促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生機制、模型構(gòu)建與實證研究

萬昆 饒愛京

摘要：跨學(xué)科學(xué)習(xí)已經(jīng)是義務(wù)教育新課程方案倡導(dǎo)的一種重要學(xué)習(xí)方式，但當(dāng)前跨學(xué)科學(xué)習(xí)仍存在著“淺層、異化、盲目跨”等問題。研究從跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵出發(fā)，分析了促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機制及要素，主要包括三個方面：高階思維技能的發(fā)展、真實情境問題解決的過程、學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型，并從“目標(biāo)—內(nèi)容—方法—評價”四個方面提出了實施策略。依據(jù)該模型設(shè)計了學(xué)習(xí)活動，開展了為期一個月的教學(xué)實踐研究。研究結(jié)果表明：促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型能有效發(fā)展學(xué)生的高階思維技能，有效降低學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷和內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，增加關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，表現(xiàn)出了較好的心流體驗；跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中呈現(xiàn)出“認(rèn)知負(fù)荷—心流體驗—高階思維技能”相互影響的機制。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科學(xué)習(xí)；發(fā)生機制；學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型；學(xué)習(xí)效果

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

本文系教育部人文社會科學(xué)規(guī)劃青年項目“基于集群發(fā)展的縣域基礎(chǔ)教育信息化優(yōu)質(zhì)均衡提升路徑研究”（項目編號：21YJC880070）、江西省基礎(chǔ)教育研究課題“數(shù)字化環(huán)境下項目化學(xué)習(xí)的實踐策略研究”（課題編號：SZUSYZH2021-1166）研究成果。

2022年教育部印發(fā)的《義務(wù)教育課程方案》中明確提出，各學(xué)科要積極開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)[1]。跨學(xué)科學(xué)習(xí)作為學(xué)生學(xué)習(xí)方式實踐的一種，是學(xué)生在日常教與學(xué)實踐中所體現(xiàn)的，同時又關(guān)注不同學(xué)科知識的整合及其背后的意義。在學(xué)習(xí)科學(xué)的語境下，跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程及其表現(xiàn)更加關(guān)注的是學(xué)生理解學(xué)科知識背后的意義，關(guān)注不同學(xué)科知識的整合，強調(diào)學(xué)科知識整合的方式，以解決真實世界的問題，成為基礎(chǔ)教育階段課程改革所倡導(dǎo)的一種學(xué)習(xí)方式[2]。

然而，在基礎(chǔ)教育實踐過程中，跨學(xué)科學(xué)習(xí)依然存在著學(xué)科知識拼盤、有活動無學(xué)科目標(biāo)、跨學(xué)科雜糅與復(fù)雜化、跨學(xué)科學(xué)習(xí)可以替代分科學(xué)習(xí)、低水平跨學(xué)科學(xué)習(xí)實踐等問題[3]。究其原因，在于教師對于跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生機制認(rèn)識模糊，實施跨學(xué)科學(xué)習(xí)存在實踐誤區(qū)等，難以通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目的。而學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計為跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生，提供了良好的支架支持[4][5]。因此，跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機制及要素如何？如何通過學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計來促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生？這將對有效落實基礎(chǔ)教育課程改革的需要和推動基礎(chǔ)教育階段學(xué)習(xí)方式變革具有重要的意義。本研究首先嘗試探索跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵、發(fā)生機制及要素，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建以促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型，并將其應(yīng)用在實際的課堂教學(xué)中，關(guān)注跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生過程中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，以期為中小學(xué)教師開展跨學(xué)科教學(xué)提供參考。

（一）跨學(xué)科學(xué)習(xí)實踐的研究現(xiàn)狀

當(dāng)前關(guān)于跨學(xué)科學(xué)習(xí)實踐研究主要有兩種研究視角。第一，以STEM教育的方式來實現(xiàn)學(xué)習(xí)的“跨學(xué)科性”。余勝泉等人認(rèn)為STEM教育跨學(xué)科是以整合的教學(xué)方式使學(xué)生運用技能解決真實世界中的問題，其中一種基本的取向是學(xué)科知識整合取向；并提出了STEM跨學(xué)科項目設(shè)計模式[6]。張屹等人提出了基于設(shè)計的跨學(xué)科STEM理論框架[7]。也有學(xué)者從STEM跨學(xué)科視角分析了項目設(shè)計，對全國小學(xué)STEM展示課進行了分析，其主要流程是導(dǎo)入新課、完成項目、交流評價、總結(jié)提高[8]。詹澤慧等人提出了STEAM教育本土化的一種重要途徑是文化本位的跨學(xué)科學(xué)習(xí)[9]。黃璐等人提出了“三步走”的跨學(xué)科STEM教育實踐路徑，基于學(xué)科基礎(chǔ)知識，達(dá)到領(lǐng)域內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)；通過真實性問題項目，探索學(xué)科之間不確定的相關(guān)性；借助思維工具，確立相關(guān)知識間的邏輯關(guān)系模型[10]。第二，基礎(chǔ)教育階段不同方式的跨學(xué)科學(xué)習(xí)的實踐。張澤遠(yuǎn)等人以“探秘電池”為例，設(shè)計了物理和化學(xué)融合的跨學(xué)科課程設(shè)計思路，并重視教學(xué)環(huán)境的設(shè)計，將實驗室環(huán)境設(shè)計納入教學(xué)活動[11]。也有研究者以“大豆‘旅行安家’的啟示”一課為例，探索了基于核心概念和問題導(dǎo)向的跨學(xué)科教學(xué)[12]。跨學(xué)科融合主題單元設(shè)計與實施流程，包括找到教材單元之間的關(guān)聯(lián)、學(xué)情分析、確定單元總目標(biāo)、教學(xué)實施、評價反思、策略優(yōu)化[13]。劉艷萍探索了整校都以學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)來推進單元整體教學(xué)[14]。

