以知識融合和技術創(chuàng)新為主要特征的新經(jīng)濟崛起對高等教育人才培養(yǎng)提出了全新的挑戰(zhàn)。我國高等教育的人才培養(yǎng)由于受傳統(tǒng)專業(yè)教育模式、封閉辦學等因素的影響,在課程目標、教學設計、學習評價等方面仍存在明顯短板,難以有效地幫助學生形成適應新經(jīng)濟發(fā)展要求的跨學科素養(yǎng)、復雜問題解決能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力①鄔大光《大學人才培養(yǎng)須走出自己的路》,《光明日報》2018年6月19日,第13版。。在高等教育發(fā)達國家,加強STEM 教育被認為是應對外部需求變化、提升教育教學質(zhì)量的一條有效途徑。2015年,《自然》(Nature)雜志在“培育21世紀的科學家”的專輯中指出,為解決健康、能源、安全和環(huán)境等領域復雜的、跨學科問題,有效的STEM 教育對于高素質(zhì)科學人才培養(yǎng)至為關鍵②Stephen E.Bradforth，Emily R.Miller，William R.Dichtel，et al.，“Improve undergraduate science education，”Nature 523，no.7560（July 2015）:282.。自2011年起,美國大學聯(lián)盟(Association of American Universities,簡稱AAU)發(fā)起了一項本科STEM 教育改革計劃,眾多研究型大學在實踐中涌現(xiàn)出豐富的成果。其中,密歇根州立大學(Michigan State University,以下簡稱MSU)是AAU 挑選的試點學校,其基于核心概念的課程改革效果突出,成為一項經(jīng)典案例。在全美化學學會(American Chemistry Society)組織的相關考試中,MSU 的學生并沒有因為課程內(nèi)容和知識點的減少而表現(xiàn)出成績的下滑③Melanie M.Cooper et al.，“Organic chemistry，life，the universe and everything（OCLUE）:A transformed organic chemistry curriculum，”Journal of Chemical Education 96，no.9（August 6，2019）:1869.,同時在該校自主設計的圍繞核心概念展開的實踐性評價測驗中表現(xiàn)出良好的設計推理能力①Ryan L.Stowe，Melanie M.Cooper，“Arguing from spectroscopic evidence，”Journal of Chemical Education 96，no.10（August 21，2019）:2082.。

本文圍繞基于核心概念的課程設計,以MSU 為案例,重點探討理工科課程改革為何需要聚焦核心概念、如何確定核心概念、如何以核心概念設計課程內(nèi)容、如何實施基于核心概念的教學及評價等關鍵問題,以期為我國本科課程建設和人才培養(yǎng)提供經(jīng)驗參照。

一 基于核心概念來設計STEM 課程的原因

在STEM 教育的發(fā)源地美國,本科階段的STEM 教育一直在國家層面受到高度重視。STEM 教育萌芽于美國國家航天局(NASA)對科技后備人才培養(yǎng)的探索。由NASA 負責的教育活動直接將教學過程與其本身的工作任務聯(lián)系起來,將學生帶到科學研究的環(huán)境中,向他們提出真實的項目任務,要求學生通過自主探究來設計方案和操作實驗來解決問題。NASA 逐漸意識到,這種基于綜合性項目的學習經(jīng)歷能夠更有效地幫助學生掌握STEM 工作的規(guī)律,為此專門研制了相應的STEM 課程以推廣此種“做中學”經(jīng)驗。然而,走出NASA 的STEM 課程在教育實踐中出現(xiàn)了只有活動沒有目標、只動手不動腦的問題,并未達到預期的理想效果,給教育系統(tǒng)帶來了更多亟待解決的問題②Kam Yee，“America COMPETES Act's effect on NASA's education and public outreach programs，”Space Policy 31，（February，2015）:28.。教育研究者指出,這些相互獨立的STEM 項目使得課程變得支離破碎,對學生的學習評價也難以操作,因而不能達到理想的教學效果。

