跨學(xué)科學(xué)習(xí)何以發(fā)生？

[摘? ?要] 跨學(xué)科學(xué)習(xí)是新課程改革中推行的重要學(xué)習(xí)方式，探討跨學(xué)科學(xué)習(xí)的理論與實(shí)踐是當(dāng)前教育研究關(guān)注的重點(diǎn)，然而，關(guān)于跨學(xué)科學(xué)習(xí)何以發(fā)生的研究還不足。文章首先從理論層面闡述了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與特征，分析了跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機(jī)制與理論模型，研究認(rèn)為跨學(xué)科學(xué)習(xí)具有典型的情境性、建構(gòu)性和協(xié)作性的特征，需要運(yùn)用兩個或兩個以上學(xué)科知識或?qū)W科方法去解決問題，融合了真實(shí)情境問題解決的過程、高階思維能力的發(fā)展、學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)等要素；其次，從實(shí)踐層面分析了促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的實(shí)踐效果；最后，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的理論與實(shí)踐研究基礎(chǔ)上，提出了促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的實(shí)施策略，以此回應(yīng)跨學(xué)科學(xué)習(xí)何以發(fā)生的現(xiàn)實(shí)問題，為教師開展跨學(xué)科教學(xué)提供參考。

[關(guān)鍵詞] 跨學(xué)科學(xué)習(xí)； 學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)； 高階思維技能； 問題解決；發(fā)生機(jī)制

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 萬昆（1991—），男，江西南昌人。副教授，博士，主要從事學(xué)習(xí)科學(xué)與技術(shù)、教育數(shù)字化研究。E-mail：1570576198@qq.com。

一、引? ?言

在課程教與學(xué)方式改革的歷程中，力求突破學(xué)習(xí)方式的變革，探尋學(xué)習(xí)的發(fā)生機(jī)制，著力回答“人是如何學(xué)習(xí)的”這一根本問題是學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。學(xué)科學(xué)習(xí)和跨學(xué)科學(xué)習(xí)作為發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)方式，兩者相互聯(lián)系、相互依存。事實(shí)上，研究者普遍認(rèn)為，跨學(xué)科學(xué)習(xí)唯有在學(xué)科學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)知識和學(xué)科理解的基礎(chǔ)上，才能發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，既包括學(xué)科核心素養(yǎng)，也包括高階思維技能[1-2]。當(dāng)前研究者對跨學(xué)科學(xué)習(xí)進(jìn)行了積極探索，主要包括以下三方面的內(nèi)容：一是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的概念剖析[3-4]；二是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的實(shí)踐[5-6]；三是不同學(xué)科的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)[7-8]。已有研究成果有助于我們理解跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生機(jī)制，但跨學(xué)科學(xué)習(xí)實(shí)踐過程的“異化”、無評價(jià)、脫離學(xué)科學(xué)習(xí)等問題依然存在，如何促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生仍然是當(dāng)前教育領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。然而，跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生是非常復(fù)雜的，目前相關(guān)研究多關(guān)注跨學(xué)科學(xué)習(xí)的實(shí)踐和案例，很少關(guān)注跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的評價(jià)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機(jī)制等問題。因此，探究跨學(xué)科學(xué)習(xí)何以發(fā)生成了基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

二、跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的基本原理

（一）跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與特征

1. 跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

國內(nèi)外關(guān)于跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵闡釋主要觀點(diǎn)是：跨學(xué)科學(xué)習(xí)是基于學(xué)科的立場[9]；跨學(xué)科學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識整合、問題解決[10]；跨學(xué)科學(xué)習(xí)具有學(xué)科理解性、關(guān)聯(lián)整合性、高階拓展性、實(shí)踐合作性等[11]；跨學(xué)科學(xué)習(xí)是通過激勵學(xué)生進(jìn)行深層次學(xué)習(xí)來促進(jìn)高階認(rèn)知加工，當(dāng)學(xué)生采用深層次學(xué)習(xí)方法時(shí)，他們會尋求意義，反思所學(xué)內(nèi)容，并通過創(chuàng)造個人理解來內(nèi)化知識[12]?？鐚W(xué)科將新知識和現(xiàn)有知識聯(lián)系起來，這一過程可能發(fā)生在教師和學(xué)生需要學(xué)科知識來解決復(fù)雜、跨越邊界的問題時(shí)，也可能發(fā)生在他們獲得相關(guān)的記憶和經(jīng)驗(yàn)來促進(jìn)對新概念和思想的理解時(shí)[12]。綜上所述，本研究認(rèn)為，跨學(xué)科學(xué)習(xí)是以真實(shí)問題為知識建構(gòu)的邏輯起點(diǎn)，運(yùn)用兩個或兩個以上學(xué)科知識或方法探究解決真實(shí)問題，尋找跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的境脈，破除因?qū)W科知識單一、割裂、脫域而造成的淺層次學(xué)習(xí)。而緣起于真實(shí)性問題和情境，兩個或兩個以上學(xué)科知識而重構(gòu)的場域，更關(guān)注知識的整合、新知識的產(chǎn)生和高階思維技能的發(fā)展。

