地理跨學科主題學習中學生探究參與度研究

摘 要：本文以“探索太空，逐夢航天”主題學習為例，以H省W市X中學七年級某班學生為研究對象，通過實驗研究分析了地理跨學科主題學習中學生的學習興趣、探究參與度以及認知負荷情況。研究發現：地理跨學科主題學習能較好地激發學生的學習熱情；地理跨學科主題學習能促進學生較高程度地參與探究學習；具有不同參與探究自我效能感的學生在探究參與度上無顯著差異；參與探究自我效能感較高的學生認為學習難度較大，適中的學生表現出更高的心理負荷。

關鍵詞：跨學科主題學習；學習興趣；探究參與度；認知負荷

中圖分類號：G633.55" " " "文獻標識碼：A" " " "文章編號：1005-5207（2025）07-0020-05

《義務教育課程方案（2022年版）》（以下簡稱“新課程方案”）明確提出，開展跨學科主題教學，強化課程協同育人功能，各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習［1］。《義務教育地理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）指出，地理跨學科主題學習活動是基于學生的基礎、體驗和興趣，圍繞某一研究主題，以地理課程內容為主干，運用并整合其他課程的相關知識和方法，開展的綜合學習［2］。地理跨學科主題學習設計應立足于核心素養的培養，以學生為中心，強調學生在學習過程中的親身實踐與積極探究，使其在發現、分析和解決問題的過程中，既能獲得相應的結果性知識，又能經歷知識生成的過程［3］，獲得豐富的經驗性知識，在過程中培養探究能力、創新意識、實踐能力和社會責任感等。

新課程方案和新課標頒布以來，地理教育研究者和一線教師積極開展大量研究，誕生了一批優秀的設計案例。這些案例大多基于項目或問題的學習進行設計，鼓勵學生圍繞具體項目與問題進行探究［4-6］。這樣的設計能使學生經歷完整的探究過程，在關注學生地理核心素養培養的同時，突出問題分析與解決、信息處理、創新意識、合作能力、科學素養、跨學科思維、溝通表達等跨學科素養的培養。然而，現有案例大多停留在設計或實施層面，缺乏對跨學科學習中學生的學習興趣、參與項目或問題探究的程度及其在融合多學科知識與方法進行學習時的認知和心理負荷等方面的實證研究。因此，本文以“探索太空，逐夢航天”主題學習為例，采用項目式學習設計，通過實驗研究法探析地理跨學科主題學習中學生的學習興趣、探究參與度和認知負荷，以期為地理跨學科主題學習的設計與實踐研究提供實證參考。

一、研究設計

1.研究對象

本研究在H省W市X中學開展，選取了該校七年級某班學生為研究對象。共56名學生，其中男生26人，女生30人。

2.研究工具

本研究主要借助前后測試問卷測量學生在地理跨學科主題學習中的學習興趣、探究參與度以及認知負荷。

（1）前測問卷設計

Ahmed Ibrahim等開發的McSELFIE（McGill Self-Efficacy of Learners For Inquiry Engagement）量表，專注于通過探究參與的視角評估學生的自我效能感，并對探究參與進行了概念化和操作化，認為探究參與度受學生個體特性的影響，體現了學生在科學實踐中取得學習成果的有效參與程度［7］。為研究學生的探究參與度在地理跨學科主題學習的影響之下有何差異，本文依據McSELFIE量表設計了前測問卷，共19道題，采用李克特5級量表，從個性特征、學習探究成果和探究實踐3個維度評估學生參與探究的自我效能感。使用SPSS軟件計算得出問卷信度（Cronbach's alpha系數）為0.958，表明前測問卷具有較高的信度。

（2）后測問卷設計

后測問卷包含學習興趣、探究參與度和認知負荷3個部分，共27道題，采用李克特5級量表。學習興趣部分共7題，參照Hwang等人提出的小學生學習態度與學習興趣問卷［8］。探究參與度部分參照前測問卷的測量維度，但問題更側重于學生的探究參與情況；認知負荷部分則參考Paas等人編制的認知負荷測量量表［9］，測量學生的認知負荷、心理努力和心理負荷。SPSS計算出問卷信度較高，Cronbach's alpha系數為0.910。