來自認知心理學的研究成果支持了教育研究者的觀點。心理學家布魯納(Jerome Seymour Bruner)在20世紀60年代引領了學科結構運動。他認為:“一門學科的課程應該決定于對能達到的、給那門學科以結構的根本原理的最基本的理解。教專門的課題或技能而沒有把它們在知識領域更廣博的基本結構中的脈絡弄清楚,……是不經(jīng)濟的?！雹鄄剪敿{《教育過程》,邵瑞珍譯,文化教育出版社1982年版,第47頁。課程設計需要強調(diào)這些基本觀念,以這些觀念為基礎,直至學生掌握與這些觀念相適應的知識體系,并形成在不同情境中運用知識進行遷移的能力。雖然學科結構運動因為缺乏配套的教師專業(yè)發(fā)展支持而陷入低潮④陸有銓《躁動的百年——20世紀的教育歷程》,山東教育出版社1997年版,第357-358頁。,但其強調(diào)學科核心概念的思想依然對后續(xù)的教育改革產(chǎn)生了深遠影響。另一項關于專家和新手知識結構的對比分析同樣強調(diào)了以核心概念組織知識體系的重要性。研究表明,專家與新手的知識結構表現(xiàn)出不同的特征:專家的知識通常圍繞著核心概念組成一個系統(tǒng)連貫的知識框架,新知識能在知識框架中實現(xiàn)同化,更易于理解和運用;新手的知識往往是對相關領域的事實和公式的簡單羅列,片段化知識的堆砌將令他們在學習中遭遇困難⑤John D.Bransford et al.，eds.，How People Learn:Brain，Mind，Experience，and School，Expanded Edition（Washington，DC:National Academy Press，2000），48-50.。NASA 提供的項目式STEM 課程最大的問題在于“做學分離”,學生在學習過程中缺乏連貫有效的知識結構,也就難以為學生建立系統(tǒng)的知識體系、實現(xiàn)知識和能力的遷移提供支持。美國國家研究院(National Research Council,簡稱NRC)一項針對本科生STEM學習情況的調(diào)查報告反映了核心概念對于STEM 學習的影響:許多本科生感到STEM 專業(yè)的學習越往后越困難,這一問題的根本原因在于他們在專業(yè)學習的最初階段沒有準確、合理地掌握STEM 學科的核心概念⑥Susan R.Singer et al.，eds.，Discipline-Based Education Research:Understanding and Improving Learning in Undergraduate Science and Engineering（Washington，DC:National Academies Press，2012），2-3.。

核心概念(core concepts)是指對某一個學科發(fā)展具有重要意義的少數(shù)關鍵概念,能夠?qū)W科內(nèi)的知識聯(lián)結為一致的整體。核心概念是理解和解釋學科領域內(nèi)其他概念與問題的基礎,凝聚了整個學科的中心思想,具有基礎性、關鍵性和可遷移性的特征。在此基礎上,STEM 核心概念表現(xiàn)出更為豐富的內(nèi)涵。STEM本身作為一個整合性概念,強調(diào)要建立學科內(nèi)知識、學科間知識以及理論知識與實踐之間的聯(lián)系,因此反映STEM 領域這種復雜聯(lián)系的核心概念所關注的就不僅僅是來自學科內(nèi)部的知識,而且具有了跨學科的特征。STEM 核心概念更類似于“大概念”(big ideas),包括整合了某一學科內(nèi)知識的核心概念,以及側重跨學科內(nèi)容組織的共通概念①郭玉英、姚建欣、張靜《整合與發(fā)展——科學課程中概念體系的建構及其學習進階》,《課程·教材·教法》2013年第2期,第44-45頁。。為了克服STEM 課程“廣而不深”的缺點,核心概念的提出有利于課程知識的整合,有助于學生思維的縱深發(fā)展和知識遷移能力的培養(yǎng)。