因此，本研究認(rèn)為理解跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵可以從三個方面出發(fā)：第一，從內(nèi)容上來看，要實現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的知識是在事實性知識和程序性知識的基礎(chǔ)上，對不同學(xué)科知識之間、概念之間關(guān)系的抽象概括和整合，常常是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的問題是要架起不同學(xué)科知識之間的橋梁。第二，從方法論上看，跨學(xué)科學(xué)習(xí)是需要不同學(xué)科知識的概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成一個新的整體認(rèn)識論框架，去理解各個事實、經(jīng)驗、事物和概念背后的意義。第三，從價值論上來看，跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者對知識的整合、深度加工，所構(gòu)造的形象思維和高階想象思維，有利于學(xué)習(xí)者對不同學(xué)科知識的整合和聯(lián)結(jié)。知識的整合和聯(lián)結(jié)是學(xué)習(xí)者以大概念為統(tǒng)領(lǐng)，打破學(xué)科知識之間的界限，通過一系列的認(rèn)知活動，如經(jīng)驗調(diào)取、概念理解、意義建構(gòu)、深度反思等，并整合兩個以上學(xué)科知識去解決真實世界中的問題，并在此過程中發(fā)展學(xué)生的高階思維技能。

（二）學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計要素構(gòu)成及研究現(xiàn)狀

學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計之初，需要考慮學(xué)習(xí)的本質(zhì)和過程以及學(xué)習(xí)發(fā)生的環(huán)境，具體研究問題包括學(xué)生應(yīng)該獲取哪些知識和技能，如何幫助學(xué)生建構(gòu)知識，內(nèi)化腳本或獲取實踐技能，怎樣確定學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的價值并保持學(xué)習(xí)熱情，以及何種方式確定學(xué)生可以將他們的知識和技能應(yīng)用到適合的場景之中。學(xué)習(xí)的“獲得隱喻”認(rèn)為傳統(tǒng)的學(xué)校教育當(dāng)中，學(xué)習(xí)場域與其應(yīng)用場域是分離的。學(xué)徒制學(xué)習(xí)是基于學(xué)習(xí)的“參與隱喻”，學(xué)習(xí)的建構(gòu)是通過跟隨師父在應(yīng)用場域進行實踐參與實現(xiàn)的。學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計需要將以上兩種“隱喻”提到的路徑整合起來，即同時考慮學(xué)校場景中的學(xué)習(xí)和應(yīng)用場域中的學(xué)習(xí)[15]。如果“從教育目標(biāo)的變化”來理解進行學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的意義，也就是新的教育目標(biāo)需要重新考慮“教師教什么”“教師怎么教”“教師怎么評價學(xué)生的學(xué)習(xí)”這一系列的主題，最終形成一種“教學(xué)”的新隱喻——學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計[16]。

有關(guān)學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計，我們需要回到從如何教轉(zhuǎn)向如何學(xué)這個本質(zhì)問題。尚俊杰等人認(rèn)為未來學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域要加強智慧學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計研究[17]。Xu等人研究了技術(shù)支持的具身沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，提出了具身沉浸的概念框架，包括身體沉浸、感覺沉浸和認(rèn)知沉浸三個主要維度[18]。Norbet構(gòu)建了基于心智模型理論為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境，心智模型是對思維的高級建構(gòu)，因為他們預(yù)想了知識將會逐步整合到世界的模型之中的過程[19]。根據(jù)以往文獻(xiàn)來看，不同的學(xué)者對學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計要素的內(nèi)容認(rèn)識都不一樣，從學(xué)習(xí)科學(xué)角度來看，學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的要素主要包括問題、資源、工具、學(xué)習(xí)共同體、活動、技術(shù)等；學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的維度包括物理環(huán)境、社會文化環(huán)境、心智環(huán)境等多個維度。

綜上所述，雖然在學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域研究者關(guān)于學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計基本達(dá)成了共識。然而，這些學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型多是聚焦于技術(shù)視閾下，融合技術(shù)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計，但事實上目前技術(shù)與學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計融合還存在一定的脫嵌等矛盾[20]，且存在以下研究不足：（1）現(xiàn)有研究對跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及發(fā)生機制缺乏深度探討和剖析；（2）現(xiàn)有關(guān)于學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的研究較少聚焦于跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生過程；多偏重于理論探討，在一定程度上不利于推動跨學(xué)科學(xué)習(xí)的實踐應(yīng)用；（3）在實證研究中，關(guān)注促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型應(yīng)用及其效果研究較少。鑒于此，本研究擬解決的問題是：促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生機制及要素是什么？如何構(gòu)建促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型及應(yīng)用效果如何？

（一）促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生機制

學(xué)科是相對獨立的知識體系，學(xué)科的建構(gòu)就是要將知識系統(tǒng)化、科學(xué)化，知識是學(xué)科教與學(xué)的關(guān)鍵[21]?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程不僅僅是一個知識再生產(chǎn)的過程，而且還是一個運用多學(xué)科知識實現(xiàn)真實問題解決的過程，最終目的是發(fā)展學(xué)生高階思維技能。那么，適合跨學(xué)科學(xué)習(xí)的知識就不僅僅停留在事實性知識，還需要原理性知識和技能性知識。如果課堂中的學(xué)習(xí)經(jīng)過了有效地學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)就能經(jīng)過有組織的結(jié)構(gòu)性活動，才能引發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的深層次投入，還能為學(xué)生深層次的思考提供多元學(xué)習(xí)環(huán)境支持，從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)者的深度學(xué)習(xí)。