3.研究過程

本研究采用單組實驗前后測設計，具體研究過程如圖1所示。在課前對研究對象進行了分組和學習準備，并在正式學習前進行了探究參與自我效能感的前測；整個跨學科主題學習持續3個連續課時，在課中學生6～7人為一組進行問題探究并物化成果制作；課程結束后進行了后測。

二、“探索太空，逐夢航天”地理跨學科主題學習設計與實施

1.地理跨學科主題學習設計

（1）學習者分析

根據皮亞杰的認知發展理論，七年級的學生正處于形式運算階段。在這一階段，學生不再單純依賴直觀的物品或事實，而是能夠利用語言文字，甚至以概念、假設等為前提，在頭腦中進行思維想象、演繹推理，重建事物和過程來解決問題［10］。因此，學生基本具備合作甚至獨自開展問題探究和物化作品制作的能力。同時，這一階段的學生對外界事物充滿好奇心，樂于接觸、學習和接受新事物。因此，形式新穎的地理跨學科主題學習更能激發其學習熱情。

（2）學習任務設計

“探索太空，逐夢航天”學習主題是新課標附錄2“地理課程跨學科主題學習活動設計參考示例”中的示例之一。該學習主題在內容上承接新課標主題一“地球的宇宙環境”，要求學生組建學習小組或社團，組織以“太空探索”為主題的藝術節或科技節，加深對地球所處宇宙環境的理解，進一步了解中國太空探索取得的成就，思考人類太空探索的意義和價值，形成科學探索的興趣和情懷，所涉及的學科有地理、物理、語文、美術等［2］。根據學生學情和教學環境等現實條件，本文對該學習主題進行調整，將視角聚焦于中國的太空探索上，確定學習主題為“舉辦‘中國太空探索’科技節”，要求學生通過問題探究和物化作品制作，進一步認識我國航天事業的發展、取得的成就和形成的中國航天精神，激發其愛國主義情懷，增強民族自豪感，樹立科學嚴謹、求真務實的科學精神和自主創新、自力更生的民族精神。基于此，本次跨學科主題結合新課標學習活動設計提示，設計了3個子任務，并撰寫了學習目標（表1）。3個子任務間相互獨立，在本次跨學科主題學習中，每個子任務各安排了3個小組完成，各組將抽簽決定需完成的具體任務。此外，為確保各組學生能獨立完成問題探究和物化成果制作，本次跨學科主題學習設計了任務示例，由授課教師帶領學生共同完成探究，以明確學習流程。

2.地理跨學科主題學習實施

本次跨學科主題學習為連續的3個課時，具體活動安排如圖2所示。在第一課時中，教師的主要活動是創設學習情境，并帶領全班學生完成任務示例，明確問題探究和物化成果制作的一般流程，同時，幫助學生熟悉本次跨學科主題學習中所要使用的學習工具。第一課時結束前，教師還需向學生呈現本次跨學科主題學習的3個子任務，引導各小組抽取學習任務，并發放學習任務單。在第二課時中，各組學生需完成問題探究和物化成果制作。整個過程學生處于主體地位，教師則負責維持課堂秩序，并在必要時進行指導。第三課時為各小組的匯報展示并由其余學生和教師進行評價。

三、數據分析與結論

1.地理跨學科主題學習能較好地激發學生的學習熱情

分析后測結果得知，學生學習興趣的均值為4.867，表明學生在地理跨學科主題學習中的學習興趣較高。從學習任務角度來看，學生對3個學習任務的學習興趣均值分別為4.614、4.412和4.545，均處于較高水平，且經方差分析后發現3個任務間在學習興趣上不存在顯著差異（F=1.382，p=0.260gt;0.05）。這表明，學生在完成任意一項任務時均保持著較高的積極性，對本次跨學科主題表現出較為強烈的學習興趣。在地理跨學科主題學習中，學生的學習方式不同于傳統課堂，其主體性被充分凸顯，可自由地對問題探究的過程和最終的物化成果進行自主設計，因而學習興趣較高。