在實踐中,強調(diào)核心概念的課程改革實踐呈現(xiàn)出從基礎教育領域向高等教育領域擴散的趨勢。雖然STEM 教育最早出現(xiàn)在高等教育領域,在實踐層面卻是基礎教育走在了前列。在美國,NRC 出臺了《K-12年級科學教育框架》(A Framework for K-12Science Education:Practices，Crosscutting Concepts，and Core Ideas,以下簡稱《框架》)和《下一代科學標準》(Next Generation Science Standard,以下簡稱《標準》)等指導性文件。但是,“我們沒有理由認為剛畢業(yè)的高中生與剛入學的大學生會有什么截然不同的學習方式”,“況且之所以把研究對象限定在K-12階段主要是由于經(jīng)費的限制”②James T.Laverty et al.，“Characterizing college science assessments:The three-dimensional learning assessment protocol，”PLOS ONE 11，no.9（September 8，2016）:3.。盡管上述兩份文件主要是為K-12階段的學生編制的,但其中的理念與方法對本科教育,尤其是本科起始階段,同樣具有指導意義。這也是MSU 在進行基于核心概念的課程改革時將《框架》和《標準》作為重要參考的原因所在。

二 如何確定STEM 課程的核心概念

核心概念對于課程整合的作用與價值在美國STEM 教育研究領域獲得廣泛認同,許多權威研究機構都開始編制針對各學段和各學科領域的STEM 核心概念,《框架》是其中的典型代表。該框架對如何編制STEM 核心概念以及圍繞核心概念的課程結構進行了系統(tǒng)的梳理,對美國大學STEM 課程設計產(chǎn)生了廣泛影響。

(一)三個維度的核心概念

為了統(tǒng)整課程和實現(xiàn)學生的深度學習,核心概念的數(shù)量必須是關鍵的、有限的,而非追求覆蓋過多的知識點。如何從眾多的學科知識點中篩選出“少而精”的核心概念,《框架》首先確定了遴選核心概念的標準,指出至少符合下列2條以上才能成為核心概念:

1.對科學或工程學的多學科領域都有重要的價值,或者是單一學科重要的組織性概念(organizing principle);

2.可作為理解和探究更復雜的概念及解決問題的重要工具;

3.與學生的興趣和生活經(jīng)驗相關,或者與需要科學或工程學知識支持的社會問題、個人問題相關;

4.具有可教性和可學性,隨年級增長可不斷提高深度和復雜性。③National Research Council，A Framework for K-12 Science Education:Practices，Crosscutting Concepts，and Core Ideas（Washington，DC:National Academies Press，2012），31.

以此為依據(jù),《框架》從“學科核心概念”“跨學科概念”“科學與工程實踐”三個維度編制了核心概念清單(如表1所示)④National Research Council，AFramework for K-12 Science Education:Practices，Crosscutting Concepts，and Core Ideas，3.。

表1 三維核心概念的內(nèi)容

NRC認為各學科的教育者和教育研究者可以以三維核心概念體系為參考,積極開發(fā)各STEM 學科的核心概念,并進一步設計基于核心概念的整合課程。學科核心概念是三個維度核心概念體系的核心。學科核心概念首先將STEM 學科劃分為生命科學、地球和空間科學、物理科學,以及工程、技術和科學應用四大領域,再針對這些領域的特點分別提煉出了2-4個核心概念?？鐚W科概念提供了在STEM 學科領域中反復出現(xiàn)的一些重要概念。跨學科概念超出了單一學科的界限,為不同學科領域提供了一種連接性的結構。這種連接性表現(xiàn)為跨學科核心概念其實已經(jīng)或多或少地反映在“學科核心概念”中。例如,跨學科概念中的“5.物質(zhì)和能量”體現(xiàn)在物質(zhì)科學領域的“3.能量”和生命科學領域的“2.生態(tài)系統(tǒng):互動、能量和動力”;跨學科概念中的“6.結構與功能”則在生命科學領域的“1.從分子到生物體:結構和過程”中有所反映。“科學與工程實踐”所描述的8項實踐類別是從專業(yè)的科學家和工程師的操作實踐中提煉出來的,強調(diào)了科學學習的實踐性,更有助于學生們獲得對科學和工程的本質(zhì)的深刻理解。

(二)編制本科階段化學核心概念

根據(jù)《框架》提供的核心概念遴選標準以及三維核心概念清單,MSU 的課程研發(fā)團隊從本校課程改革的需求出發(fā)編制了化學、物理、生物等STEM 專業(yè)的學科核心概念。

