融入“大概念”的STEAM跨学科教研：模式构建与实践案例*

杨文正 许秋璇

（云南师范大学 信息学院，云南昆明 650500）

一、问题提出

STEAM 教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）多学科交叉融合的一体化教育形态，其特别强调学科知识间的相互渗透，旨在培养学生合作探究、问题解决、批判性思维等综合能力[1]。STEAM 课程由多学科内容关联融合而成，以主题、项目或问题为驱动，统整多学科知识、原理和结构[2]。“跨学科整合”是STEAM 教育的本质特征，其实施的关键，在于找到学科内部知识间的纵向关联，学科间知识的横向关联以及跨学科知识间的网状关联，以实现跨越学科界限进行学科概念、学科思维和价值观念的内在融合。跨学科教研是STEAM 教学实施的前提，以及STEAM 教育能否有效融入学科课程体系的关键环节。反思现有研究，我们发现，面向STEAM 教育的跨学科教研相关研究成果较为缺乏。因此，关于STEAM跨学科教研知识整合路径、开展模式和实践案例的探索，显得尤为必要。

跨学科教研是一种针对特定教学主题，由不同学科教师参与进行的教学研讨活动。STEAM跨学科教研提倡设计学生核心素养培养主题，融合学科育人目标，模糊学科知识边界，整合各学科教师的教学智慧，在协同教研活动中，找到学科之间相互渗透的衔接点，以此形成STEAM 教育理念向具体实践转化的教学方案。传统教研多囿于单一学科，教研主体精熟本学科知识体系，而未能熟识交叉学科核心概念和基本结构。这种以单一学科视野开展的教研活动，难以有效弥合不同学科领域间的知识罅隙。由此形成的教学方案往往将重心放在某个特定学科，对如何消融学科界限关注不足，较难实现不同学科思维和学科素养的渗透和融合，致使STEAM 课程在实施过程中，产生各学科知识多以“拼盘式”混合的现象[3]。即使有部分STEAM 教师意识到传统教研存在的不足，试图突破学科阈限，消除认知隔阂，以求达到多学科知识整合的目的，但在具体教研活动开展过程中，仍然存在诸多问题。主要体现在：

（一）未能形成稳定的跨学科教研共同体

面向STEAM 教育，跨学科教研共同体可以更好地支持教师整合不同学科知识，并在分析教学问题过程中形成跨学科思维，以推进STEAM 教学改革的长效机制。然而，我国长期实施的分科教学，使教师个体形成单一学科思维定式，教师群体跨学科教研经验不足。围绕某一主题的传统教研，往往以自发的形式开展，未能形成清晰的教研主体构成、知识整合与创新规则、跨学科教学研讨资源和环境等共同体要素[4]。

（二）教研目标理解存在偏差

STEAM 教育的目标在于促进学生从多学科知识运用角度，提升解决实际问题的能力，从而培养学生合作能力和创新思维。因此，STEAM跨学科教研必然要求凝聚不同学科教师的多元化背景，合作建立跨学科知识联系，形成STEAM 教学实施的系统方案。在传统教研实践活动中，多数教师倾向于单纯地澄清自己所属学科的概念和学科素养，分享本学科教学经验和技巧，较少主动横向扩展知识面，只能“碎片式”地了解交叉学科知识点，难以形成系统化的知识网络，对学科“边缘化”问题很难进行深入地探讨，无法协同构建解决问题的概念框架[5]。

（三）教研主题的“跨学科特征”体现不强

STEAM跨学科教研设计应体现“整合、跨学科”理念，以跨学科概念或基本问题为“透镜”，将不同学科概念、原理和方法论等聚合到研讨的主题中。相对于传统教研主题关注于知识和行为，跨学科教研主题要增加思维的维度，侧重于科学、技术、工程、数学与社会之间的相互关系，突出技术与工程面向真实情境，具有实践应用性的特点[6]。传统教研主题确立较为随意，主题离散泛化，不同学科教学问题之间缺乏逻辑性和序列化，较难从学科交界处衍生出进阶式的教研主题。缺乏对关联学科的总体规划以及与真实生活情境联系不够紧密，导致教研主体无法超越单一学科教研思维的局限，较难实现更高层次的跨学科整合。

（四）教研活动流程结构松散

教学研究需遵循科学的规范和程序，STEAM跨学科教研需要一套教研群体“公知公循”，具有规范和指导功能并且步骤明晰、进程可调的系统化程序，以确立教研活动的“方向感”。虽然，多数STEAM 教师意识到循序渐进、结构稳定的跨学科教研活动流程，有助于调动教师群体的发散思维和聚合思维的灵活运用，但目前还未有适合STEAM跨学科教研的结构化流程。结构松散的跨学科教研组织方式，往往造成教师仅凭“印象”或“直觉”调节教研进程，从而影响教研决策的可信度和有效性。

