跨学科思维有多重要?我们又该如何培养孩子的跨学科思维?

看点:在麻省理工的官网中,有一位麻省理工双专业学生托尼·张的故事报道。他在这篇报道中,提到了自己是如何同时兼顾物理学、数学与钢琴三门学科,并且还拿到艾默生奖学金的。在他的经历中最大的特点,其实也是他学业成功的关键,在于他早早建立了跨学科的知识和视野。
STEAM教育中主要特征之一就是跨学科学习,跨学科思维有多重要,我们又该如何培养孩子的跨学科思维?

01一根橡皮筋激发对物理学的好奇心
今年大四的麻省理工物理系学生托尼·张,他说自己最初对物理学的好奇心,是被一个看起来不太可能的东西激发出来的——橡皮筋。
“我小时候会把橡皮筋穿在柜子和抽屉把手上拉扯,橡皮筋不同的材质和受到力度的不同,会在弹开时发出不一样音调的声音,”托尼·张说,“所以我当时好奇能不能做出一个完整的音阶。”

(托尼·张坐在实验室的钢琴前)

当托尼·张真的做成了以后,他就很好奇这其中的原理是什么。从那以后,托尼·张会更关注一些现象背后的科学原理——还演奏出了更传统意义上的音阶。

在麻省理工,他主修计算机数学科学与物理学双专业,辅修音乐。托尼·张说,他的双专业让他能够同时追求三方面的兴趣。

托尼·张说:“我之所以对这些学术领域感兴趣主要是因为我很喜欢分析事物,计算机很酷,而数学又很有趣,不过我真正喜欢的还是这种独特的思维方式——能够从最基础的基本原理中理解事物。”

01成为一个会弹琴的科学家
进入麻省理工后,托尼·张一度以为,虽然他对自己的学术追求很有信心,但还是要放弃弹钢琴的爱好,才能专注于自己的学习。

但是,作为从7岁就开始弹钢琴的音乐爱好者,托尼·张意识到了自己对钢琴的深厚感情,他做不到为了学业彻底放弃钢琴。

事实上,托尼·张不仅没放弃这个爱好,还对麻省理工的音乐学院的所有课程都印象深刻,最后他甚至因此申请了艾默生奖学金(这个奖学金可以为那些天赋异禀的学生,支付钢琴课程费用),并且成功获得奖学金。

现在,除了主修计算机科学和物理学之外,他还辅修音乐,跟着麻省理工的音乐高级讲师大卫·德沃学习。

托尼·张说:“钢琴渐渐成为了我生命中越来越重要的部分,而没有越来越淡出我的生活。”

“人们经常会问我音乐对物理学是否有帮助,或者反之。”托尼·张说,“我觉得答案是:并没有,但是我觉得它们是互补的。这是因为,能思考并去做一件和学术完全无关的事情,还是非常棒的。

弹钢琴对他来说不仅是一种休息,也是他结识新朋友的好方法。比如,他在学校里的一次演奏会上认识的小提琴手,现在成了他最亲密的朋友之一。

01“烂舞蹈”成就非凡自信力
在麻省理工上学的第一年,托尼·张还参加了另外一项令人感到有些意外的非学术活动——在朋友的鼓励下,加入了麻省理工亚洲舞蹈队。

“我来麻省理工之前真的毫无跳舞经验,但是我整个本科时间一直在跳舞——补充一下,我跳得比较烂。”

虽然他自嘲说自己跳得并不好,但这段跳舞的经验,除了让他减压和锻炼身体之外,对他本人的成长也非常有帮助。

比如,音乐让他更懂得关注时间的利用方法,如何最大化自己的学习和练习时间。

跳舞和弹钢琴的经历,也让托尼·张变得更自信。他说:“我进麻省理工的时候并不害羞,但对自己也并不是很满意。我认为深入弹钢琴和尝试跳舞,两者都让我更加自信,对自己也更加满意。”

托尼·张的麻省理工学习经历,呼应了我们一直在说的:真正有远见的教育,不会把孩子培养成为某一特定领域的专才,而是培养成为具有完善世界观、知识面广泛且在自己领域能有所深耕的T型人才。

所以从这个维度来说,建立跨学科的知识和视野,比只懂读书更重要。只有视野非常开阔,接受新事物、新信息的能力非常强的,才是能更好适应未来的孩子。

学生固然可以在学习和生活中有意识地培养自己的跨学科思维,那我们的教师在课程设计中又可以怎么培养学生的跨学科思维能力?