以化學為例,該團隊首先基于學科性質(zhì)選擇了《框架》中的物質(zhì)科學領域核心概念(物質(zhì)及其相互作用、力和相互作用、能量、波及其在技術和信息傳遞方面的應用)作為參照?！拔镔|(zhì)科學”涵蓋了物理與化學學科。在編制過程中,物質(zhì)科學領域的前三個核心概念都能很好地反映在化學學科的內(nèi)容中,但“波及其在技術和信息傳遞方面的應用”是物理學科的特有知識,在化學學科中并無明顯的對應。因此,該團隊轉而從跨學科概念中選擇了在化學中也有重要體現(xiàn)的“穩(wěn)定與變化”這一概念,既體現(xiàn)了學科本質(zhì),又反映了跨學科的特點。

該團隊由此商定了四個化學核心概念:1.靜電鍵合的相互作用力;2.原子/分子結構和性質(zhì);3.能量;4.化學系統(tǒng)的變化和穩(wěn)定性(如表2所示)①Melanie M.Cooper，Lynmarie A.Posey，Sonia M.Underwood，“Core ideas and topics:Building up or drilling down？”Journal of Chemical Education 94，no.5（March 16，2017）:544.。這四個概念概括了研發(fā)團隊期望學生在化學基礎課程中掌握的主要內(nèi)容(“組織性概念”),能夠幫助理解和解決復雜的化學問題(“復雜的概念理解及解決問題的重要工具”),并為化學高階課程的大部分內(nèi)容奠定了基礎(“不斷提高深度和復雜性”)。

表2 MSU 的化學核心概念

三 如何基于核心概念設計課程內(nèi)容結構

STEM 教育的一大特征是強調(diào)課程內(nèi)容應當圍繞核心概念進行組織。在確定好核心概念之后,如何能夠基于少數(shù)關鍵的概念將有關的學科知識聯(lián)系起來,《框架》引入了認知心理學中的“學習進階”(learning progressions)理論,結合核心概念,建立了貫通性的課程結構,為各階段、各領域的STEM 課程開發(fā)提供了內(nèi)容條件與科學指導。

(一)基于核心概念框架構建的連貫課程體系

學習進階理論與學科結構運動的“螺旋式課程”(spiral curriculum)有相似之處,描述了學生概念學習所遵循的連貫的、典型的學習路徑:一個核心概念在不同學習階段所表現(xiàn)出的具體內(nèi)涵是不同的,因而學生對于每個核心概念的學習不是一蹴而就的,學生對于這個概念的理解將隨著學習階段的推進而不斷深入①張穎之《理科課程設計新理念:“學習進階”的本質(zhì)、要素與理論溯源》,《課程·教材·教法》2016年第6期,第116頁。。

基于這一認識,《框架》以核心概念為主體,應用學習進階理論,設計了一個整體保持一致的、深度發(fā)展的課程框架。首先,《框架》對應每個學科核心概念開發(fā)了若干個次級概念,這些次級概念是關于核心概念的進一步闡釋;隨后,將每一個次級概念結合各個年級的課程要求設計具體的知識內(nèi)容,并且內(nèi)容的編排隨著年級的增長呈現(xiàn)出從簡單到復雜、從宏觀到微觀、從具體到抽象的進階態(tài)勢。同時,跨學科概念與科學和工程實踐也在每個年級階段的具體內(nèi)容中有所體現(xiàn),從而將學科核心概念所對應的每個次級概念連接起來。由此,課程內(nèi)容便圍繞著“核心概念”所建立的框架形成了橫向聯(lián)系、縱向連續(xù)的課程體系。

(二)圍繞核心概念整合本科化學學科的課程內(nèi)容

《框架》發(fā)布后為全美各州的課程改革提供了理論支持,圍繞核心概念設計的STEM 課程學習材料不斷涌現(xiàn)。依據(jù)《框架》的核心概念來開發(fā)課程遵循的是“自上而下”的頂層設計邏輯。但在學校教學情境中,限于經(jīng)費等要素,要推翻已有課程體系去設計全新的課程顯然是一個過于龐大的工程。因此,MSU 借鑒《框架》所描述的方法,以一種“自下而上”的方式來改革STEM 專業(yè)的基礎課程。其重點不在于另起爐灶,而是要利用核心概念對已有的課程結構進行調(diào)整,使每個主題單元的內(nèi)容都明確地與核心概念聯(lián)系起來,反復強調(diào)學生要圍繞核心概念去理解和解釋新的知識。

