科学教师跨学科教学能力的现状与提升路径
科学教师跨学科教学能力的现状与提升路径
随着科学技术的迅速发展和社会经济的深刻变革，人类社会面对的挑战和问题变得日益复杂和多元化。这些挑战和问题大多超出单一学科范畴，需要协同多学科知识和方法进行解决。在此背景下，科学教育的面貌正在经历从知识传授转向素养导向的人才培养、从解题训练转向真实问题解决、从被动学习转向主动学习的深刻变革，跨学科教学成为必要的教学形态。
科学教师跨学科教学能力是指科学教师在教学过程中，能够有效地整合不同学科的知识、方法和思维，设计并实施跨学科教学活动，支持学生跨学科学习的教学实践能力，是科学教师开展跨学科教学的基础能力。当前科学教师的跨学科教学能力普遍不高，科学教师教育实践过程中对跨学科教学能力关注不足，指向跨学科教学能力提升的教育资源匮乏。面对上述问题，需要针对教师跨学科教学能力提升，统筹考虑教师培养、专业认证、教师培训，充分利用社会资源建设丰富的跨学科教师教育资源，完善科学教师教育生态。
科学教师跨学科教学能力的内涵
科学教师跨学科教学能力是指科学教师在教学过程中，能够有效地整合不同学科的知识、方法和思维，设计跨学科教学内容、开展跨学科教学活动、创建多元化教学环境以支持学生跨学科学习的教学实践能力。跨学科教学能力是科学教师专业素养的重要组成部分，也是科学教师适应21世纪教育改革和社会发展需求的必备条件，一般来说包括跨学科教学信念、跨学科教学知识、跨学科教学设计能力、跨学科教学实施能力、跨学科教学研究能力五个方面。
跨学科教学信念是指科学教师对跨学科教学的本质、特征、价值、意义等方面的认同感，包括对核心素养价值的理解和对跨学科教学价值的理解。它是科学教师跨学科教学的内生动力和实践方向，科学教师只有认可跨学科教学对学生学习的重要性与优势，才会信任跨学科教学在促进学生发展中起到的作用，深化自身对跨学科教学的认同感。
跨学科教学知识是科学教师在跨学科教学中需要掌握的教学知识，包括跨学科教学理念、内容、方法和评价等方面知识。它是科学教师跨学科教学的认知基础与前提条件，科学教师只有具备丰富的跨学科教学知识，深入认识跨学科教学的本质特征，才能正确把握跨学科教学的方向和重点，以科学的方式开展跨学科教学实践。
跨学科教学设计能力是指科学教师对多个学科领域的教学内容进行深度整合和重构并最终形成教学设计的能力，包括跨学科学习内容分析、跨学科教学模式选择、跨学科教学评价设计等相关能力。它是科学教师跨学科教学的核心能力，科学教师只有运用相关的教学设计理论知识和实践能力，才能设计出具备整体性和具有内在逻辑的跨学科教学活动。
跨学科教学实施能力是教师在教育教学实践中依据教学设计，组织课堂活动、指导学习过程和使用教学策略与教学评价的能力。它是科学教师跨学科教学的重要保障，科学教师只有具备了这样的能力，才能创设以问题为导向、以学生为中心、技术增强的跨学科学习环境。
跨学科教学研究能力是跨学科教学的持续发展动力，是指科学教师在跨学科教学过程中开展教学研究的能力，包括问题提出、研究设计、数据分析等。科学教师只有以研究者的视角不断地对跨学科教学实践进行反思，对遇到的问题进行深入研究分析，才能持续地调整和完善自身的跨学科教学策略，确保跨学科教学的有效性和针对性。
培养科学教师跨学科教学能力的现实困境
科学教师的跨学科教学能力是进行高质量跨学科教学的基础。然而，当前科学教师的跨学科教学能力普遍不高，科学教师教育对跨学科教学能力关注不足，指向跨学科教学能力培养的教师教育资源匮乏等问题仍然突出，极大限制了科学跨学科教学的高质量开展。
科学教师缺少指向跨学科教学的专业发展机会