2. 跨學(xué)科學(xué)習(xí)的特征

跨學(xué)科學(xué)習(xí)彰顯了其在信息化學(xué)習(xí)場域或新知識生產(chǎn)方式背景下新的價(jià)值取向，主要有三方面的特征：第一，推動知識的再生產(chǎn)和知識的創(chuàng)造。工業(yè)時(shí)代的知識生產(chǎn)方式是以標(biāo)準(zhǔn)化和流程化的形式呈現(xiàn)，而當(dāng)前越來越強(qiáng)調(diào)知識生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)向跨學(xué)科的知識生產(chǎn)首要形式，未來的社會也更加強(qiáng)調(diào)知識創(chuàng)造和創(chuàng)新。未來的課程教學(xué)將不再是傳統(tǒng)意義的知識傳授，而是通過技術(shù)和跨學(xué)科的方式去解決真實(shí)情境中的問題，變革課程的知識結(jié)構(gòu)和組織方式，以更好地應(yīng)對未來社會。第二，具有真實(shí)世界生活的復(fù)雜性和情境性。面對真實(shí)世界的復(fù)雜性，問題情境與課程知識的關(guān)系愈發(fā)緊密，知識的學(xué)習(xí)也將變得愈發(fā)綜合化，越來越多的問題不僅僅靠單一學(xué)科知識就能解決，而是需要靠協(xié)作、集體智慧和跨學(xué)科的知識共同解決，如碳中和問題、可持續(xù)發(fā)展問題等。第三，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和自我導(dǎo)向的學(xué)習(xí)。對于跨學(xué)科學(xué)習(xí)來說，要讓學(xué)生的主體在場具身參與跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)習(xí)者主動對知識進(jìn)行探索與創(chuàng)造，不再是傳統(tǒng)意義上的記憶和傳遞知識，通過主體在場和具身參與，讓學(xué)習(xí)者能更好地理解真實(shí)世界的問題。

（二）跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機(jī)制

如何將跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的表征轉(zhuǎn)化為一種理論范疇，還需要理解跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的內(nèi)在原理。結(jié)合跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與特征，本研究試圖從以下維度闡述跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機(jī)制：

1. 跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的客觀條件是真實(shí)情境

情境設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是重構(gòu)學(xué)生與社會生活及世界意義的關(guān)聯(lián)，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)投入，又能增加學(xué)生的科學(xué)理解，更重要的是展現(xiàn)了知識與世界的聯(lián)結(jié)和建構(gòu)[13]。情境學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是發(fā)生在真實(shí)世界的情境中，并形成了實(shí)踐共同體，而素養(yǎng)的形成需要學(xué)習(xí)者通過參與實(shí)踐共同體的真實(shí)實(shí)踐學(xué)習(xí)，去解決真實(shí)情境中的問題，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者有意義的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)科學(xué)的研究表明，跨學(xué)科學(xué)習(xí)關(guān)注的是聯(lián)結(jié)不同學(xué)科知識和方法，以探索學(xué)科知識背后的意義。

2. 跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的核心是跨學(xué)科問題

在真實(shí)情境中，學(xué)習(xí)者的跨學(xué)科學(xué)習(xí)和問題解決，其最重要的是要學(xué)會知識的遷移，同時(shí)還要對不同學(xué)科知識進(jìn)行整合以解決真實(shí)情境的問題。由于知識可跨學(xué)科遷移，我們很自然地就會思考如何更清晰地闡述知識領(lǐng)域之間的關(guān)聯(lián)性問題，因此，跨學(xué)科問題既可以是綜合性、主題性、真實(shí)性的問題，也可以是學(xué)科與學(xué)科之間的理論問題。