仍以化學為例?；瘜W基礎課程中通常都會設置“相變”這一單元,而在單元中往往只是從熔點、沸點等能直觀觀察的結構和性質(zhì)變化來介紹這一內(nèi)容。MSU 團隊認為,相變并不是可以簡單概括的零散知識點,它作為一個主題性的知識是需要與四個核心概念聯(lián)系起來理解的。這些概念包括相變過程中一些相互作用的形成或破壞、從氣體到液體再到固體的變化能量是如何轉移的、為什么相變點溫度不發(fā)生變化或為什么系統(tǒng)的熵為負也可以發(fā)生凍結等。這些內(nèi)容其實分散在化學課程的各個單元中。教師以往習慣于默認學生在完成整個課程學習后便能夠主動建立起這種聯(lián)系,但實際上學生們常常會以單元來劃分知識,并不容易發(fā)現(xiàn)每個單元之間共通的知識內(nèi)容②Melanie M.Cooper，Lynmarie A.Posey，Sonia M.Underwood，“Core ideas and topics:Building up or drilling down？”Journal of Chemical Education 94，no.5（March 16，2017）:543.。

因此,MSU 團隊專門確認了哪些學科知識是可以作為一個主題單元來展開的,即單元設計。例如“化學反應速率”這一知識,以往總是與數(shù)學計算聯(lián)系起來套在其他主題單元中。但化學反應速率是理解化學變化的重要知識,貫穿于整個化學學習過程。如果教師僅僅提供要求學生記憶的公式而不引導他們理解化學反應速率背后的內(nèi)涵,學生在面對復雜的反應公式的高階學習時必將難以理解這些符號。因此,MSU 團隊將“化學反應速率”設置為一個獨立的單元,聯(lián)系結構變化、相互作用力、能量變化、化學系統(tǒng)的穩(wěn)定性等核心概念向?qū)W生解釋化學反應速率的深刻內(nèi)涵。

四 如何構建基于核心概念的教學與評價

基于《框架》提供的內(nèi)容條件,美國國家科學研究院進一步主持編制了《標準》?！稑藴省肥敲绹M入21世紀以來的首個全國性科學課程標準,最大的創(chuàng)新之處在于設置了學習預期(performance expectation)來呈現(xiàn)關于學生學習結果的行為特征,為科學課程、教學和評價提供具體的目標。

(一)學習預期為教學與評價提供依據(jù)

所謂學習預期,指的是學生在經(jīng)過某個階段對某一學科核心概念的學習后應該達到的行為表現(xiàn)?！稑藴省穼W習預期的設計巧妙融合了《框架》中的科學與工程實踐、跨領域概念和學科核心概念三個維度,并在描述上突出了“科學與工程實踐”的內(nèi)容。以下是高中階段“物質(zhì)的結構與性質(zhì)”主題的部分學習預期(如表3所示)①National Research Council，Next Generation Science Standards:For States，By States（Washington，DC:The National Academies Press，2013），91.。

表3 “物質(zhì)的結構與性質(zhì)”主題的學習預期

上述的學習預期綜合體現(xiàn)了STEM 核心概念的內(nèi)容,包括科學與工程實踐中的“發(fā)展和使用模型”“計劃和實施調(diào)查”“信息的獲取、評價和交流”,學科核心概念中的“物質(zhì)的結構和性質(zhì)”“核反應”“作用類型”,以及跨學科概念中的“模式”“能量和物質(zhì)”“結構和功能”等。同時可以發(fā)現(xiàn),學習預期是以可操作、可檢驗的學習行為語言來描述的,行為是與實踐相互聯(lián)系的,實踐的外顯表現(xiàn)即是行為。通過強調(diào)要將學生內(nèi)在的知識掌握轉化為外顯的行為表現(xiàn)并提供描述行為的方式,學習預期充分支持了課程、教學與評價的合理開展。