教师专业发展可以帮助教师更新教育观念，增强专业素养，是提升教师队伍建设水平的核心路径。在科学教师培训中，重视真实情境的跨学科实践内容对于快速增强科学教师跨学科教学信念和能力，提升跨学科教学质量有着不可替代的作用。当前，在我国科学教师的培训中存在重视理论学习，强调学科教学技能发展，而忽视科学教师跨学科教学能力培养等问题。一项于2021年面向13万小学科学教师的调查显示，在五类教师培训内容中，跨学科教学内容占比最少，远低于概念和规律的教学或科学学科专业知识的传授。培训形式上，多以教育学领域专家的大班讲授为主，无法激发教师的主观能动性。再如一项对吉林省长春市小学科学教师的调查表明，76.36%的小学科学教师参加过讲授形式的培训，但仅有7.27%的教师参加过其他如制作和体验形式的培训。这使得科学教师缺乏将不同学科知识融会贯通并应用于跨学科教学实践的机会。在教师教研中，跨学科合作机会缺失，教研活动一般以同一学科教师与教研员组织开展，极少有跨学科教研活动，即便是同一学校的不同学科教师也缺乏相互交流的机制，导致各个学科的教师之间难以相互沟通，许多教师无法获取更新跨学科教学方法和技术的机会。可见，指向跨学科教学的专业发展机会缺乏限制了教师在跨学科教学方面的专业成长。
教师认证体系中跨学科教学能力考察缺失
教师认证制度作为教师队伍入口的筛选机制，是确保教师队伍整体质量与水平的关键制度保障。将跨学科教学能力纳入科学教师的专业标准认证，对于保障教师队伍的专业水平与新时代科学教育需求之间的匹配性具有重要作用。以美国的《科学教师培养标准》为例，其不仅要求科学教师要掌握本学科的内容知识，还强调科学教师应能将所认证的学科领域中最重要的学科核心概念、跨学科概念、科学与工程实践紧密结合。相比之下，我国现行的科学教师专业标准的认证体系，主要侧重对教育学、心理学以及特定学科知识的考核，未将教师的跨学科教学能力纳入评估范畴。例如，小学科学教师所获的资格证书为通用的小学教师资格证书，其考试科目并未设置针对科学内容的专项测试，仅在“教育教学知识与能力”考核及面试环节对小学相关学科知识有所涉及。如此一来，认证体系中教师跨学科教学能力考察缺失，准入教师在跨学科教学的知识，态度以及设计和实施能力等方面的水平参差不齐，无法有效保障跨学科教学的顺利开展。
教师培养过程中对跨学科教学能力的关注不足
跨学科教学能力在科学教育领域正变得越来越重要，将跨学科教学能力全面整合到职前科学教师的培养过程中，不仅是对传统教师教育体系的必要改进，也是对未来科学教育需求的前瞻响应。在传统的科学教师教育体系中，学科界限明晰，职前科学教师培养往往只注重本学科知识的传授，而忽略了与其他相关学科的整合；理工科师范生的课程体系表现出强烈的知识本位倾向，缺乏跨学科课程内容。对20所高校师范类专业培养方案的分析结果表明，仅有不到40%的院校开设了跨学科的综合性模块化课程。不同学科培养单位的教师对职前科学教师的所有专业课程进行讲授，联合教学的培养项目相对较少，难于培养师范生的跨学科能力。同时，缺乏跨学科能力培养的实验室，师范生跨学科实践场域、机会缺失，这导致师范生对科学本质、工程技术教育等方面的了解相对匮乏，跨学科教学信念、知识能力未得到充分培养。调查表明，有近20%的师范生不了解本专业以外其他学科的知识，超过80%的师范生不了解STEM教育内容。
指向跨学科教学能力培养的教师教育资源缺失
教师教育资源建设是一个长期、持续的过程，需要得到学校、教育部门和社会的有效支持。当前科技资源参与教师教育的机制缺失，教师专业发展资源不足等问题严重。现有的资源往往局限于传统的单一的学科教学，科学教师教育缺乏针对跨学科教学能力提升的教材、课程、实验器材等资源。资源的短缺，一方面使得科学教师缺乏获得必要跨学科知识，限制了他们在教学中融合不同学科的能力；另一方面导致教师缺乏适当资源设计实施跨学科课程，阻碍了有效革新传统教学、推进跨学科教学的动机和能力。
科学教师跨学科教学能力的提升路径
科学教师跨学科教学能力提升是一项系统工程，既需要对教师培训、专业认证、教师培养进行统筹考虑、系统建设，又需要协同教育资源与社会资源，共同构建促进教师跨学科教学能力提升的新生态。
针对跨学科教学能力提供多样化的教师专业发展机会