3. 跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生是學(xué)生心理機(jī)能變化的過程

影響學(xué)習(xí)者心理機(jī)能變化的因素很多，如心流體驗(yàn)、認(rèn)知負(fù)荷、自我調(diào)節(jié)能力、學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)興趣和智力等。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的心理機(jī)能逐漸由低級機(jī)能向高級機(jī)能轉(zhuǎn)化，更加強(qiáng)調(diào)理解、遷移、批判和創(chuàng)造等。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的心理定位得到轉(zhuǎn)換，心理機(jī)能發(fā)生變化，體現(xiàn)出主動學(xué)習(xí)、主動發(fā)展的特點(diǎn)。

（三）跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的理論模型

學(xué)習(xí)科學(xué)的背后是一場教育范式的轉(zhuǎn)型發(fā)展，索耶強(qiáng)調(diào)，將學(xué)習(xí)科學(xué)引入課堂的重點(diǎn)是要放在課堂學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)上[14]。然而，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的問題解決需要學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)要素的有效支撐，筆者前期研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)、真實(shí)情境問題解決、高階思維技能發(fā)展是促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的要素[1]，各要素之間是相互支持和服務(wù)的，共同促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生。

1. 學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)

跨學(xué)科學(xué)習(xí)關(guān)注的是概念如何相互關(guān)聯(lián)，以及學(xué)習(xí)者如何在復(fù)雜的情況下構(gòu)建知識?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)打破了記憶事實(shí)的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，取而代之的是強(qiáng)調(diào)更高層次的認(rèn)識論以及學(xué)生對復(fù)雜和非結(jié)構(gòu)化知識領(lǐng)域的參與。學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的本質(zhì)是一種學(xué)習(xí)“場域”的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)為跨學(xué)科學(xué)習(xí)提供了理想的學(xué)習(xí)場域，不僅包括虛擬境脈場域，還包括現(xiàn)實(shí)境脈場域，這些環(huán)境主要有物理環(huán)境、技術(shù)環(huán)境、社會環(huán)境、心智環(huán)境和課程環(huán)境等[1]。此外，學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)中的資源、工具、會話與協(xié)作等要素，也使得跨學(xué)科學(xué)習(xí)的問題解決活動以不同的方式呈現(xiàn)。

2. 真實(shí)問題解決的過程

問題解決的過程是學(xué)生運(yùn)用認(rèn)知過程解決一個具體情境中的問題，學(xué)生需要綜合運(yùn)用多學(xué)科知識來解決問題?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)的問題既可以考慮純理論的問題，還可以考慮解決符合真實(shí)情境的問題，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生。問題解決的過程不僅依賴于理性思維，還依賴于手段、工具、環(huán)境、活動等[15]。活動也是問題解決的核心，根據(jù)跨學(xué)科學(xué)習(xí)問題解決的過程，不同類型的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動的形式也不一樣，如探究式、協(xié)作式、項(xiàng)目式等。根據(jù)開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動的需要，還需要設(shè)計(jì)驅(qū)動性問題、工具與資源等。同時(shí)，還可以為學(xué)習(xí)者提供支持跨學(xué)科學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具，如思維導(dǎo)圖、數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺等。

3. 高階思維技能的發(fā)展

無論是學(xué)科學(xué)習(xí)還是跨學(xué)科學(xué)習(xí)，都是指向?qū)W生高階思維的培養(yǎng)和學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的顯著標(biāo)志是促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維技能的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者聚焦問題、關(guān)注情境、運(yùn)用多學(xué)科知識或方法解決問題。首先，跨學(xué)科學(xué)習(xí)要將分散的、點(diǎn)狀的知識聯(lián)結(jié)起來，不僅要理解本學(xué)科知識，還要理解其他學(xué)科知識，形成對不同學(xué)科知識的多維聯(lián)結(jié)；其次，還需要將不同學(xué)科知識或?qū)W科方法聯(lián)結(jié)起來，形成對知識的理解，并實(shí)現(xiàn)從知識的理解到知識的遷移；最后，跨學(xué)科學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維技能的發(fā)展需要超越傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，以學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)為取向，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生不僅需要學(xué)習(xí)者的主體和具身參與，還需要設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動、驅(qū)動型問題和評價(jià)，提供資源、工具、支架等要素。