（五）跨学科概念整合与知识内化不足

STEAM跨学科教研重在解决各学科知识碎片化和孤立化，各学科原有知识体系劣构化，以及应用疏离等问题。这就要求STEAM 教师既要精熟本学科概念架构和思维特征，又要熟识其他学科基本知识体系及方法，在跨学科教研活动中拓宽学科视野，增进学科见解。建立在学科隔离基础上的传统教研，教师只需熟练掌握本学科概念纵深发展脉络，缺少协同共建跨学科知识网络的实践场域，难以满足STEAM 教育跨学科概念整合的现实诉求。此外，跨学科教研主体受限于单学科领域思维和素养，彼此间深度交流互动不足，易于忽视隐性知识的流动、共享与内化。

如何消解STEAM跨学科教研实践中存在的问题，发挥知识整合的协同效应；如何辨识与教研主题潜在关联的学科知识，从跨学科视野中建立学科概念之间的层级序列。这不仅关乎跨学科教研实践活动的成效，关乎能否切实提升STEAM 教师的教学能力，而且还关涉到STEAM跨学科协同育人的独特作用，及其在促进学生核心素养发展方面的价值。我国《普通高中课程方案（2017年）》指出“以学科大概念为核心，使课程内容结构化，促进学科核心素养的落实”[7]。在此背景下“大概念”以其所具有的“中心性、持久性、网络状以及可迁移”等特征，在激发STEAM 教研主体摆脱自身学科束缚，促成思维达到整合水平，促进各学科核心概念间建立实质性关联，以及对教研主题的深层次理解和迁移方面，显现出重要价值。

可见，“大概念” 统摄下的STEAM跨学科教研，为破解传统教研实施中的难题提供新视角，有助于STEAM 教育理念的落地。基于此，本文就“大概念”和STEAM跨学科教研内涵进行深入解读，从“纵向思维、横向思维、系统思维”角度，探析STEAM跨学科教研知识整合路径，构建融入“大概念”的STEAM跨学科教研模式，并以“中国赵州桥” 为主题进行STEAM跨学科教研实践活动，旨在帮助中小学教师形成跨学科统整的立体教研思维，为STEAM 教研实践提供参考范例。

二、融入“大概念”的STEAM跨学科教研模式构建

（一）“大概念”内涵剖析

美国教育心理学家杰罗姆·布鲁纳 （Bruner J.）在其倡导的学科结构运动中，最先提出了大概念（Big Idea）的思想，认为“理解学科知识间相互联系的前提是让学生掌握学科知识的一般观念（General Idea）”[8]。此后，国外学者主要从三个角度对大概念的内涵进行阐释：

第一，从认知发展角度，认为“大概念”是个体认知结构中重要的关联点，以不断吸纳、组织信息。默里·怀特利（Whiteley M.）在强调大概念在个体认知发展中的作用时，将其比喻为使人们能够有意义地联结零散知识点的“建筑骨架”[9]。格兰特·威金斯（Wiggins G.）认为，“大概念”是“能够使离散的事实或技能有意义地联系的概念”，将其比作能够组装车轮等零部件的车辖，没有车辖，各零部件只能散落一地、毫无作用[10]。

第二，从学科知识结构角度，认为大概念是学科中的核心概念。林恩·埃里克森（Erickson L.）认为，“大概念”是在事实基础上抽象出来的深层次的、可迁移的概念[11]。温·哈伦（Harlen W.）等认为，“大概念”是“能够用于解释和预测较大范围自然现象的概念，处于交叉学科的水平”[12]。

第三，从课程教学角度，提出了“概念为本”的教学。格兰特·威金斯等在“逆向教学设计”研究中，将“大概念” 理解为处于课程教学中心位置的概念、主题或问题等，是联结其它学科知识的“概念锚点”，使课程教学更加聚焦连贯[13]。