2.地理跨學科主題學習能促進學生較高程度地參與探究學習

本跨學科主題學習的重點在于各組學生能夠圍繞“中國太空探索”相關問題與任務，利用互聯網篩選、搜集資料并進行探究，最終能根據自身經驗、搜集結果和課堂上學習到的知識將探究成果以物化作品的形式呈現并進行交流匯報。學生的學習表現及其創作的作品在一定程度上可反映其學習態度、信息獲取與處理能力、實踐操作技能、創新思維水平及探究參與度。整體而言，各組學生基本能在規定時間內完成物化成果的制作且作品完成度較高（圖3～圖5）。分析后測數據可知，學生的探究參與均值為4.552，表明在此次跨學科主題學習中，學生的探究參與度較高。

具體而言，負責完成任務一的3組學生探究參與度最高，均值為4.614，經方差分析發現3組間不存在顯著差異（F=2.961，P=0.082gt;0.05）。任務一繪制時間軸的學習過程基本為“確定時間軸主題—上網搜集整理信息—設計時間軸樣式—繪制時間軸”，要求學生具備一定創新能力和美術功底。從學生表現來看，3組均能明確本組時間軸的主題，基本上能夠進行合理分工搜集和篩選出正確信息，但由于不同小組間學生的創新能力和繪畫能力存在差異，因此，最終作品的美觀程度有所不同。

負責完成任務二的3組學生探究參與度最低，均值為4.412，經方差分析發現3組間不存在顯著差異（F=1.315，P=0.296gt;0.05）。任務二制作航天器模型的學習過程基本為“上網查找不同類型航天器的外觀、結構和功能—確定本組制作航天器的類型—繪制設計草圖—制作模型”，對學生的動手實踐能力及創新能力要求較高。結合學生表現來分析，可能是由于模型制作的分工安排不同以及不同學生的動手能力不同，導致進入模型制作階段時，3組均出現了組內僅有1～2名學生在動手制作，其余學生無事可做的現象，這可能是導致任務二的學生探究參與度較低的原因之一。且由于學生準備的模型制作材料和工具不同，最終導致不同小組之間模型的完成度和美觀程度有所差異。

負責完成任務三的3組學生探究參與度均值為4.545，經方差分析發現3組之間存在顯著差異（F=12.120，Plt;0.001）。任務三講述中國航天人故事的學習過程基本上為“確定中國航天人—搜集航天人相關信息—將搜集到的信息改編為故事”，要求學生具有一定文學素養。結合學生表現發現，3組均選擇講述我國航天員的故事，但處理方式存在差異：其中一組每個成員負責講述一位航天員的故事，另一組選擇整組共同講述一位航天員的故事，還有一組則是整組共同講述神舟十號三位航天員的故事；3組所講述的故事詳略不一。這些是導致3組學生之間探究參與度存在顯著差異的可能原因。此外，由于完成任務三的每位學生都經歷了“搜集信息—改編故事”的完整學習過程，并未出現任務二中部分學生無事可做的現象，探究參與度較任務二更高。

通過方差分析，發現3個學習任務的學生之間在探究參與度方面無顯著差異（F=0.826，p=0.443gt;0.05），表明無論學生完成哪項任務，都能較為投入地參與并完成相應的問題探究。

3.具有不同參與探究自我效能感的學生在探究參與度上無顯著差異

依據前測結果，將學生按照自我效能感的得分分為低、適中和高自我效能感組。對3組學生的探究參與度進行方差分析，結果如表2所示，發現不同自我效能感的學生間在探究參與度上無顯著差異。同時，對學生參與探究的自我效能感與探究參與度進行相關分析后發現，二者不存在顯著相關關系（Pearson相關系數為0.238，p=0.77gt;0.05）。已有研究表明，參與探究的自我效能感越高的學生會具有更高的探究參與度［11］。而本文的結果并不符合這一結論，說明在本次教學中，除了參與探究的自我效能感外，學生的探究過程還可能受到學習任務設計差異、小組成員差異、學習工具使用差異以及探究支持差異等其他因素的影響。