綜上所述，研究在學(xué)習(xí)科學(xué)的指導(dǎo)下，以活動理論、情境學(xué)習(xí)理論、認(rèn)知負(fù)荷理論等為支撐，結(jié)合促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的要素，構(gòu)建了跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的理論模型，如圖1所示。

（四）跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)

跨學(xué)科學(xué)習(xí)作為一種學(xué)習(xí)方式，其評價(jià)方式有多種，既有過程性評價(jià)也有結(jié)果性評價(jià)。跨學(xué)科學(xué)習(xí)也有著深度學(xué)習(xí)的價(jià)值取向，關(guān)于深度學(xué)習(xí)的評價(jià)主要有問卷調(diào)查、多模態(tài)學(xué)習(xí)分析[16]等方法來表征深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，但通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，關(guān)于跨學(xué)科學(xué)習(xí)評價(jià)的研究非常少。因此，本研究借鑒深度學(xué)習(xí)的評價(jià)方法，關(guān)注跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的評價(jià)。過程性評價(jià)主要是針對學(xué)生學(xué)習(xí)參與狀態(tài)的量化評價(jià)，一般采用問卷測量的方式。如果在真實(shí)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，研究者不僅要關(guān)注學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方法，更要關(guān)注學(xué)習(xí)者的心理機(jī)能，這是一個復(fù)雜的變量，對于學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生非常重要。然而，過去通常是研究學(xué)習(xí)方法[17]、學(xué)習(xí)動機(jī)[18]對學(xué)習(xí)者高階思維技能的影響。從微觀層面來看，跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程也是學(xué)習(xí)者心理機(jī)能變化的過程，主要是學(xué)習(xí)者在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的心流體驗(yàn)、認(rèn)知負(fù)荷、自我效能感的變化等?；诖耍狙芯恐饕P(guān)注的是在跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生過程中學(xué)習(xí)者的心理機(jī)能是如何變化的，以及對跨學(xué)科學(xué)習(xí)結(jié)果的影響，主要選擇跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)、認(rèn)知負(fù)荷作為過程變量，將高階思維技能評價(jià)作為結(jié)果變量。

三、研究設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)的目的是應(yīng)用跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的理論模型，考察學(xué)習(xí)者在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的心流體驗(yàn)對高階思維技能的影響，以及認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗(yàn)的影響，研究學(xué)習(xí)者跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中非認(rèn)知因素的影響機(jī)制，并解釋心流體驗(yàn)與其他因素之間的關(guān)系。

（一）研究假設(shè)

本研究首先提出研究假設(shè)H1：相比傳統(tǒng)教學(xué)方式，促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生理論模型的實(shí)踐能顯著提升學(xué)生的高階思維技能、自我效能感、心流體驗(yàn)、關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，降低學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷和內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。其次，研究探索認(rèn)知負(fù)荷與心流體驗(yàn)的關(guān)系、心流體驗(yàn)與高階思維技能的關(guān)系，提出研究假設(shè)如圖2所示。

（二）研究案例概述

在J中學(xué)校長、科組長、任課教師的大力配合和支持下，開展了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了確保研究過程符合倫理道德規(guī)范，在開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)前，征得學(xué)校、教師和學(xué)生的知情同意。研究案例情況見表1。

（三）實(shí)施過程

本次實(shí)驗(yàn)聚焦在“以‘工程為中心的跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)”，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的跨學(xué)科學(xué)習(xí)。從2021年10月開始實(shí)施，共持續(xù)4周，具體實(shí)施過程如下：第1周，研究者與學(xué)科教師開展教研，討論課程內(nèi)容選擇和學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)，共同備課，設(shè)計(jì)問題，準(zhǔn)備素材（包括木頭等）；第2～4周，學(xué)生根據(jù)任務(wù)單進(jìn)行設(shè)計(jì)、討論、協(xié)作、制作，運(yùn)用多學(xué)科知識與方法搭建“平板支架”模型，最后形成一個作品。實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生采用促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)，并設(shè)計(jì)了促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境，見表2?？刂瓢嗟膶W(xué)生采用傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式。