国内有学者认为，“大概念”是将核心素养落实到具体教学中的锚点，是指反映具有专家思维品质的概念、观念或论题，理解“大概念”有助于形成具体与抽象交错的复杂认知结构，可以打通学科之间的阻隔[14]。也有学者对“大概念”进行了概括[15]：“‘大概念’居于学科的中心位置，集中体现学科课程特质的思想；‘大概念’有助于设计连续聚焦一致的课程，有助于发生学习迁移；大概念具有概括性、永恒性、普遍性、抽象性”。鉴于上述观点，本文认为“大概念”是指能涵盖学科内部纵向知识发展和学科间知识横向关联的概念框架。这里的“大”并非“庞大”或“基础”，而是“核心”或“高位”，是更加具有概括性、包容性和解释力的上位概念。相对于“小概念”，“大概念”的抽象层次更高，外延统摄范围更广，其发展依循“事实现象→具体概念→学科核心概念→跨学科概念”的进阶路径，目的在于凝练跨越学科领域知识的关键能力和高阶思维，直指学生核心素养发展。可见，“大概念” 与STEAM 教育的跨学科知识整合特征吻合，有助于教师廓清各学科知识间的逻辑关系，满足STEAM跨学科教学实践的内在诉求。“大概念”进阶路径与STEAM跨学科知识整合关系如图1所示。

（二）STEAM跨学科教研意蕴

教学研究是一种为了促进教师“教学实践改进”而进行的知识重构和创造的过程。跨学科教研是为了更好地开展跨学科教学实践而进行的研究活动，其关键在于如何理解“跨学科”。从词源学讲，跨学科（Interdisciplinary）是指为了达到特定目标，将两门或两门以上学科知识和方法进行整合，进而综合解决问题，其表达了一种对复杂问题的整体性思考。跨学科教研的核心是知识整合，旨在鼓励教师突破学科之间的界限，不断进行对话与探索，从而构建知识之间的新联系，形成新的认知与理解。艾伦·雷普克（Repko A.）认为，“知识整合意味着识别并融合来自相关学科的知识及思维方式，以产生对特定问题的跨学科认识”[16]。克莱因（Klein J.T.）认为，跨学科研究的原由在于“仅靠单门学科不足以回答或解决复杂问题，需要借鉴学科视野、整合学科见解，以构建更全面的认识”[17]。由此，跨学科教研是由各学科教师共同参与，以综合性教学问题为中心，在多门学科概念、方法和思想中建立内在联系，生成跨学科教学新认知的协同教研活动。跨学科教研强调，以学科本身内在逻辑和连贯性为前提，围绕具体教研主题在各学科知识中寻找共同因子，发现各学科知识整合的切入点，而非生硬地进行不“自然”的联系。

STEAM 教育的初衷是将科学、技术、工程、艺术和数学等整合在一起，解决复杂问题，强调对学科之间联接的关注，这本质上就是跨学科的。美国学者格雷特·亚克门（Yakman G.）提出的“STEAM跨学科整合模型”，蕴含了知识整合的层级路径：第一层由具体学科构成，是知识整合的基础学科；第二层是特定学科层，强调科学、技术、工程和数学学科之间的内在逻辑关联；第三层是学科整合层，即各学科知识相互融合，形成渗透人文艺术的新的知识结构；第四层在多学科整合基础上，培养跨学科思维；第五层超越单学科，运用综合知识解决复杂问题，培养创新能力与核心素养[18]。STEAM跨学科教研，旨在弥补单一学科知识体系应对复杂真实问题解决的结构性缺陷，以协同化设计均衡覆盖各学科知识结构的跨学科教学活动。事实上，STEAM跨学科教研进程是教研主体认知“去中心化”的决策过程，要求教师突破学科本位意识，加强与其他学科教师的对话，相互借鉴学科见解并建立强联系，运用批判的眼光审视各学科概念、方法和思想在问题解决中的多元应用价值。

（三）融入“大概念”的STEAM跨学科教研知识整合路径

如何实现知识整合是STEAM跨学科教研的核心。知识整合是将原本分化、相对零散的各学科知识彼此联接，通过连通、衔接和重组，将知识要素整合为一个有机整体。知识整合是一个动态的概念，其不仅意味着各分化知识元素的有效整合，而且也是一个持续走向价值增值、使用高效的反思性活动进程。STEAM跨学科教研要求教师具有 “前学科整合”的前提条件：（1）具有一定的实践教学体验，反思教学经验和教学问题积累；（2）在某一具体学科内整合学科概念、获得原理、优化学科知识结构，形成完整的学科知识体系；（3）围绕某一教研主题超越单一学科视域，整合不同学科知识，并将整合的新知识运用于教学问题的解决过程，形成新的课程或教学方案。因此，STEAM跨学科教研活动需要统整学科知识、学科间知识和跨学科知识，具有实践性、体悟性和系统性的“大概念”特征。而“大概念”则为STEAM跨学科教研提供了新的理念和范式。