(二)基于證據(jù)的教學和評價設計

在教學策略方面,主動學習式教學(active learning and teaching)是實施STEM 學科教學最重要的策略。一項基于225項研究報告進行的分析指出,比較講授式教學與主動學習式教學下本科生STEM 學科成績,采用主動學習式教學的課堂中學生其平均考試成績較之于傳統(tǒng)的講授教學提高了約6%,并且接受講授式教學的學生學業(yè)失敗的可能性是采用主動學習式教學的學生的1.5倍②Scott Freeman et al.，“Active learning increases student performance in science，engineering，and mathematics，”PNAS 111，no.23（June 10，2014）:8410.。主動學習式教學是相對于傳統(tǒng)的教師單向知識傳遞而言的,強調(diào)激發(fā)學生在知識學習過程中的主觀能動性,其實質(zhì)是一類以學生為中心的教學方法。各STEM 學科都非常重視對于主動教學策略的研究,使以學生為中心的主動教學貫穿在整個教學過程。第一,主動學習式教學強調(diào)講課過程的互動性,激發(fā)學生的課堂參與,例如采取演講、小組討論、合作學習等形式;在實驗室中,主動教學表現(xiàn)為讓學生獲得真實的科學研究體驗,鼓勵學生們設計實驗、觀察記錄數(shù)據(jù)、收集解釋結果,從而嘗試完善現(xiàn)有模型,建立起自己的因果模型。第二,鑒于STEM 學科知識的抽象性,許多研究者建議在STEM 教學中引入更多的動態(tài)模擬技術,以可視化的方式輔助學生理解STEM 學科的各種圖形符號③Judith A.Ramaley，“The national perspective:Fostering the enhancement of STEM undergraduate education，”New Directions for Teaching and Learning，no.117（Spring 2009）:70-71.。第三,主動學習式教學并不是放任學生不管,而是要引導學生更多地了解到自己的認知過程并改善自身的學習習慣,所以需要注重培養(yǎng)學生的元認知能力。

在評價設計方面,MSU 從《框架》和《標準》中獲得啟示,認識到僅僅轉變課程內(nèi)容和結構對于幫助學生習得合理的學習方式是不充分的,STEM 核心概念的整合應該貫穿于課程、教學、評價的全過程。尤其是,評價的特性常常無意間暗示了學生什么是最重要的知識,對學生的學習有直接影響④James T.Laverty et al.,“Characterizing college science assessments:The three-dimensional learning assessment protocol,”PLOS ONE 11,no.9(September 8,2016):1.。因此MSU 將課程評價也作為其STEM 課程改革的一項重點任務。

MSU 團隊采用了學習預期的設置方法,圍繞核心概念展開,強調(diào)以實踐的方式從學生那里獲得關于他們學習情況的可觀測行為,以下是一組評價項目的案例:

1.利用提供的反應公式計算該反應的焓變化:CH3CH=CH2+H2O→CH3CH2CH2OH;

2.基于1部分的結果,理解關于這個反應中系統(tǒng)和周圍環(huán)境之間的能量流動;

3.畫一張能量圖,要求顯示反應物和產(chǎn)物的相對能量;

4.根據(jù)3的回答,討論相互作用的強度以及反應物和產(chǎn)物轉變過程中的能量變化。①Melanie M.Cooper,Lynmarie A.Posey,Sonia M.Underwood,“Core ideas and topics:Building up or drilling down?”Journal of Chemical Education 94,no.5(March 16,2007):546.