教师专业发展作为提升教师素养和队伍建设水平的核心路径，其持续性、针对性和专业性直接决定了教师成长速度。针对科学教师跨学科教学能力不足的现状，需要加强科学教师培训机制建设，组建由科学家、科技馆专业人员、教育研究者、教研员和特级教师组成的跨学科专家团队，提供全国、地区、学校等多层面、长短期结合的专业培训和研讨会，通过每年举办的“全国科学教育暑期学校”和“特色科学教师研修班”等全国性教师培训项目，促进科学教师不断更新知识，掌握在课堂中有效整合不同学科内容和思想方法的策略。此外，有效的专业发展不仅需要抽象的讨论和学习，还需要具体生动的交流与反思，通过教师共同体的协作和分享促进教师的知识积累和实践提升。因此，可以通过提供跨学科教学研究的交流与合作机会，搭建线上线下结合的教师研修平台，组织校内外教师进行跨区域、跨学科、跨年级、跨主题的教学研讨和案例分享等，让科学教师接触不同的教学模式和方法，了解其他学校优势学科的优秀做法，同时鼓励科学教师与其他学科的教师合作，探索融入其他学科内容的方法，共同设计和实施综合性的跨学科项目，提升教师跨学科教学实践能力。
将跨学科教学能力列入科学教师专业标准的认证体系
教师专业认证是保证教师队伍素质、激励教师专业成长、确保科学教师教育良性发展的制度保障。科学教师专业认证应将跨学科教学的知识、能力考察作为重要内容有机融入科学教师的认证标准体系，并在考试和面试环节得以体现。如在科学类教师专业认证中，增加跨学科相关考试试题，要求教师能够以学科知识为核心，综合运用多学科知识解决真实情境中的跨学科问题和跨学科教学问题，既能保障准入教师的跨学科教学能力，也能引导师范教育重视教师跨学科能力培养。此外，不同学段的跨学科教学要求存在显著差异，不同发展阶段的教师的跨学科知识储备和特征也不尽相同，因此有必要建立分级分段的跨学科教学能力测评体系，针对小学、初中、高中不同学段的科学教师提出不同的跨学科教学能力表现指标为跨学科教学能力测评提供依据。
将跨学科教学能力作为职前科学教师培养的重要内容
职前教师培养是教师教育体系的有机组成，是教师队伍建设的源头活水。研究表明，有跨专业求学经历的教师的跨学科教学胜任力显著高于没有跨专业求学经历的教师。因此，将跨学科教学能力全面纳入职前科学教师的培养内容当中，有助于提高教师队伍跨学科教学能力，使其能适应未来社会对科学教育的需求和挑战。首先，在职前科学教师的培养目标中，应注重科学教育的综合性，强化理工科师范生的数字素养、技术素养以及跨学科教学能力的培养。在职前科学教师的课程体系中，增设跨学科课程模块和实验实训模块，并要求师范生选修科学史、科学哲学、科学社会学、工程设计、信息技术等课程，以拓宽其学科视野。其次，鼓励并资助在大学和研究机构成立专门的科学教育研究中心，加强高水平跨学科研究团队与平台的建设，促进各院系间的合作，共同培养理工科教师。例如，美国国家科学基金会已经通过其下属的STEM教育行政部门，支持全美STEM教育研究人员、STEM教育教师开展相关工作。最后，还需要在理工科师范学院内建设跨学科实验室和教学实训室，确保职前科学教师有充足的实践空间和资源来提升自身的跨学科实践能力。
利用社会资源建设丰富的跨学科教师教育资源
教师教育资源是教师专业成长和教育质量提升的重要保障，科学教师跨学科能力提升需要丰富的跨学科教师教育资源的支撑。跨学科教学具有综合性、实践性和跨学科性，其教师教育资源建设需要发挥政府部门、教育系统、研究机构、企业与场馆等多主体的协同作用。首先，当代科学技术发展迅速，科技项目研究创新成果反映了最前沿的知识和技术，推动科技资源向校内跨学科学习资源转化，能够为教师提供最新的科研成果和技术应用，扩宽视野，提升跨学科教学能力。其次，科学家、工程师等科技人才作为跨学科创新者和科技前沿发展的引领者，组织吸纳他们参与到跨学科课程研发、教学装备研制、教材编写等教育工作中，可以有效保障课程主题的时代性、教学装备的易用性与有用性、教材内容的科学性与多样性，有助于集合全社会力量为跨学科教学提供优质资源。最后，还应鼓励师范院校、中小学与周边科研院所、高新技术企业、科技场馆等单位进行合作，共同开发针对教师跨学科能力培养的教师教育教材、课堂教学视频和典型案例等，为教师的专业发展提供不断自我更新的资源支持。
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本文原文来自《中小学科学教育》期刊