán)境與形式的科學(xué)教育），又為跨學(xué)科素養(yǎng)在科學(xué)教育中的培育提供了方法和形式上的借鑒。

資源支持。教育部新發(fā)布的《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中的相關(guān)學(xué)科的跨學(xué)科主題，為科學(xué)教育實(shí)踐提供了切實(shí)可行的活動內(nèi)容。如《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“生物與環(huán)境”“人與環(huán)境”“技術(shù)與工程、社會”“工程設(shè)計與物化”；《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“生物學(xué)與社會·跨學(xué)科實(shí)踐”；《義務(wù)教育物理學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“物理學(xué)與日常生活”“物理學(xué)與工程實(shí)踐”“物理學(xué)與社會發(fā)展”；《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實(shí)踐”；《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“地球之腎”“我的家在這里”……可見，這些主題或內(nèi)容，都是基于科學(xué)的跨學(xué)科拓展，也是跨學(xué)科素養(yǎng)培育的重要實(shí)施媒介。

3.2 各素養(yǎng)培育要點(diǎn)

（1）學(xué)科融合性素養(yǎng)：運(yùn)用學(xué)科融合的意識和方法解決問題的思路，即為學(xué)科融合素養(yǎng)。學(xué)科融合素養(yǎng)的培養(yǎng)，可以直接借助課標(biāo)和教材中有關(guān)跨學(xué)科的主題和內(nèi)容設(shè)計進(jìn)行；也可以將教材中的學(xué)科內(nèi)容主動設(shè)計成學(xué)科融合主題進(jìn)行指導(dǎo)[16]；也可以就某一主題，運(yùn)用不同學(xué)科的知識原理進(jìn)行解釋、表達(dá)、實(shí)踐等。

（2）探究素養(yǎng)：科學(xué)教育的關(guān)鍵是探究實(shí)踐，因此探究素養(yǎng)的培育可以指導(dǎo)學(xué)生在一系列拓展觀察、調(diào)查、實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行。教學(xué)和科普指導(dǎo)中，運(yùn)用“5E”指導(dǎo)法[17]進(jìn)行探究素養(yǎng)培育。

（3）設(shè)計素養(yǎng)：設(shè)計是在高階思維上建立想象與創(chuàng)造。如何統(tǒng)整科學(xué)與工程學(xué)，較好地培育學(xué)生設(shè)計素養(yǎng)，成為科學(xué)教育中培養(yǎng)跨學(xué)科素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，所以在科學(xué)實(shí)踐活動中，教師要創(chuàng)設(shè)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計的空間，按照“我的設(shè)計要素”[18]（我準(zhǔn)備找的材料，我設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置圖，我設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方案等）進(jìn)行指導(dǎo)。

（4）協(xié)作素養(yǎng)：科學(xué)實(shí)踐活動具有協(xié)作性，強(qiáng)調(diào)在群策群力中互相幫助、互相啟發(fā)，進(jìn)行群體性知識建構(gòu)?？茖W(xué)探究的問題往往產(chǎn)生于真實(shí)情境中，解決真實(shí)任務(wù)離不開同學(xué)、老師、專家等的協(xié)作[19]。

（5）表達(dá)素養(yǎng)：基于科學(xué)學(xué)科融合性極強(qiáng)的特點(diǎn)，也就賦予了其展示、研討、答辯、發(fā)表、海報、科學(xué)表演秀等更多的表達(dá)交流形式，為培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐活動中的表達(dá)素養(yǎng)創(chuàng)造了有利條件[20]。

3.3 應(yīng)走向深度學(xué)習(xí)

跨學(xué)科素養(yǎng)要素需要融入精心設(shè)計的活動案例，更需要在科學(xué)教育活動中，激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生充分地設(shè)計、探究、合作、表達(dá)，這不但有利于學(xué)生逐步培育跨學(xué)科素養(yǎng)，同時又將這種實(shí)踐指向基于設(shè)計與探究的深度學(xué)習(xí)，進(jìn)一步促進(jìn)跨學(xué)科素養(yǎng)的培育?；谏疃葘W(xué)習(xí)能促進(jìn)跨學(xué)科素養(yǎng)的培育，因此在進(jìn)行科學(xué)教育實(shí)踐活動中可以提倡“雙設(shè)計方法”“兩次倒轉(zhuǎn)法”。