4.參與探究自我效能感較高的學生認為學習難度較大，適中的學生表現出更高的心理負荷

對低分組、適中組和高分組學生學習的認知負荷情況進行分析后發現，參與探究的自我效能感不同的學生表現出具有顯著差異的認知負荷情況。由圖6可知，本次地理跨學科主題學習難度相對最大的是低分組的學生，但與一般認識不符的是，高分組學生認為本次學習難度相對較大。而認為難度相對最低的適中組學生在學習中表現得卻最為沮喪，具有最高的心理負荷。此外，數據結果表明參與探究的自我效能感越高的學生，對于本次課程學習所付出的努力也越多，符合預期。

四、討論

本文響應了國內地理教育研究者關于地理教育研究科學化和重視教育測量的呼吁［12］，運用實驗研究法，結合學生的學習表現和成果，分析了地理跨學科主題學習中學生的學習興趣、探究參與度以及認知負荷情況。具體表現為以下4點。

第一，地理跨學科主題學習能較好地激發學生的學習熱情，學生表現出較高的學習興趣。與傳統課堂教學相比，以學生為中心的地理跨學科主題學習能給予學生更多自主探究學習的空間，并以學習表現和物化成果取代傳統的紙筆測驗作為評價依據，這種自主學習與多元評價的學習方式使學生對學習內容具備較強學習興趣。

第二，地理跨學科主題學習能促進學生參與探究學習，學生具有較高的探究參與度。在問題探究和物化成果制作環節，較高的學習興趣和自由的創作環境進一步促使學生積極投入問題探究中，從而獲得較高的探究參與度。學習活動的具體設計、學生的探究方式、小組分工等差異均會影響學生的探究參與度，教師在設計地理跨學科主題學習時需考慮這些因素的影響。

第三，在本文中，不同參與探究自我效能感的學生間探究參與度無顯著差異，均表現出較高的探究參與度，且二者不存在顯著相關關系。這一結論與已有研究存在一定差異，這可能歸于以下2方面原因：一是樣本量較小，且研究對象與已有研究之間存在差異，一定程度上會對研究結果產生影響；二是不同學生完成的具體學習任務不同，與已有研究也存在差異，這一定程度上也能解釋研究結論的不同。因此，后續研究可通過擴大樣本量、統一學習任務等形式，以進一步驗證參與探究自我效能感與探究參與度之間的關系。

第四，在本次地理跨學科主題學習中，學生的認知負荷和心理負荷情況較為復雜。具體表現為參與探究的自我效能感較高的學生認為學習難度較大，而適中的學生則表現出更高的心理負荷，導致這些學生的探究參與度降低，進而影響學習效果。故在教學設計與實施的過程中，教師應重視學生的認知與心理負荷，力求通過給予有效指導以減輕不良影響。

本文仍存在諸多不足。首先，僅關注到地理跨學科主題學習中學生的學習興趣、探究參與度和認知負荷，研究視角存在一定局限；其次，樣本量較小，僅采用單組前后測實驗設計對一個年級的一個班的學生開展研究，研究結果的普適性有待加強；最后，本次教學是該地理跨學科主題學習設計完成后的第一次實施，其實驗設計本身還有待優化。未來，可考慮優化跨學科主題學習設計，擴大樣本規模，選取不同地區、學校、年級的學生為研究對象開展實驗研究。同時，可進一步考慮從學習態度、學習策略、問題解決能力、創新能力、團隊協作等多個維度出發探析地理跨學科主題學習中學生的整體發展，也可將研究視角聚焦于地理跨學科主題學習對學生地理核心素養、地理關鍵能力等的培養效果或地理跨學科主題學習的實施對地理教師教學的影響等方面，以期獲得更為全面、系統的研究結論。

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通信作者：張銘燦