在STEAM跨学科教研活动中，“大概念”发挥着“桥梁”中介和双向转化的作用：一方面，“大概念”将不同学科知识联接起来，成为跨越学科边界、融合学科知识的“桥梁”；另一方面，“大概念”将教师个体的实践经验转化为教研共同体的认知结构，将教研共同体的内部认知向外转化为具有迁移性较强的教学问题解决能力。一般地，STEAM跨学科教研以基于问题解决的主题式教研为主要方式，以解决STEAM教学实际中的真实问题为着眼点，以教师的反思性实践为本质。并且，STEAM跨学科教研不再以某门学科或某一专家型教师为中心，而是着眼于某一教学主题，将各学科知识和教研群体智慧融入其中，产生新的课程或教学方案。需要指出的是，教研主题的选择具有通约性，即主题范围要普遍适合于不同学科，过于窄化的主题难以达到联通学科知识的效果；反之，过于宽泛的主题也无法保证教学研讨的深度。对此，“大概念”能够引领学科间知识融合的方向，促使跨学科教研知识整合理路更加清晰，增强跨学科教研活动的目标性，促进跨学科教研的结构化。可见，锚入“大概念”的STEAM 协同教研，促使学科独立的教研范式向跨学科融合的立体教研范式转型。

问题情境是“大概念”生成或外显的基本场域，从概念的生成、发展到形成“大概念”，都依赖于教学问题所产生的情境，其作用需回到具体的教学问题情境中加以验证。当教师觉得自身知识不能胜任跨学科教学时，需与其他学科教师进行合作，以确保学科知识的充实性和有效性[19]。教师依托真实境脉中的社会参与、对话协商和知识共享，即理解相关学科领域的知识体系，在会话中做出阐释或讨论，借助“大概念”达成跨学科共识，形成对学科知识图景更为全面的认识。这样，在多元、异质学科知识元素交叉融合中实现“去中心化”认知，促进跨学科教研活动流程有序推进。这一过程也需要教师具备纵向思维、横向思维和系统思维三种能力：纵向思维意指教师澄清学科概念纵深发展脉络；横向思维反映教师跨学科教研的认知行为；系统思维指在跨学科教研活动中，融合学科知识深度和跨学科知识广度，以网状方式形成新的知识框架，用于生成解决教学问题的创新性方案。可见，“大概念”作为跨学科教研机制的“联结枢纽”，有助于教师纵向厘定学科内部知识体系发展脉络，横向联结跨学科概念以形成知识网络，引领跨学科教研活动方向。STEAM跨学科教研活动中知识整合路径，如图2所示。

STEAM跨学科教研知识整合路径，揭示了教研主体依据学科概念发展脉络，触发相应认知行为，“自下而上”地提取“大概念”，以此推进跨学科教研活动有序发生。在纵向上，通过教研主题将劣构教学问题与社会情境关联，教师从具体事实、案例中抽象出具体概念，形成知识点；在单门学科内，依据学科既有知识体系和教学实践经验，对知识点进行理解和归类，梳理具体概念间的交叉关系，形成规则；在跨学科层面交流共享学科概念、思想和方法，批判性地评估不同学科见解，创造性地整合多门学科领域间具有相似意义的概念，由此抽象出“大概念”。

在横向上，体现教研主体在“大概念”生成过程中的认知行为：一是识别，在学科内选择具体概念和核心概念，摒弃细枝末节、重复繁琐的知识；二是熟识，补充解决问题缺失的通约性学科知识，了解学科间关键概念、原理和方法；三是整合，更新学科知识，强化知识联结，形成逻辑性、有序化的综合性知识，即知识创新，以解决教学实践问题。

从系统层面而言，在明晰“大概念”层级结构基础上，教研共同体经历“聚合问题→确立主题→关联学科→设计方案→迭代改进→教研反思” 这样一个螺旋式教研发展之路。其间，超越学科而生成的“大概念”，具有更强的迁移性和解释力：“大概念”能够“向上”整合下位概念，“向中”整合外围概念，“向下”整合表层概念和“向外”整合实践经验，从而实现不同学科知识间的有效整合[20]。

（四）融入“大概念”的STEAM跨学科教研模式构建

STEAM 教育提倡以真实问题解决为导向的跨学科教育思路，强调打破学科边界，促使学生运用多门学科知识解决真实生活情境中的问题；并在特定问题解决过程中，引导学生探寻不同学科知识之间的衔接点，以此整合生成创新性解决问题的“新知识”，培养学生的综合素养[21]。STEAM跨学科教研是教师在STEAM 教育理论指导下，对教学实践问题进行分析与研讨，其目的在于综合运用各学科整合而成的“新知识”，设计解决教学问题的具体方案并付诸行动。STEAM跨学科教研也必然注重各学科知识间的融合，促进教学研讨中教师复杂知识和技能的获得，以提升教师问题解决能力和创新合作意识水平。