“雙設(shè)計方法”包含指向教師教的設(shè)計和指向?qū)W生學(xué)的設(shè)計。在相關(guān)的科學(xué)主題實(shí)踐中，教師設(shè)計的不同體驗(yàn)場景，設(shè)置不同層次的問題情境，旨在促使學(xué)生在充分的體驗(yàn)實(shí)踐中，真實(shí)、有效、深入地探究；學(xué)生根據(jù)收獲的科學(xué)原理進(jìn)行“我的設(shè)計”體驗(yàn)，目的是在取舍材料、構(gòu)思模型和精心策劃的過程中啟發(fā)靈感、碰撞思維、培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。雙設(shè)計的目標(biāo)是指向?qū)W生在科學(xué)實(shí)踐中的深度學(xué)習(xí)[21]，這也為培養(yǎng)設(shè)計素養(yǎng)創(chuàng)造了條件。

“兩次倒轉(zhuǎn)法”教學(xué)是直接從認(rèn)識出發(fā)而不是實(shí)踐出發(fā)，有目的地指向人類已有的認(rèn)識成果的學(xué)習(xí)，也就是“第一次倒轉(zhuǎn)”。“第二次倒轉(zhuǎn)”就是把第一次“顛倒”的過程再倒轉(zhuǎn)回去，幫助學(xué)生重現(xiàn)、體會知識的發(fā)現(xiàn)和重構(gòu)過程[22]?！皟纱蔚罐D(zhuǎn)”的目的就是讓學(xué)生處在真實(shí)情境，自主地經(jīng)歷探究的整個過程，從而逐步培養(yǎng)探究素養(yǎng)。

3.4 不拘于實(shí)踐環(huán)境

教育應(yīng)是生活本身。教育必須與學(xué)生現(xiàn)有的生活有機(jī)融合，因?yàn)橐磺惺挛锏拇嬖诙际侨伺c環(huán)境相互作用而產(chǎn)生的，人不能脫離現(xiàn)實(shí)環(huán)境，學(xué)校也不能脫離現(xiàn)實(shí)生活[23]。教學(xué)空間不能僅限于教室、實(shí)驗(yàn)室等固定場所，可以走向更加開放的生活和自然空間，這是由科學(xué)學(xué)科與自然界千絲萬縷的聯(lián)系所決定的，即觀察科學(xué)現(xiàn)象、選擇實(shí)驗(yàn)對象、探尋科學(xué)原理都離不開大自然；也是由科學(xué)實(shí)踐的主體（學(xué)生）與生俱有的好奇心和對周圍世界求知欲的心理特征所決定的[24]。

因此，科學(xué)教育實(shí)踐的指導(dǎo)與組織要兼顧科學(xué)學(xué)科、兒童心理、自然生活三要素，進(jìn)行跨學(xué)科內(nèi)涵的自然滲透。將科學(xué)概念、科學(xué)方法、科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)思想等鑲嵌在孩子們喜聞樂見的科學(xué)主題中[25]，創(chuàng)設(shè)多樣的實(shí)踐環(huán)境，課內(nèi)課外利用生活中的素材，探究生活中的問題，進(jìn)行生活中的實(shí)踐。通過課堂內(nèi)外的自然切換，科學(xué)主題與自然環(huán)境、社會環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，教學(xué)氛圍的精心營造，在學(xué)校、自然、生活、社會等環(huán)境中實(shí)現(xiàn)科學(xué)實(shí)踐活動，不僅可以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)活動的興趣，培養(yǎng)其主動探究的能力，而且可以提升課程的實(shí)用性、趣味性和跨學(xué)科性的宗旨[26]。上述的各種環(huán)境，為科學(xué)實(shí)踐與其他學(xué)科的自然結(jié)合，為跨學(xué)科素養(yǎng)（學(xué)科融合素養(yǎng)、交流素養(yǎng)、協(xié)作素養(yǎng)）培育創(chuàng)設(shè)了學(xué)習(xí)與實(shí)踐的空間。