基礎(chǔ)教育中的學(xué)科課程恰恰強調(diào)的是知識組織的學(xué)科性，但是，學(xué)科課程凸顯知識結(jié)構(gòu)的學(xué)科性也不是說拒絕和排斥對問題的綜合性探究。如果跨學(xué)科學(xué)習(xí)不是建立在學(xué)科學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，那么跨學(xué)科學(xué)習(xí)就流于生活經(jīng)驗式的，不利于學(xué)生建構(gòu)自身學(xué)科的認(rèn)知結(jié)構(gòu)[22]。因此，學(xué)科知識的選擇是開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重要問題。對跨學(xué)科學(xué)習(xí)而言，跨學(xué)科學(xué)習(xí)的主要任務(wù)是聯(lián)結(jié)不同學(xué)科的知識，進行打開、內(nèi)化、建構(gòu)，以產(chǎn)生新的知識，并強調(diào)通過兩個以上學(xué)科知識或方法以解決現(xiàn)實生活中的真實問題。因此，有必要結(jié)合跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵、特征，從知識視角下闡述跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的機制。

知識和經(jīng)驗是跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的基礎(chǔ)。杜威的“經(jīng)驗”理論的知識具有兩個特點，一是知識本身就是一直高水平發(fā)展到一定程度的經(jīng)驗，二是知識有其產(chǎn)生過程和發(fā)展的一定情境。也就說，知識和經(jīng)驗不是憑空產(chǎn)生的，而是在人與對象相互作用過程中不斷發(fā)展起來的。因此，當(dāng)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生時，學(xué)習(xí)者獲得的知識不是灌輸?shù)?，也不是和真實世界沒有聯(lián)系的，學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中是需要不斷去理解知識產(chǎn)生的情境和過程。尤其是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的目標(biāo)是發(fā)展學(xué)生的高階思維技能，要求學(xué)生不斷調(diào)用和激發(fā)先驗知識，并使知識的產(chǎn)生形成一個不斷螺旋上升的過程，并最終內(nèi)化形成思維能力。

知識理解是跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的基本前提。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中理解知識，歸根結(jié)底是要去理解符號所表達(dá)的客觀世界和社會實在的關(guān)系。學(xué)習(xí)者對跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的知識理解很難達(dá)到同一性，同時也會存在著理解層次和意義的不同。學(xué)習(xí)者基于個體感知、先驗知識或具體學(xué)科知識中所理解的也是有差異的。但是，學(xué)習(xí)者在這個過程中主動建構(gòu)知識與客觀世界的聯(lián)系的過程，是學(xué)習(xí)者打通真實世界與知識世界的聯(lián)系，從而更深層次地理解學(xué)習(xí)的發(fā)生。

知識整合和聯(lián)結(jié)是跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程。跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生不是一個簡單的認(rèn)知過程，而是一個不斷地進行著知識整合和建構(gòu)的活動。跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程是一個對不同學(xué)科知識進行整合與聯(lián)結(jié)的過程，在這個過程中包括學(xué)生對不同學(xué)科知識的整體感知、深度理解、知識整合、反思遷移等全部過程?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)中基于知識的整合，必須要以學(xué)科知識為基礎(chǔ)，同時也要有高階想象思維[23]。因此，跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者對知識的整合、深度加工，所構(gòu)造的形象思維和高階想象思維，有利于學(xué)習(xí)者對不同學(xué)科知識的整合和聯(lián)結(jié)。知識的整合和聯(lián)結(jié)是學(xué)習(xí)者以大概念為統(tǒng)領(lǐng)，打破學(xué)科知識之間的界限，通過一系列的認(rèn)知活動，如經(jīng)驗調(diào)取、概念理解、意義建構(gòu)、深度反思等，并整合兩個以上學(xué)科知識去解決真實世界中的問題。

高階思維的生成是跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的歸宿?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)通過對不同學(xué)科知識的整合與聯(lián)結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在理解真實世界中進行學(xué)習(xí)?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)的本質(zhì)不僅僅在于是學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，也不僅僅在于是對學(xué)科知識與方法理解的轉(zhuǎn)變，而是在聯(lián)結(jié)不同學(xué)科知識和真實世界的知識的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)知識的整合和聯(lián)結(jié)?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)也不能僅僅靜態(tài)地停留在不同學(xué)科知識表層，這既不是知識結(jié)果的單向傳遞，也不是基于兩個學(xué)科知識的表層應(yīng)用或機械重復(fù)，而必須要超越知識背后的意義系統(tǒng)，探究知識的符號發(fā)生、邏輯發(fā)生，并引導(dǎo)學(xué)生建立在世界的關(guān)聯(lián)中理解通過兩個以上學(xué)科知識去解決真實世界的問題，并生成具有個人意義的高層次理解。

（二）促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的要素

根據(jù)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生機制，研究認(rèn)為要促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生需要滿足三個要素：高階思維技能的發(fā)展、真實情境問題解決的過程、學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計。高階思維技能的發(fā)展是跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的目標(biāo)；真實情境問題解決的過程是學(xué)習(xí)者實現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的表征；學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的要素是跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的基礎(chǔ)。

第一，促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的目標(biāo)是發(fā)展學(xué)習(xí)者的高階思維技能，其主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力傾向、批判性思維技能、協(xié)作溝通能力、問題解決等方面技能得到發(fā)展，而具有真實性的問題和任務(wù)是促進學(xué)習(xí)者高階思維能力教學(xué)設(shè)計的核心，它通常以問題的形式來重新組織課程內(nèi)容[24]。

第二，促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程是要實現(xiàn)真實情境問題的解決，是指學(xué)習(xí)者在實現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)時所開展的一系列學(xué)習(xí)活動，也是跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的表征，這一系列學(xué)習(xí)活動主要是圍繞跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程展開，主要包括五個階段，如下頁圖1所示。