当前的跨学科教研，更多体现在讨论教研活动的具体实施、活动流程和教研评价方面，而对跨学科教研活动中主体间社会性知识建构、跨学科知识整合逻辑及概念网络形成路径的探讨较少。“大概念”作为引导学科知识框架的组织策略，在STEAM跨学科教研中具有独特作用：（1）拓宽教研主体跨学科知识范畴。“大概念”不仅有助于教师廓清STEAM 各学科知识间的逻辑关联，内化隐于显性知识背后的思想价值，还能促使教师发掘自身知识结构局限，通过交流研讨消解因各学科知识差异所造成的认知冲突或观点分歧；（2）引导构建跨学科融合的知识地图。“大概念”为教师“识别学科内具体概念，熟识横向学科概念，发掘学科概念间的层级关系，精炼跨学科概念”，提供了一种稳定的、进阶式的整合逻辑；（3）构成基于证据的跨学科教研评价内容。融入“大概念”的STEAM跨学科教学活动设计，也是衡量教研质量和教师能力发展水平的综合体现。

STEAM跨学科教研倡导互动与对话，即在教学研讨过程中，强调参与者独立思考、相互对话、共同研究，通过平等会话进行学科视域融合，实现问题解决，思维的系统性发展和教研成果的交流分享。这种互动对话式的教研是一种目标明确的社会活动，是由多要素构成的社会系统。为此，本研究将活动理论作为跨学科教研系统分析的框架[22]，试图为实践境脉中的STEAM跨学科教研活动流程和实施，提供指导。并据此认为，STEAM跨学科教研活动系统由主体、客体、共同体、规则、工具、分工六要素构成。其中，主体主要指参与跨学科教研活动的教师个体；客体是指真实教研问题和教研目标；共同体由教研活动中的组织者、协同者和促进者构成；规则是指为了教研活动的有序开展，由共同体制定的约束和激励措施、流程规范等；工具主要是指促进跨学科教研共同体间交流、协作、共享等活动的中介或平台；分工主要围绕教研主题，根据参与教研活动中主体的学科、兴趣、能力等因素进行角色或任务分配。这六个要素共同作用于由“大概念”牵引的STEAM跨学科教研活动环节，促使教研共同体经历“聚合问题→确立主题→关联学科→设计方案→迭代改进→评估反思”这样一个螺旋式教研发展过程。在这个过程中，“大概念”作为稳定跨学科知识结构的核心“锚点”，是促进学科领域知识向融合多学科领域知识应用情境转化的桥梁，满足了STEAM跨学科教研对多学科知识进行跨学科重组整合的内在要求[23]。

综上所述，本研究汲取活动理论对跨学科教研所具有的核心价值，基于 “发现实践问题→明确问题→制订解决方案→实施方案→实践反思” 一般教研活动流程[24]，结合STEAM跨学科教研知识整合路径原理，构建了融入“大概念”的STEAM跨学科教研模式，如图3所示。

该模式旨在探索“大概念”与跨学科教研实施的实践耦合路径，外层阐明由“大概念”牵引的STEAM跨学科教研组织与实施的具体过程，内层主要阐释STEAM跨学科教研活动过程中各学科知识整合的内在逻辑。跨学科教研实施遵循STEAM 学科知识整合与大概念形成的进阶路径，主要包括六个教研活动环节：

第一步，聚合问题。教研主体积极洞察教学实践，提取或总结学科教学真实问题；通过问卷、访谈等多种信息收集渠道，广泛征集教研问题；充分发挥教研共同体民主、平等的对话机制作用，遴选具有开放性、复杂性和跨学科性突出的教学问题，聚合教学中的具体问题，使其表述清晰、焦点明确。

第二步，确立主题。归纳教学问题的共同属性，将各学科普遍存在和亟待解决的问题确立为教研主题；并将其序列为教研子主题，划定教研主题边界，以此策划跨学科教研活动方案。

第三步，关联学科。各学科教师依据课程标准罗列与教研主题密切相关的知识点；识别零散知识的共同特征并进行归类，命名具体概念；精熟具体概念间交叉联系的规则，抽象提炼出学科核心概念；熟识各相关学科核心概念内涵、学科思想和方法等，凝练出跨越学科层面的跨学科概念；以此确定涵盖STEAM 学科素养的单元目标和以“大概念”为核心的单元主题。

第四步，设计方案。教研共同体围绕主题合作研讨，重组教学内容，明晰教研活动顺序，保证STEAM跨学科教学活动设计具有关联性、逻辑性和层次性；遵循“明确预期学习结果，确定评价标准和评价方式，协同设计STEAM 教学活动”的逆向设计思路，揭示各学科核心素养的独特育人价值。