四、研究結(jié)果

（一）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1. 各變量的單因素方差分析

由表3可知，實(shí)驗(yàn)班的關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷、心流體驗(yàn)、創(chuàng)造力傾向、批判性思維、合作溝通能力、問題解決能力、自我效能感均高于控制班。實(shí)驗(yàn)班的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷低于控制班，外在認(rèn)知負(fù)荷略高于控制班，但都未呈現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著性。這表明在跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動前，教師提供的各種工具、資源和支持，能在一定程度上降低學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷并提升學(xué)生的關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。從單因素方差分析可知，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的心流體驗(yàn)和高階思維技能高于控制班，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著性。

2. 信效度分析

通過數(shù)據(jù)得出，本次問卷所設(shè)維度的Cronbach's Alpha最小值為創(chuàng)造力傾向的0.765，其余均大于0.872，說明信度較好。各變量所對應(yīng)題項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)因子載荷系數(shù)，除創(chuàng)造力傾向第三個題項(xiàng)為0.466外，其余均大于0.7；平均提取方差值方面，最小值為0.704，均大于0.5，組合信度（CR）均大于0.7。從整體來看，本次調(diào)查問卷設(shè)計(jì)信效度較好，能夠反映學(xué)生的真實(shí)情況。

3. 結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建與分析

根據(jù)結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果可知，本研究的內(nèi)生潛變量有5個，分別是創(chuàng)造力傾向、合作溝通能力、心流體驗(yàn)、批判性思維、問題解決能力。數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，5個內(nèi)生潛變量的 R2值分別為0.805、0.399、0.685、0.519 和 0.403，可見，心流體驗(yàn)對創(chuàng)造力傾向以及三大認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗(yàn)都具有較高的解釋力，其余變量也均具有中度的解釋力。

4. 路徑分析

研究所設(shè)計(jì)的模型中各變量之間路徑系數(shù)的分析結(jié)果（見表4）顯示：（1）認(rèn)知負(fù)荷與心流體驗(yàn)的關(guān)系。在路徑系數(shù)的檢驗(yàn)中，從內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷到心流體驗(yàn)的路徑（β=0.004，t=0.022，p＞0.05），從外在認(rèn)知負(fù)荷到心流體驗(yàn)的路徑（β=-0.674，t=3.682，*p<0.05），從關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷到心流體驗(yàn)的路徑（β=-0.291，t=1.754，p＞0.05），其中外在認(rèn)識負(fù)荷與心流體驗(yàn)呈現(xiàn)顯著性相關(guān)，支持假設(shè)H2b。（2）心流體驗(yàn)與高階思維技能的關(guān)系。在路徑系數(shù)的檢驗(yàn)中，從心流體驗(yàn)到創(chuàng)造力傾向的路徑（β=0.897，t=31.665，***p<0.001），從心流體驗(yàn)到批判性思維的路徑（β=0.721，t=10.947，***p<0.001），從心流體驗(yàn)到合作溝通能力的路徑（β=0.631，t=4.066，***p<0.001），從心流體驗(yàn)到問題解決能力的路徑（β=0.635，t=4.198，*p<0.05），均呈現(xiàn)顯著性相關(guān)，支持假設(shè)H3a、H3b、H3c、H3d。

5. 效應(yīng)量分析

在本研究中，效果量較大的路徑有：心流體驗(yàn)→創(chuàng)造力傾向、心流體驗(yàn)→批判性思維、外在認(rèn)知負(fù)荷→心流體驗(yàn)、心流體驗(yàn)→問題解決能力、心流體驗(yàn)→合作溝通能力，這些路徑的效果量分別是4.138、1.08、0.739、0.675、0.663。 除此以外，還有關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷→心流體驗(yàn)的路徑效果量中等，對應(yīng)的路徑效果量是0.226。