第三，促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計。本研究主要借鑒喬納森[25]和鐘志賢[26]等學(xué)者對學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計要素的界定，其要素主要由以下幾個方面組成：跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動、問題、工具、學(xué)習(xí)者、跨學(xué)科課程設(shè)計、學(xué)習(xí)共同體、支架等要素組成。學(xué)習(xí)者是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的主體，他們的主體性決定了跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的質(zhì)量，也決定了學(xué)習(xí)者的高階思維技能是否能夠通過有效學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計得以發(fā)展。問題情境是觸發(fā)學(xué)習(xí)者跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的基本引擎，其能成為學(xué)習(xí)者參與跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動的基本前提，它決定學(xué)習(xí)者實現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的質(zhì)量和程度。而且學(xué)習(xí)環(huán)境不僅僅是指物理的學(xué)習(xí)環(huán)境，結(jié)合學(xué)習(xí)科學(xué)的重要觀點，研究認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)包括：（1）物理環(huán)境，指的是教室、多功能教室、戶外、博物館等場所，為跨學(xué)科學(xué)習(xí)提供基本的物理場所；（2）心智環(huán)境，指的是面向真實學(xué)習(xí)環(huán)境中跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程，其核心是要促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生，聯(lián)接學(xué)習(xí)環(huán)境和真實世界，以大概念來統(tǒng)領(lǐng)學(xué)習(xí)環(huán)境中的心智環(huán)境有利于促進學(xué)生對知識的深層次理解；（3）技術(shù)環(huán)境，指的是借助信息技術(shù)等工具來給養(yǎng)學(xué)習(xí)環(huán)境；（4）社會關(guān)系環(huán)境，指的是學(xué)習(xí)者、教師、技術(shù)等之間形成學(xué)習(xí)的共同體，開展協(xié)商、共建、共享、討論，以促進學(xué)習(xí)的深層次發(fā)生；（5）課程資源，指的是開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)需要的內(nèi)容資源，包括選擇什么樣的知識進行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，如設(shè)計大概念；選擇什么樣的課程內(nèi)容進行設(shè)計，如何與真實世界相聯(lián)系等。

促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計以情境學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、活動理論、認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)，以重構(gòu)跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計為支撐，以技術(shù)作為思維工具，通過學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計促進學(xué)習(xí)者跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生，實現(xiàn)高階思維的發(fā)展。簡言之，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)環(huán)境并不能直接促進學(xué)習(xí)者的高階思維產(chǎn)生，必須要在特定的情境和文化中，通過開展學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計，提供一系列的學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)策略。學(xué)習(xí)者運用多學(xué)科知識實現(xiàn)真實問題解決，既能深入理解學(xué)科知識，又能理解不同學(xué)科知識之間的聯(lián)結(jié)。結(jié)合學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計要素和跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程，本文構(gòu)建了促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型（如圖2所示）。

（三）促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計實施策略

1.創(chuàng)建豐富多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境與資源。物理環(huán)境、技術(shù)環(huán)境、課程環(huán)境等環(huán)境對學(xué)生來說既是學(xué)習(xí)的場所，也是學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的資源，學(xué)生能通過在這些環(huán)境中學(xué)習(xí)直接獲得和理解知識。物理環(huán)境要求根據(jù)跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容進行有效設(shè)計，既包括傳統(tǒng)教室，也包括創(chuàng)新學(xué)習(xí)空間的設(shè)計，甚至還包括博物館等場館，聯(lián)結(jié)物理環(huán)境和校外、社區(qū)、自然等的環(huán)境。技術(shù)環(huán)境要求根據(jù)跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容提供適恰的技術(shù)，如在線協(xié)作平臺、跨學(xué)科學(xué)習(xí)平臺等，還包括思維導(dǎo)圖等工具技術(shù)。課程資源是指學(xué)習(xí)內(nèi)容要學(xué)科互涉，教師根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容有效設(shè)計有挑戰(zhàn)性的跨學(xué)科學(xué)習(xí)的問題、任務(wù)。

2.構(gòu)建和諧的人際環(huán)境，促進學(xué)生主動協(xié)作學(xué)習(xí)。在促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的過程中社會關(guān)系環(huán)境方面，教師要精心設(shè)計，要尊重小組合作的意愿，更要在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中注重學(xué)生之間的合作、尊重，使教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與環(huán)境之間有良好合作關(guān)系，讓學(xué)生感受到跨學(xué)科學(xué)習(xí)是有意義的，是互動的，且學(xué)習(xí)內(nèi)容與真實世界相聯(lián)系，具有真實情境性，學(xué)生便能夠積極地投入學(xué)習(xí)，獲得較好的心流體驗。

3.構(gòu)建以大概念引領(lǐng)的心智環(huán)境。促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境中，積極構(gòu)建以大概念為引領(lǐng)的心智環(huán)境，既是大概念形成的過程，其過程可以包括準(zhǔn)備、建構(gòu)、應(yīng)用三個階段，同時這也有利于促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的過程。通過設(shè)計好的問題來突出大概念整合，以聯(lián)結(jié)不同學(xué)科的知識，達(dá)成學(xué)科與學(xué)科之間知識的整合與融會貫通。

4.以促進學(xué)生核心素養(yǎng)的落實為目標(biāo)。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生首先需要通過大概念整合不同學(xué)科的知識，理解不同學(xué)科知識之間的關(guān)系，以通過解決真實情境中的問題來聯(lián)結(jié)不同學(xué)科之間的知識，以創(chuàng)造產(chǎn)生新的知識。高品質(zhì)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計能夠促進學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，以發(fā)展學(xué)生的高階思維技能，從而以促進學(xué)生核心素養(yǎng)的落實為目標(biāo)。