3.5 多種形式的結(jié)合

生活科普提倡“觀生活中的現(xiàn)象，用生活中的材料，探生活中的科學(xué)，在實(shí)驗(yàn)室之外也可以進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐，使科學(xué)的思維和方法在現(xiàn)實(shí)的問題情境中得到普及，培養(yǎng)科學(xué)的情感和態(tài)度”[27]。它期待創(chuàng)造這樣的空間，在這個空間里，孩子們可以釋放快樂、童心、興趣和思想。生活科普的六種實(shí)踐形式：生活實(shí)驗(yàn)、科學(xué)對話、科學(xué)游記、科學(xué)童話、科學(xué)情景劇、自然筆記，即可作為科學(xué)教育活動的實(shí)踐形式[28]，同樣也可以作為跨學(xué)科素養(yǎng)培育的有效載體。

基于跨學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的科學(xué)教育應(yīng)倡導(dǎo)多元的指導(dǎo)形式，針對采用較為單一的教學(xué)與實(shí)踐方式的特定場所（如傳統(tǒng)教室、實(shí)驗(yàn)室等）進(jìn)行生活化的拓展。如把一般性的課堂交流設(shè)計成“兩小孩辯日”式的有質(zhì)量、有內(nèi)涵的科學(xué)對話式教學(xué)（科學(xué)與語文的融合）；如在真實(shí)的自然情境中，學(xué)習(xí)者在旅行中伴隨觀察、記錄、理解的思維變化，逐步實(shí)現(xiàn)的科學(xué)游記教學(xué)（科學(xué)與人文的融合）、自然筆記教學(xué)（科學(xué)與美術(shù)的融合）；如將科普童話（科學(xué)與語文的融合）與教材相結(jié)合，利用故事先做鋪墊，激發(fā)學(xué)生學(xué)科學(xué)的興趣；如指導(dǎo)學(xué)生編排科學(xué)情景劇（科學(xué)與戲劇的融合），讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)和原理巧妙地融入情景戲劇表演中，孩子們在這種時空轉(zhuǎn)換和角色體驗(yàn)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，收獲的科學(xué)概念也是最深刻的[29-30]。這種多形式組合、多學(xué)科融合的科學(xué)教育活動，為基于科學(xué)的深度學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件，也更有利于學(xué)生在探究實(shí)踐、發(fā)現(xiàn)設(shè)計、表達(dá)交流中培養(yǎng)跨學(xué)科素養(yǎng)。

4 結(jié)語

科學(xué)教育從研究性學(xué)習(xí)，到STEM教育、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，再到形式多樣的實(shí)踐體驗(yàn)，其要義就是學(xué)生在真實(shí)的問題情境中，好奇心得以激發(fā)，探究欲望、探究實(shí)踐得以實(shí)現(xiàn)，并在實(shí)踐的過程中通過猜想、設(shè)計、探究、反思、合作、交流等一系列活動，收獲科學(xué)觀念、科學(xué)方法、科學(xué)思想、科學(xué)精神，而這其中更多的是汲取與人全面發(fā)展、終身發(fā)展密切相關(guān)的跨學(xué)科素養(yǎng)。本研究從素養(yǎng)、核心素養(yǎng)、中國學(xué)生核心素養(yǎng)、跨學(xué)科素養(yǎng)的內(nèi)在關(guān)系出發(fā)，結(jié)合科學(xué)與其他學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐與思考，倡導(dǎo)學(xué)科融合素養(yǎng)、設(shè)計素養(yǎng)、表達(dá)素養(yǎng)、探究素養(yǎng)、協(xié)作素養(yǎng)等跨學(xué)科素養(yǎng)在科學(xué)教育中的培育，期望通過本研究成果為教育同行提供參考與借鑒。這項(xiàng)研究還有不斷完善和提升的空間，特別是基于跨學(xué)科素養(yǎng)的評價體系如何設(shè)計、不同學(xué)科教師之間如何促進(jìn)跨學(xué)科式協(xié)同教學(xué)等，都需要繼續(xù)深入研究。