（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

第一，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的高階思維技能、自我效能感、心流體驗(yàn)等各維度均值得分均高于控制班，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著性?？梢钥吹剑m然內(nèi)在負(fù)荷降低了，關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷增加了，但是外在認(rèn)知負(fù)荷卻略高于控制班，說明跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的實(shí)踐在認(rèn)知任務(wù)呈現(xiàn)等方面具有一定效果，且高階思維技能與心流體驗(yàn)都得到了提升。這可能與本次實(shí)驗(yàn)主要是以“工程”為中心的跨學(xué)科學(xué)習(xí)課程內(nèi)容有關(guān)，通過課堂觀察發(fā)現(xiàn)，此次實(shí)驗(yàn)班的女生較多，對于工程模型制作可能有一定困難。而此次實(shí)驗(yàn)的不足之處在于，由于該課程都是由學(xué)生自由選擇，因此，在男女性別上本研究無法進(jìn)行選擇。

第二，假設(shè)H2b成立，即學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷與心流體驗(yàn)呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。換句話說，心流狀態(tài)較好的學(xué)生有較低的外在認(rèn)知負(fù)荷。外在認(rèn)知負(fù)荷通常被認(rèn)為對學(xué)習(xí)不利，外在認(rèn)知負(fù)荷的增加或減少可以決定關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷降低，關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷提升了，因此，促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)發(fā)揮了一定的效果。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，教師和學(xué)生都可能全身心地參與到學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)中，如通過首先畫“支架模型”草圖，積極調(diào)取先驗(yàn)知識，選擇數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識共同設(shè)計(jì)、制作該模型。

第三，假設(shè)H3a、H3b、H3c、H3d的結(jié)果表明，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)與創(chuàng)造力傾向、問題解決能力、批判性思維、合作溝通能力呈顯著正相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)能有效提升學(xué)生的心流體驗(yàn)和高階思維技能。而且根據(jù)假設(shè)H3發(fā)現(xiàn)，心流體驗(yàn)也是跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中發(fā)展高階思維技能的一個關(guān)鍵因素。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，允許學(xué)生專注于多學(xué)科的問題解決，同時(shí)涉及高水平認(rèn)知需求的教學(xué)活動，而且，具備高心流體驗(yàn)?zāi)芰Φ膶W(xué)生才可以在復(fù)雜的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動中獲得較好的心流狀態(tài)。因此，提高學(xué)生的心流體驗(yàn)有助于學(xué)習(xí)者的深層次跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生。

通過本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)仍然需要不斷優(yōu)化和完善。改進(jìn)方向如下：第一，要運(yùn)用探索、頭腦風(fēng)暴、聯(lián)想、轉(zhuǎn)化、連接、顯性等方法解決問題，增強(qiáng)學(xué)生整合運(yùn)用多學(xué)科知識的能力，降低學(xué)習(xí)者的外在認(rèn)知負(fù)荷。第二，問題的設(shè)計(jì)和選擇更加關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)。第三，對學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)要逐步呈現(xiàn)出高階性和挑戰(zhàn)性；問題的設(shè)計(jì)要以大概念為引領(lǐng)，加強(qiáng)對不同學(xué)科知識和方法的整合。

五、促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的實(shí)施策略

（一）跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的瞄點(diǎn)：真實(shí)問題與跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)

第一，義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中提出，要引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題，問題要從源于生活經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向源于學(xué)科知識，最后向著問題圖式發(fā)展。問題的解決不僅要充分調(diào)動學(xué)習(xí)者的高階策略，還要在問題解決過程中提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)好的學(xué)習(xí)支架。已有研究也表明，學(xué)習(xí)支架與學(xué)習(xí)進(jìn)階的契合能引發(fā)學(xué)習(xí)者積極的心流體驗(yàn)[19]。

第二，以“真實(shí)”問題解決為主的學(xué)習(xí)有利于激活知識與知識的聯(lián)系、知識與元知識的聯(lián)系，有利于激活學(xué)生的深層次的學(xué)習(xí)動機(jī)并發(fā)展學(xué)生的高階思維，易產(chǎn)生“跨學(xué)科性”的學(xué)習(xí)。同時(shí)，要使學(xué)習(xí)者能降低外在認(rèn)知負(fù)荷，教師要為學(xué)生在學(xué)習(xí)具有高階、挑戰(zhàn)性任務(wù)時(shí)提供支架支持；要使學(xué)生在高階任務(wù)解決過程中保持高認(rèn)知水平，需考慮多種環(huán)境的支撐。同時(shí)，學(xué)習(xí)者在整合不同學(xué)科知識時(shí)，需要借助學(xué)習(xí)進(jìn)階的思想，為其在概念建構(gòu)和概念整合過程中提供幫助。