5.設(shè)計真實問題序列，開展問題鏈教學(xué)。真實的驅(qū)動性問題是指學(xué)習(xí)者能運用多學(xué)科知識，通過具身參與實現(xiàn)驅(qū)動性問題解決，通過設(shè)計真實問題序列，開展問題鏈教學(xué)是促進學(xué)習(xí)者跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的基礎(chǔ)。好的真實的驅(qū)動性問題具有以下幾個特征：一具有可行性，即學(xué)生能夠通過設(shè)計并執(zhí)行研究方案來解決問題；二具有價值性，即包括豐富的學(xué)科內(nèi)容和跨學(xué)科內(nèi)容，符合促進學(xué)習(xí)者高階思維技能發(fā)展的目標(biāo)；三具有情境性，即具有真實且非常重要的情境；四具有意義性，即所要探究的問題對學(xué)習(xí)者來說是有趣且令人興奮的；五具有倫理性，即所探究的問題不能對個人、集體或環(huán)境造成危害。

6.以高階、挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計為內(nèi)容。高階、挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計是促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的關(guān)鍵，高階、挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計要圍繞不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計不同形式的學(xué)習(xí)任務(wù)，如項目式學(xué)習(xí)任務(wù)、探究式學(xué)習(xí)任務(wù)、問題驅(qū)動型學(xué)習(xí)任務(wù)等；同時還要根據(jù)跨學(xué)科學(xué)習(xí)要求，要從不同學(xué)科的核心素養(yǎng)要求出發(fā)設(shè)計高階、挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，既有單學(xué)科為主整合其他學(xué)科的學(xué)習(xí)任務(wù)，也有以多學(xué)科相融通的學(xué)習(xí)內(nèi)容為聯(lián)結(jié)點的跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)，最終形成對學(xué)習(xí)任務(wù)的多維度理解。

7.以大概念整合不同學(xué)科的知識為方法。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生基于學(xué)科知識學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之上，形成對學(xué)科知識更加綜合和上位的理解，以形成概念性思維。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，強調(diào)學(xué)生運用概念來整合思維，實現(xiàn)知識的遷移，以大概念整合不同學(xué)科的知識目的是有利于不同學(xué)科知識點之間的聯(lián)結(jié)與整合。

8.創(chuàng)建真實情境促進積極主動的學(xué)習(xí)。從本質(zhì)上說，促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計是轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生通過解決真實情境中的學(xué)習(xí)而獲得較好的心流體驗。在促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計過程中，學(xué)生需要思考的是如何基于真實情境來提升心流體驗，降低外在認(rèn)知負(fù)荷，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自我效能感。

9.教師從教學(xué)執(zhí)行者轉(zhuǎn)向跨學(xué)科課程設(shè)計者。隨著義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)對實施跨學(xué)科學(xué)習(xí)的要求，實施跨學(xué)科教學(xué)對教師來說既是機遇又是挑戰(zhàn)，同時對提升教師專業(yè)能力素質(zhì)、促進教師專業(yè)發(fā)展也具有重要意義。當(dāng)前，大多數(shù)教師還茫然于什么是跨學(xué)科教學(xué)，如何設(shè)計跨學(xué)科學(xué)習(xí)課程等問題。而要構(gòu)建有利于跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計，教師就必須轉(zhuǎn)變自己的角色，從原來簡單的教學(xué)設(shè)計或教學(xué)執(zhí)行者，轉(zhuǎn)變?yōu)榭鐚W(xué)科課程設(shè)計者。促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計要求教師在充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合新一輪義務(wù)教育階段課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，重新調(diào)整教學(xué)方法策略，不斷整合、優(yōu)化、重組學(xué)科知識內(nèi)容，并強調(diào)學(xué)科知識與學(xué)科知識的聯(lián)系，與學(xué)生共同參與和設(shè)計跨學(xué)科學(xué)習(xí)課程，成為跨學(xué)科課程設(shè)計者。

（一）實驗設(shè)計

本研究采取了混合研究設(shè)計方法，以探究促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計效果。研究圍繞“促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計效果如何？”這一核心問題，按照“效果—關(guān)系—機制”的研究視角展開研究。根據(jù)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的目標(biāo)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的心理認(rèn)知因素等，提出2個主要問題，RQ1：促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計能否提升學(xué)習(xí)者高階思維技能和自我效能感？RQ2：在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷、心流體驗、高階思維技能之間是否存在相互影響？

（二）實驗變量與測量工具

自變量X：學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計。對于實驗班，采用促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計組織教學(xué)；對于控制班，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。

因變量Y：心流體驗、認(rèn)知負(fù)荷、高階思維技能。心流體驗的測量采用Jon Pearce提出的心流量表[27]。認(rèn)知負(fù)荷測量參考了Leppink J等人的認(rèn)知負(fù)荷量表[28]，包括內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷、關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。高階思維技能量表參考了Carini，Kuh等人[29]、Gwo-Jen Hwang等人[30]、Lee J ， Choi H [31]、姜玉蓮[32]、劉徽[33]等人的研究，并結(jié)合21世紀(jì)4C技 為四個部分：創(chuàng)造力傾向、問題解決能力、批判性思維、合作溝通能力。

干擾變量及其控制：本次準(zhǔn)實驗的干擾變量是學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)生的知識水平等。為盡可能減少干擾變量的影響，本次實驗是來自一個班的學(xué)生，將其分為2組進行實驗。

（三）實驗假設(shè)