第五步，迭代改进。依据教研共同体事先商定的评价标准开展评估优化活动；通过组内自评，组间随机交换评判和邀请专家评价等方式，对各学科知识进行均衡，实现方案设计的多次迭代改进。

第六步，教研反思。各研讨小组将经过多次迭代完善后的方案在教研共同体内进行展示；各学科教师自由分享跨学科教研过程中的难点与体会，在不同学科领域中进行学科思维与方法、教学策略与经验交流，对教研活动全程进行全方位反思，为后续教研活动的开展提供数据支撑和方向指引。

三、融入“大概念”的STEAM跨学科教研实践案例

研究案例以“中国赵州桥”为主题，依托云南昆明市第X 中学高中一年级跨学科教研组开展，以结构化研讨形式组织教研活动。参与本次跨学科教研活动的教师共有31人，均来自高一年级各学科骨干教师。依据学科异质性原则，将其分为5个小组（其中，A、B小组各7人，C、D小组各6人，E小组5人），并由组内成员选定组长（担任催化师角色）、记录员和分配教研角色。例如，A 组成员由数学、英语、物理、地理、音乐、美术和信息技术科任教师构成，经小组协商，推荐教龄最长的数学教师L 担任组长，物理教师W 担任记录员。为了营造良好的研讨氛围，每个小组拥有独立的研讨空间，并配备圆形桌椅，提供大白纸、水彩笔、展示板等研讨工具。

本次教研活动的目标主要有：（1）深入研习STEAM教育理念及探究STEAM 教学模式，促使教师自觉地、有意识地将跨学科学习运用到教学实践中；（2）理解大概念及其在跨学科知识整合中的价值，能设计基于“大概念”框架的STEAM跨学科教学活动方案，具体落实新版课程标准引领下的跨学科教学；（3）以协同设计教学方案为活动载体，增强跨学科教研意识和能力，让学科教师在合作交流、协同设计中，汲取共同体内其他学科教师的经验、方法和智慧，提升教师STEAM 素养。为充分凸显融入“大概念”的STEAM跨学科教研模式的教育蕴意和应用价值，案例研究基于STEAM跨学科教研过程中知识整合路径原理，将教研活动流程划分为“聚合问题，确定主题；识别概念，熟识规则；关联学科，整合设计；迭代改进，完善方案；成果展示，教研反思”五个实施步骤，如图4所示。

（一）聚合问题，确定主题

STEAM跨学科教研着眼于以STEAM 教育理念为指引的课程教学中的真实复杂问题，以教师的反思性实践活动为核心，关注综合性教学质量和教师专业发展水平提升[25]。基于教学问题解决的主题式教研是跨学科教研开展的主要方式，聚合问题是其前提和首要任务。（1）各学科教师从自身教学实践或经验出发，提取学科教学中存在的真实问题，并按要求规范填写“教学问题清单”。例如，教师C 提出“在语文教学中，阅读、写作和口语交际等练习局限于教材上的素材，难以结合真实生活情境拓展教学内容”；教师T 提出“生物教学多以知识点的识记为切入点，忽略生物知识发生情境的创设”。（2）教研组长对各学科教学问题进行归纳，挖掘问题的价值和发现问题的共有属性，通过与教师访谈或小范围群体协商的形式，界定教学问题边界，遴选出焦点明确且具有STEAM 教育典型特征的问题。（3）从跨学科教研开展的多维度（如，教研目标、参与对象、活动时间、教研条件、效果预估等）凝练出开放性、前瞻性和跨学科性的系列教研主题。经过参研教师的多次沟通，使本次跨学科教研共同形成“中国赵州桥”“保护母亲河”“维纳斯之美”“智能校园”“污水处理器”等跨学科教研主题。（4）教研小组以“中国赵州桥”为主题开展第一次跨学科教研活动，并在组长的组织下对该主题涉及的教学问题进行序列化，厘清问题之间的层次逻辑关系，以此形成跨学科教研方案。（5）为了让学科教师深度参与跨学科教研做好准备，小组以“活动告知单”的形式，将教研活动流程、任务安排以及相关资料提前发布给组内各学科教师。