第三，跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)需要滿足以下三個條件：一是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中能夠形成對不同學(xué)科間知識的關(guān)聯(lián)、整合、反思的高階認(rèn)知策略；二是要能促進(jìn)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力傾向、問題解決能力、批判性思維等高階思維技能的發(fā)展；三是學(xué)習(xí)者的信息加工要經(jīng)歷整合、評價(jià)、反思等過程。

（二）跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的中介：組建跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體

在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生要成為不同學(xué)科的知識生產(chǎn)者，要理解不同學(xué)科知識的關(guān)聯(lián)，要圍繞真實(shí)問題的情境設(shè)計(jì)解決問題；教師要組建跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體，共同開展備課、磨課、教研等活動。跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生還需要教師充分調(diào)動學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)和深層次學(xué)習(xí)方法，引發(fā)學(xué)習(xí)者積極的心流體驗(yàn)，降低學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷。同時(shí)，教師要構(gòu)建有效地促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境，首先需要根據(jù)跨學(xué)科問題進(jìn)行分解并設(shè)計(jì)活動序列，以減少學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷；其次，通過技術(shù)、工作等手段，對學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行精心組織和設(shè)計(jì)，加強(qiáng)與生活世界和真實(shí)情境的聯(lián)系；最后，對整個學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要增加學(xué)習(xí)者的關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，提升學(xué)生的心流體驗(yàn)?？傊?，跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的中介是要組建跨學(xué)科學(xué)習(xí)共同體，發(fā)揮多主體在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中的作用，共同構(gòu)建跨學(xué)科學(xué)習(xí)生態(tài)。

（三）促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的實(shí)施過程框架

我們在此研究過程中形成了一個基本的促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的實(shí)施過程框架。

第一，設(shè)計(jì)—實(shí)施過程。研究者通過與多個學(xué)科教師的溝通與教研，與學(xué)科教師共同設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)問題或任務(wù)，研究者全程參與，隨時(shí)記錄、觀察、拍攝跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程，并在課程結(jié)束后與任課教師進(jìn)行反思、討論課堂發(fā)生的事件。嘗試結(jié)合課堂觀察，分析學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，了解學(xué)生問題解決的情況。

第二，設(shè)計(jì)—分析的過程。在促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的理論模型中，教師一方面需要理解跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程，另一方面需要根據(jù)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)及跨學(xué)科學(xué)習(xí)目標(biāo)的情況進(jìn)行對比分析，在這個過程中也可以借助技術(shù)手段來分析學(xué)習(xí)者跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程的表現(xiàn)，并根據(jù)學(xué)習(xí)者的表現(xiàn)和反饋進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。另外，也可以根據(jù)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中問題和任務(wù)的完成情況，并結(jié)合問卷調(diào)查、多模態(tài)數(shù)據(jù)了解學(xué)習(xí)者跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程的情況。

第三，分析—反思的過程。研究者與教師一起對實(shí)驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的課堂進(jìn)行深度反思。同時(shí)，在這個過程中，結(jié)合學(xué)習(xí)科學(xué)理論分析跨學(xué)科學(xué)習(xí)是如何發(fā)生的，并為下一輪改進(jìn)促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的理論模型提供支持。

第四，反思—解釋的過程。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，需要將課堂觀察到的事件、跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中認(rèn)知和情感發(fā)生的變化，轉(zhuǎn)化為從“人是如何學(xué)習(xí)的”視角的科學(xué)解釋。因此，我們可以借助學(xué)習(xí)科學(xué)理論來分析跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程，以此去回應(yīng)學(xué)習(xí)者在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中是否提升了高階思維技能等問題。

本研究在一定程度上從理論解釋轉(zhuǎn)向?qū)嵺`解讀，闡述了跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機(jī)制與理論模型，并基于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的效果。然而，研究案例樣本較少，且實(shí)踐時(shí)間不夠長，未來可以長時(shí)間開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的實(shí)踐，探究促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的實(shí)踐模型與素養(yǎng)導(dǎo)向的跨學(xué)科學(xué)習(xí)評價(jià)，以進(jìn)一步深入挖掘不同學(xué)科的跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生機(jī)制。

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