為進一步探討在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷、心流體驗、高階思維技能之間是否存在相互影響？研究提出如下假設(shè)，H1a：內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗有負(fù)向影響；H1b：外在認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗有負(fù)向影響；H1c：關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗有正向影響；H2a：心流體驗對創(chuàng)造力傾向具有積極正向影響；H2b：心流體驗對批判性思維具有積極正向影響； H2c：心流體驗對合作、溝通技能具有積極正向影響；H2d：心流體驗對問題解決技能具有積極正向影響。

（四）實驗過程

1.學(xué)習(xí)者特征分析

實驗對象為一所普通中學(xué)的九年級學(xué)生，該班級學(xué)生已經(jīng)掌握了一定的初中數(shù)學(xué)和物理知識；具有較好的溝通、表達(dá)能力；學(xué)生思維處于形式運算階段，但是總體而言學(xué)生班級成績屬于中下水平。

2.促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計

第一，在學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計、問題的設(shè)計等方面重點關(guān)注降低外在認(rèn)知負(fù)荷、增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷方面，如增加頭腦風(fēng)暴環(huán)節(jié)，改變傳統(tǒng)講授“反比例函數(shù)”的教學(xué)過程。第二，強化學(xué)科核心素養(yǎng)，更加關(guān)注學(xué)生的“邏輯推理”“直觀想象”等數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”等物理學(xué)科核心素養(yǎng)。第三，問題的設(shè)計，更加關(guān)注學(xué)科知識和方法的整合，創(chuàng)設(shè)的情境也能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第四，設(shè)計高階、挑戰(zhàn)性的任務(wù)，如設(shè)計問題序列。第五，研究者與數(shù)學(xué)、物理老師共同備課、討論。基于上述，我們設(shè)計了“撬動地球”跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計，如表1所示。

3.實施過程

研究時間為2021年11月—2021年12月，選擇九年級數(shù)學(xué)課程中的“反比例函數(shù)”內(nèi)容為縱向跟蹤的研究情境。為了將研究干擾程度降到最低，僅在課中讓參與對象填寫問卷。整個實驗過程持續(xù)時長為三周左右。在第一周，研究者與數(shù)學(xué)、物理學(xué)科教師共同開展教研、討論課程內(nèi)容選擇和學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計。第二周到第三周是實驗的實施過程。第三周課程結(jié)束后，所有學(xué)習(xí)者進行問卷調(diào)查，具體包括心流體驗、認(rèn)知負(fù)荷、高階思維技能等問卷。此外，對實驗組的學(xué)生開展半結(jié)構(gòu)化訪談。實驗班采用“撬動地球”的跨學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計進行反比例函數(shù)的學(xué)習(xí)，控制班采用傳統(tǒng)的講授方式。

實驗完成后，對實驗班和控制班學(xué)生的高階思維技能、自我效能感、認(rèn)知負(fù)荷、心流體驗進行后測，分析學(xué)生的高階思維技能、自我效能感、認(rèn)知負(fù)荷、心流體驗等方面是否存在差異。

（一）各變量的單因素方差分析

通過對實驗班和控制班的收集到的后測問卷進行單因素方差分析，得到結(jié)果，如下頁表2所示。研究發(fā)現(xiàn)，實驗班在心流體驗、自我效能、以及高階思維的各個維度都高于控制班，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷低于控制班，且在自我效能感、高階思維技能、心流體驗、內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷等維度具有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著，雖然外在認(rèn)知負(fù)荷和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷沒有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著，但是實驗班的外在認(rèn)知負(fù)荷低于控制班，關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷高于控制班。換句話說，促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型對學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷具有一定的作用且有效提升學(xué)生了自我效能感及高階思維技能，在一定程度上可以說，該學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計有效促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的發(fā)生。

（二）跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者的心流體驗、認(rèn)知負(fù)荷、高階思維技能的關(guān)系

我們主要選擇了實驗班的數(shù)據(jù)進行分析，采用基于偏最小二乘結(jié)構(gòu)方程模型的SmartPLS3.0軟件研究各變量之間的關(guān)系，并對模型進行解釋和預(yù)測，檢驗實驗中提出的研究假設(shè)。本次問卷所設(shè)維度的Cronbach’s Alpha最小值為批判性思維的0.709，其余均大于0.828，說明信度較好。

研究假設(shè)模型中各變量之間路徑系數(shù)的分析結(jié)果，如表3所示?？梢钥吹剑趯W(xué)生認(rèn)知負(fù)荷與心流體驗的三條路徑中，唯有關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗顯著影響，其路徑系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)誤、t統(tǒng)計量、P值分別為-0.515、0.223、2.311、0.021，說明關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷負(fù)向影響學(xué)生心流體驗，假設(shè)H1c成立。而由于內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷與心流體驗之間路徑系數(shù)的p值大于0.05的原因，假設(shè)H1a、H1b不成立。同理，心流體驗與創(chuàng)造力傾向、合作溝通能力、批判性思維、問題解決能力之間路徑系數(shù)的p值均小于0.05，因此，假設(shè)H2a、H2b、H2c、H2d均成立。

（三）數(shù)據(jù)分析結(jié)果

1.實驗結(jié)果顯示，實驗班中學(xué)生的高階思維技能、自我效能感、心流體驗等各維度均值得分均高于控制班，且具有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著差異。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，實驗班內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與外在認(rèn)知負(fù)荷都低于控制班，關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷高于控制班，且關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷在統(tǒng)計學(xué)意義上產(chǎn)生了顯著性的差異。

2.實驗發(fā)現(xiàn)，關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗具有正向影響；換言之，心流狀態(tài)較好的學(xué)生應(yīng)具有較高的關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷和較低的外在認(rèn)知負(fù)荷。

3.假設(shè)H2a、H2b、H2c、H2d的結(jié)果表明，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的心流體驗與創(chuàng)造力傾向、批判性思維、合作溝通能力、問題解決能力呈顯著正相關(guān)。