什么是跨学科?
第一个定义是由戴安娜·罗顿、马克·秦等人提出的,他们将跨学科教育定义为:一种课程设计与教学模式,由单个教师或教师团队对两门及以上的学科知识、资料、技术、工具、观点、概念或理论进行辨识、评价与整合,以提高学生理解问题、处理问题、创造性地使用多学科的新方法解决问题的能力。

第二个定义由维罗妮卡·曼西拉提出:整合两门及两门以上的学科知识与思维模式以推动学生认知进步的能力,例如解释现象、解决问题、创造产品或提出新问题。

第三个定义是由美国国家科学院在《促进跨学科研究》中提出:由个人或团体对两门及以上学科的信息、资料、技术、工具、观点及理论进行整合的研究模式,为了提升基本认识或解决问题,而那些问题的解决方案通常超出了单学科或单个研究实践领域的范畴。

第四个定义是最权威的,由艾伦·雷普克在《如何进行跨学科研究》中提出:跨学科研究是回答问题、解决问题、处理问题的进程,这些问题太宽泛、太复杂,靠单门学科不足以解决;它以学科为依托,以整合见解、构建更全面认识为目的。

依据四种学界广泛认同的跨学科定义,我们可以抽取出跨学科概念的四大要素:

1.跨学科要以现实问题的研究和解决为依托;

2.跨学科要以学科为依托,但要超出单学科研究的视野,关注复杂问题或课题的全面认识与解决;

3.跨学科要有明确的、整合的研究方法与思维模式;

4.跨学科还旨在推动新认知、新产品的出现,鼓励在跨学科基础上完成创新与创造。

真正的跨学科主题学习需要从现实情境中提炼出更多的跨学科课程研究的视角,进而整合生成全新的课程。

跨学科课程要注重三方面内容
搞清楚“什么是跨学科”后,“如何设计一个好的跨学科课程”这个问题就摆在了我们面前。根据跨学科概念的几大要素,我们还要重点关注以下三方面内容:

1.选题上要注重现实情境下真实问题的研究与解决

真实合理的情境是学习的重要一环,在情境中解决真实的问题,可以帮助学生明晰学习目的,进而提高学习兴趣。在跨学科课程设计实践中,很多教师都觉得现实情境中的真实问题难以寻找。笔者根据帮助国内学校构建跨学科课程的经验,在这里给出几种常见角度供选择:

(1)是,有效利用国家课程标准或重要知识点。

课标呈现的是各个学科下重要的能力范畴,会涉及项目实施操作中的相关知识、技能、方法、策略的目标要求。比如开展语文与其他学科结合的跨学科写作课程,写各种主题、话题的研究报告或者小论文。

(2)是,利用网络搜索。

目前,许多网站有针对各个年级、各个学科开展得十分成熟的项目介绍,可以借此激发灵感,形成自己的跨学科研究选题。比如,研究水果电池、太阳能应用、3D打印、Arduino、传感器与物联网等。

(3)是,联系人们的日常工作。

跨学科学习的核心目标是以解决日常生活中最实际的问题为出发点,所以要把关注点聚焦到校园外的社会环境下,寻找人们在各行各业工作时遇到的实际问题并给予解决办法。比如,桥梁的设计与搭建、能源的生产与使用等问题。

(4)是,结合当地或国家大事。

跨学科的项目学习,要培养学生关注国家大事、城市大事、身边大事。比如,如何更好地向北京市民宣传南水北调工程进而影响市民的节水行为?如何实现校园内的垃圾分类与回收?

(5)是,结合服务于社区的理念,调研一些非营利机构、公司、政府、高校,从他们现阶段的需求中寻找跨学科项目灵感。

比如,从身边人的健康问题想到如何寻找并引导人们健康的生活方式。

(6)是,充分调动其他可利用的资源。

比如,又雾霾了,我爸爸今天开车走西直门桥又绕晕了,我们学校有一半的同学戴眼镜,科学家发现了引力波,等等。这些真实的事件都可以提炼出非常好的研究主题作为课程选题。

2.内容上要注重学科核心概念及学科间的大概念

学科不扎实,跨学科也就无从谈起。学科之所以自成体系是因为其具备完整的知识架构和研究方法,这是完成跨学科的基础。

因此,即便是跨学科课程,其涉及的学科核心概念与研究方法也必须是严谨的、经得住推敲的。

对于跨学科课程而言,除了学科内容精准、选题真实外,还要利用学科间的大概念来支撑。大概念一词伴随STEM教育的兴起而进入公众视野,是指能够用于解释和预测较大范围自然界现象的概念。

培养孩子的跨学科思维,整合多学科领域内容,螺旋式上升地培养孩子的思维能力。教师逐渐打破单学科的思维壁垒,适应并掌握跨学科的思维方式和教学方式,迁移到学科教学中,最终培养孩子的跨学科思维能力。

参考来源:少年商学院 新校长传媒