（二）识别概念，熟识规则

该环节旨在促使各学科教师跨越学科知识阈限，超越自身已有知识结构，识别出紧扣教研主题的具体概念，熟识各学科概念间联系的规则，并主动在教研共同体内交流、外化知识，以此形成新的群体认知结构。首先，在主持人播放“中国赵州桥”微视频之后，教师基于各学科课程标准和教材，定位与教研主题紧密关联的课程内容模块，勾选出相应的学科知识点。鉴于初步选出的学科知识具有零碎化、不系统的特点，教师需要挖掘知识之间的共性，熟识知识之间的内在逻辑，聚合形成有利于学生理解与迁移的核心概念。例如，A 组物理教师W 发现，在“中国赵州桥”教学主题与物理课程标准中“相互作用与运动定律”“曲线运动与万有引力定律”模块紧密相关；依次识别出“重力、质量、加速度、角速度、线速度”等物理知识点，其间关系形成“牛顿第二定律”与“向心力”公式；由此提炼出物理学科的核心概念：“力学”与“匀速圆周运动”。然后，在教研组长的引导下，学科教师针对超出自身学科领域的知识，向其他学科“专家”提问，力求熟识相关学科的核心概念，突破知识阈限，实现群体知识的互补与融合。例如，A 组音乐教师Z 对向心力公式理解表示疑惑，向物理教师W 提问：“向心力公式的内涵是什么？其中m 和ω 分别代表什么？ ”在物理教师W 绘制受力分析图向其剖析公式内涵瞬间，他联想到音乐教学中“再现单三部曲式”，并深入挖掘和发现与本次教研主题密切关联的音乐学科概念。最后，记录员将各学科内与主题相关但对于其他学科教师较难理解的概念进行整理，填入专业概念列表（如表1所示），以促进教师迷思概念的转化。

（三）关联学科，整合设计

“大概念”是一个知识逐级抽象的整合框架，具有相对性、动态性，相对于“小概念”，它是一个统摄性、概括性和包容性更强的上位概念，依循“事实现象→具体概念→单学科核心概念→跨学科概念”的进阶路径。该环节聚焦于如何提炼“大概念”，如何以“大概念”来引导教研小组成员将分散的学科知识关联，整合形成新的“知识域”，从而呈现主题教学完整的知识体系和概念层级结构，由此设计出STEAM跨学科教学活动方案。其主要包括 “撷取学科核心概念→抽取跨学科概念→概念可视化表征→重构单元教学目标→规划教学任务”五个子过程，具体如下所述。

表1 “中国赵州桥”教研主题专业概念列表（部分）

（1） 学科教师充分挖掘各学科概念所承载的学科思想、方法及其映射的学科核心素养，遴选出与教研主题吻合的核心概念。（2）各学科教师针对如何关联各学科见解的问题，在教研小组内深入交流、探析、商讨，进而抽取出既能反映各门学科本质，又具有较强统摄性、解释力和迁移性的跨学科概念，即“结构”“渊源”和“美感”。例如，A 组地理教师J 认为，“地势、河流、气候等概念能够折射出‘认知区域自然地理环境特征’的地理学科核心素养。此时，教研组长敏锐地发现“二者其实是从自然环境和人文环境视角来分别解释中国赵州桥的渊源”，在此启发下，提炼出“渊源”作为跨学科概念。（3）经过教研小组成员充分的“头脑风暴”，在明确了本次教研主题的具体概念、核心概念和跨学科概念之后，教研共同体成员运用概念图工具CmapTools 对概念关系进行可视化表征，如图5所示。图中填充灰色底纹且带阴影的文本框表示跨学科概念，仅填充灰色底纹的文本框表示学科核心概念，其余文本框表示具体知识点，带箭头的线条表示概念间的关系。（4）教研小组以大概念为统领，以逆向设计思路重组主题教学内容，合理分配各学科教学单元及其达成的教学目标。各学科教学单元目标设计应指向有助于学生对大概念的理解与应用，兼顾各学科思想、方法。（5）跨学科教研小组预估学生在主题教学中解决问题的行为表现，设计教学评价标准，评价证据收集方式，以及导向综合多学科知识的驱动性问题；然后，将驱动性问题分解为与概念习得发展进程相匹配的序列化问题链；最后，规划与问题链衔接对应的情境性任务或探究活动，协同设计STEAM跨学科教学活动方案。

（四）迭代改进，完善方案

STEAM跨学科教研是一个不断迭代的过程。该环节鼓励教师对初步形成的教学活动方案进行系统性思考，依据课程标准、学科本质、学生特点和STEAM 教学特征，在“问题→设计→调整→改进”的循环中，不断完善主题教学方案。首先，各研讨小组依据“STEAM 教学活动方案评价量规”，对教学方案进行自评，重点反思知识整合的适切性，“大概念”提取的准确性以及各学科概念的均衡性，预估方案实施中可能出现的问题，从而完成第一轮方案改进。然后，各教研小组随机交换方案，依据评价量规评估对方小组的方案，提出改进建议，促进教学方案的第二轮优化。最后，各小组充分汲取其他小组、教研员或教学专家的反馈建议，通过集体协商再次完善教学活动方案。