（四）實驗結(jié)果分析

回應(yīng)本實驗研究的框架，研究從“效果—關(guān)系—機制”三個維度來分析促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計實踐效果。

1.促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型有效降低了學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷和內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，增加了關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，表現(xiàn)出了較好的心流體驗，提升了學(xué)生的高階思維技能。

第一，該模型的應(yīng)用能有效降低了學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷和內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，增加了關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。通過訪談發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程滿意，學(xué)生也積極愿意投入到跨學(xué)科學(xué)習(xí)的探究中。而且跨學(xué)科學(xué)習(xí)中學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性。因此，學(xué)生在解決這一類型學(xué)習(xí)任務(wù)時，需要增加其關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，特別是在對問題表征的理解、對所需要解決問題的過程等方面提供腳手架支持。

第二，跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中學(xué)生表現(xiàn)出較好的心流體驗。從本質(zhì)上說，促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型對于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動參與到跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，并逐漸獲得對學(xué)科知識的理解和高階思維技能的發(fā)展具有一定的作用。因此，在實驗中我們看到學(xué)生積極地投入到跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計為其提供資源、環(huán)境、工具等，教師提供及時的反饋支持，因此，學(xué)生在這樣的過程中進入了一種自主而自由的狀態(tài)，獲得了較好的心流體驗，而獲得較好的心流體驗?zāi)芤l(fā)學(xué)生深層次的跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

第三，相比于控制組，實驗組中的促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計都有效發(fā)展了學(xué)生的高階思維技能，也達(dá)成了研究提出來的跨學(xué)科學(xué)習(xí)的目標(biāo)是發(fā)展學(xué)生的高階思維技能。

2.在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，外在認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗有負(fù)向影響，關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗有正向影響，心流體驗對學(xué)生的高階思維技能具有積極正向影響。

研究發(fā)現(xiàn)，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中外在認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗有負(fù)向影響，關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷對心流體驗有正向影響，心流體驗對創(chuàng)造力取向、批判性思維、問題解決能力、合作溝通能力有積極正向影響。因為外在認(rèn)知負(fù)荷是可以通過教學(xué)設(shè)計或教學(xué)程序改變的；關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷是指學(xué)習(xí)者在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中所需要的認(rèn)知負(fù)荷，學(xué)習(xí)者在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中的認(rèn)知負(fù)荷主要來源于問題解決、知識整合、學(xué)習(xí)認(rèn)知活動的過程中。因此，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型中，要降低外部認(rèn)知負(fù)荷，增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，以提升學(xué)習(xí)者的心流體驗，其核心在于促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的原則。

3.根據(jù)結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，呈現(xiàn)出“認(rèn)知負(fù)荷—心流體驗—高階思維技能”相互影響的機制。

通過結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷與心流體驗、心流體驗與高階思維技能之間都是相互影響的。因此，教師為學(xué)習(xí)者設(shè)計跨學(xué)科問題時，要為學(xué)習(xí)者提供問題的情境設(shè)計和合適的支架支撐，能有效幫助學(xué)習(xí)者降低認(rèn)知負(fù)荷，并引導(dǎo)學(xué)習(xí)者調(diào)取先驗知識，整合不同學(xué)科知識或方法，引導(dǎo)其進行深度加工，以獲得更好的心流體驗和更多的學(xué)習(xí)投入，并最終改善跨學(xué)科學(xué)習(xí)的效果，提升學(xué)習(xí)者的高階思維技能，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

本研究首先闡釋了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生機制，其次構(gòu)建了促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型，并從“目標(biāo)—內(nèi)容—方法—評價”四個方面提出了實施策略，最后，分析了跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。本研究僅是對促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型應(yīng)用的初步探索，盡管對跨學(xué)科學(xué)習(xí)的理論和學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的實踐進行了豐富，但同時也存在一些研究不足。未來我們將采取基于設(shè)計的研究方法，持續(xù)在基礎(chǔ)教育階段開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的實踐探索，以形成更加穩(wěn)定的促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模型，推動從學(xué)習(xí)科學(xué)到教學(xué)實踐的變革[34]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 教育部.義務(wù)教育課程方案（2022年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2][4] 萬昆.跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵特征與設(shè)計實施——以信息科技課程為例[J].天津師范大學(xué)學(xué)報（基礎(chǔ)教育版），2022，23（5）：59-64.

[3] 田娟，孫振東.跨學(xué)科教學(xué)的誤區(qū)及理性回歸[J].中國教育學(xué)刊，2019，312（4）：63-67.

[5] 萬昆，饒愛京.促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計研究[J].教育學(xué)術(shù)月刊，2023，368（3）：91-99.

[6] 余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015，21（4）：13-22.

[7] 張屹，李幸等.基于設(shè)計的跨學(xué)科STEM教學(xué)對小學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)態(tài)度的影響研究[J].中國電化教育，2018，（7）：81-89.

[8] 鄒綺雯，梁斌.STEM跨學(xué)科視域下的項目設(shè)計分析——以小學(xué)STEM課堂《輪子》為例[J].中國教育信息化，2019，（14）：39-42.

[9] 詹澤慧，李彥剛等.文化本位的跨學(xué)科學(xué)習(xí)：STEAM教育本土化的一種重要途徑[J].中國電化教育，2022，（1）：95-104.

[10] 黃璐，裴新寧.科學(xué)理性主義視野下的STEM教育思考：知識融通[J].比較教育研究，2018，40（6）：27-34.

[11] 張澤遠(yuǎn)，楊國強等.高中物理和化學(xué)跨學(xué)科課程的開發(fā)與實施——以“伏打電池”為例[J].上海課程教學(xué)研究，2020，（12）：49-53.

[12] 葛燕琳.基于核心概念和問題導(dǎo)向的跨學(xué)科教學(xué)初探——以“大豆‘旅行安家’的啟示”一課為例[J].地理教學(xué)，2021（24）：53-57.

[13] 湯慧慧.跨學(xué)科融合式單元主題教學(xué)實踐研究——以小學(xué)英語學(xué)科為例[J].教育參考，2019，（2）：89-97.

[14] 劉艷萍，章巍.學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元整體教學(xué)之整校探索[J].中小學(xué)管理，2021，（7）：27-31.

[15] Frank Fischer，Cindy E.Hmelo-Silver，et al.International Handbook of the Learning Sciences [M].New York：Library of Congress Catalogingin-Publication Data，2018.

[16][25] [美]喬納森.徐世猛等譯.學(xué)習(xí)環(huán)境的理論基礎(chǔ)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2015.

[17] 尚俊杰，王鈺茹等.探索學(xué)習(xí)的奧秘：我國近五年學(xué)習(xí)科學(xué)實證研究[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2020，38（9）：162-178.

[18] Xu X，Kang J，et al.Understanding embodied immersion in technology‐enabled embodied learning environments [J].Journal of Computer Assisted Learning，2022，38（1）：103-119.

[19] [德]諾伯特·M·西爾，[荷]山尼·戴克斯特拉.任友群等譯.教學(xué)設(shè)計中課程、規(guī)劃和進程的國際觀[M].北京：教育科學(xué)出版社，2009.

[20] 饒愛京，萬昆.技術(shù)與學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計融合的困境、成因及突破[J].教育理論與實踐，2023，43（4）：53-57.

[21] 成尚榮.學(xué)科育人：教學(xué)改革的指南針和準(zhǔn)繩[J].課程·教材·教法，2019，39（10）：82-89.

[22] 吳剛.奔走在迷津中的課程改革[J].北京大學(xué)教育評論，2013，11（4）：20-50+185-186.

[23] 郭元祥，李新.遇見與預(yù)見：學(xué)科想象的生成及想象教學(xué)[J].教育研究，2021，42（9）：39-49.

[24] [美]R·基思·索耶.徐曉東譯.劍橋?qū)W習(xí)科學(xué)手冊[M].北京：教育科學(xué)出版社，2010.

[26] 鐘志賢.論學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計[J].電化教育研究，2005，（7）：35-41.

[27] A J M P，B M A，A S H.The ebb and flow of online learning - ScienceDirect [J].Computers in Human Behavior，2005，21（5）：745-771.[28] Leppink J，Paas F，et al.Development of an instrument for measuring different types of cognitive load [J].Behavior research methods，2013，45（4）：1058-1072.

[29] Carinii R M，Klein K S P.Student Engagement and Student Learning：Testing the Linkages [J].Research in Higher Education，2006，47（1）：1-32.

[30] Hwang G J，Lai C L，et al.A long-term experiment to investigate the relationships between high school students’ perceptions of mobile learning and peer interaction and higher-order thinking tendencies [J].Educational Technology Research and Development，2017，66（1）：75-93.

[31] Lee J，Choi H.What affects learner’s higher-order thinking in technology-enhanced learning environments The effects of learner factors [J].Computers & Education，2017，115：143-152.

[32] 姜玉蓮.技術(shù)豐富課堂環(huán)境下高階思維發(fā)展模型建構(gòu)研究[D].長春：北師范大學(xué)，2017.

[33] 劉徽，鄭宇徽等.STEM學(xué)習(xí)成效的混合研究——以浙江省H市為例[J].教育發(fā)展研究，2020，40（10）：50-59.

[34] 梁林梅，李志.從學(xué)習(xí)科學(xué)到教學(xué)實踐變革——教師學(xué)習(xí)科學(xué)素養(yǎng)提升的關(guān)鍵概念與有效教學(xué)策略[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2018，28（12）：13-20.

作者簡介：

萬昆：副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，江西省哲學(xué)社會科學(xué)重點研究基地教師發(fā)展與數(shù)字化研究中心副主任，研究方向為學(xué)習(xí)科學(xué)與技術(shù)、教育數(shù)字化。

饒愛京：教授，博士，博士生導(dǎo)師，副校長，研究方向為教育數(shù)字化、高等教育管理。

Occurrence Mechanism， Model Construction and Empirical Research of Learning Environment Design to Promote Interdisciplinary Learning

Wan Kun， Rao Aijing

（Research Center of Educational Information， Shangrao Normal University， Shangrao 334001， Jiangxi）

Abstract： Interdisciplinary learning has been an important learning way advocated by the new Compulsory Education Curriculum Program， but there are still problems such as “shallowness， alienation and blind crossing” in interdisciplinary learning currently. Based on the connotation of interdisciplinary learning， this paper analyzes the mechanism and elements of promoting interdisciplinary learning， which mainly includes three aspects： the development of higher-order thinking skills， the process of solving real situation problems and the design of learning environment. On this basis， this paper constructs a learning environment design model to promote interdisciplinary learning， and puts forward implementation strategies from four aspects of “objective-content-method-evaluation”. Based on the model， this research designed a series of related learning activities and conducted a month-long practical study. The research results show that the learning environment design model for promoting interdisciplinary learning can effectively develop students’ high-order thinking skills， effectively reduce students’ external cognitive load and internal cognitive load， increase related cognitive load， and demonstrate a good flow experience. Moreover， in the process of interdisciplinary learning， there is a mechanism of mutual influence between “cognitive load-flow experience-high-order thinking skills”.

Keywords： interdisciplinary learning； occurrence mechanism； design model of learning environment； learning effect

責(zé)任編輯：李雅瑄