（五）成果展示，教研反思

教研成果展示和实践性反思，有助于教师加深对各学科思想、原理和概念的理解，强化对STEAM 教育核心理念（跨学科整合）的认识，提升参研教师的STEAM 素养能力。通过教学问题遴选、教研主题确立、学科概念撷取、跨学科概念抽取以及教学活动方案的迭代完善等系列研讨活动，各小组完成STEAM跨学科教学活动方案。在教研组长的组织下，各研讨小组选择教师代表展示其成果，主要以说课的形式展示其设计理念、原理及跨学科知识整合关键路径，同时也分享教研组织方式，小组分工合作及跨学科教研活动收获等。为了对本次教研活动效果进行综合评判，总结跨学科教研活动经验和不足，为后续STEAM 教学研讨提供借鉴，组长要求每位教师认真填写“跨学科教研能力”和“STEAM 教师素养”评价量表，由各研讨小组收集整理好教研活动的过程性资料，共同汇编校本化“STEAM 单元教学设计案例集”。

STEAM跨学科教研旨在提升教师应用多学科知识与技能综合地解决复杂教学问题的能力，其本质在于发现不同学科知识与真实问题情境之间的内在联系，并贯通于教学实践中，实现多学科知识的创新融合。为此，跨学科教研致力于拓展学科教师的知识视野，激发教研主体的创新活力，促进教师走出单一学科教学的“舒适区”，提升跨学科教学能力。例如，在跨学科教研活动体验分享中，A 组信息技术教师Y表示：“这种教研形式极大地拓宽了自己的知识结构，让自己从更广泛视角对自己日常教学进行省思，在随后的教学实践中，要擅于发掘信息技术学科与其他学科核心素养耦合的契合点，设计真实问题情境，促使学生将信息技术知识与多学科知识融合来解决问题”。其余教师也认为，“以‘大概念’为中心开展的STEAM跨学科教研是一次有益的尝试”，同时表明：“此次跨学科教研形成的教学活动方案要在分科教学中实施，各学科整合生成的‘新知识’也要在分科教学实践中拓展加深，如何提升自己知识整合能力是跨学科教学取得成效的关键”。

四、结语

STEAM 教育力图在真实情境下，为学生提供融合多学科知识来解决复杂问题的机会，从而促进学生高阶思维和创新能力发展，其特别注重学科知识间的内在联系和跨学科知识的整合。“大概念”为廓清各学科知识间的逻辑关系，完成跨学科知识整合提供了分析框架，成为STEAM 各学科知识耦合的“固着点”。融入“大概念”的STEAM跨学科教研，一方面，旨在探索不同学科知识整合的原理与路径；另一方面，旨在创设有利于大概念生成和教师跨学科教学能力养成的外在条件和教研环境。其不是只“兼顾”不同学科知识的线性组合，而是基于教学情境中的真实问题，在跨学科教研共同体内将各学科知识融入序列化的主题之中，采用一切有助于问题解决的策略，将分散于不同学科的知识、技术和方法，整合成有机知识体系来综合性解决教学问题。

囿于长期分科教学中养成的“路径依赖”，当前，多数中小学开展的跨学科教研未能从“学科割裂”走向“学科综合”，从“固守学科偏见”走向“包容学科见解”，致使很难实现从单一学科视野向多门学科融合的跨越。“大概念”为跨学科教研提供了新的视角，有助于教师超越学科界限，在相关学科知识与逻辑之间建立实质性的关联，实现超越事实层面的知识整合，走向更高的思维层面的融合[26]。为此，本研究从“纵向思维、横向思维、系统思维”角度，阐明STEAM跨学科教研过程中“大概念”生成的进阶路径和知识融合的原理；其所构建的融入“大概念”的STEAM跨学科教研模式，进一步呈现了STEAM跨学科知识融合的内在逻辑和实施流程，从而为中小学教师教研模式创新，提供一些借鉴。

当然，融入“大概念”的STEAM跨学科教研模式的提出，并不意味着反对传统的分科教研，而是要探索跨学科教研与分科教研的共生关系，以跨学科教研进程中生成的教学新思想、新方法“反哺”分学科教研。教师是教育变革的主动力[27]，跨学科教研的有效开展，需要教研主体开阔思维、兼收并蓄，既要有良好的教学活动设计能力，也要有较强的实践执行能力；既能将教学实施过程的行动经验转化为设计能力，又要将设计能力转化为实践行动[28]。如何以更广阔的视角审视跨学科教研活动的价值取向，如何构建有利于STEAM 教师成长的教研新生态，将是后续研究的重心所在。