該評價示例一方面明確地與核心概念聯(lián)系起來,圍繞著核心概念而不是基于零散的知識點來設計內(nèi)容,呼應了課程學習中的知識整合要求,使核心概念貫穿于學生學習的全過程,提示他們養(yǎng)成聯(lián)系核心概念進行思考和解釋問題的習慣;另一方面,評價項目要求學生運用他們所學的知識內(nèi)容來預測、建模和解釋現(xiàn)象,引導學生以科研工作方式去理解和解決問題,這也正是科學教育的重要目標。這樣基于STEM 核心概念設計的評價,利用了科學與工程實踐的方式獲得能夠反映了學生是如何進行STEM 學習的可靠“證據(jù)”,響應了美國本科STEM 教育改革行動所號召的“基于證據(jù)”的STEM 教學。

五 結語

MSU 基于核心概念的課程改革是美國高校STEM 教育中的經(jīng)典案例,解決了本科STEM 入門課程“廣而不深”的問題,提高了學生的學習表現(xiàn)。其基于核心概念的STEM 課程設計思路和措施對我國本科理工科教育課程改革具有啟示意義。

(一)聚焦遷移能力、跨學科素養(yǎng)的培養(yǎng)

2018年,教育部發(fā)布了《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》(以下簡稱《國標》)。此次《國標》的一大特點是涵蓋了普通高校本科專業(yè)目錄中全部92個本科專業(yè),分別列出對各專業(yè)類知識體系和核心課程體系的建議。但不難發(fā)現(xiàn),立足于單一專業(yè)的質(zhì)量標準在內(nèi)容和知識點上過于繁復,不利于人才的遷移能力、跨學科能力培養(yǎng)。例如,其中物理學類專業(yè)知識“機械運動現(xiàn)象”“熱運動現(xiàn)象”和化學類專業(yè)知識“化學動力學”“化學熱力學”顯然存在著交叉概念②教育部高等學校教學指導委員會編《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準(上)》,高等教育出版社2018年版,第118、134頁。,但被分別列置且由教師按照各自的學科方式區(qū)別教授,學生會很難將它們聯(lián)系起來。如果缺乏對各專業(yè)知識的融會貫通,學生將無法把所學的專業(yè)知識遷移到另一門學科,特別在需要應用科學知識解決實際問題、技術創(chuàng)新等方面顯得后勁不足。另一方面,從外部需求來看,隨著經(jīng)濟結構的升級調(diào)整,近年來就業(yè)市場上許多專業(yè)相關度出現(xiàn)了下降的態(tài)勢③郭嬌、王伯慶《工程教育本科專業(yè)社會需求發(fā)展趨勢分析——基于中國大學生就業(yè)數(shù)據(jù)的實證研究》,《高等工程教育研究》2017年第5期,第47頁。,新工業(yè)革命對科技人才的復合能力、創(chuàng)新能力提出了更高的要求。為使學生獲得更好的社會適應性,高等教育教學質(zhì)量的標準有必要在專業(yè)設置的基礎上,聚焦學生的跨學科理解和知識遷移能力培養(yǎng),適當整合各專業(yè)的培養(yǎng)目標,《標準》按照學科領域而非具體學科/專業(yè)來設置標準的方式正給我們提供了可資參考的思路。

(二)加強核心概念對課程整合的引領

當前我國本科課程設計中普遍存在兩種現(xiàn)象:一是“求全”,課程內(nèi)容又寬又廣,力爭知識點全覆蓋;二是“師本”,課程開設由教師依據(jù)自身喜好裁量,與《國標》的人才培養(yǎng)要求脫節(jié)。上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因與核心概念的缺位密切相關。核心概念大體上可以對應我國的學科基礎知識,但在我國被列為學科基礎知識的內(nèi)容過多、過繁,教師們備課時面對龐雜的知識點往往無從下手。知識是無限的,而課程內(nèi)容容量是有限的,高等教育的目標也不是為了打造“一本書的大學”④別敦榮《“一本書的大學”培養(yǎng)不出一流人才》,《文匯報》2019年1月4日,第8版。,要提高課程的質(zhì)量和效率必須破解這一矛盾,合理地精簡學科基礎知識?！犊蚣堋穱@核心概念開發(fā)課程的方法,為課程設計提供了切實可行的指導,基于關鍵的核心概念整合課程的理念值得借鑒。

(三)重視基于證據(jù)的教學與評價

加強實踐教學逐漸成為國內(nèi)理工科教育的共識,但是開發(fā)與實踐教學相對應的評價方式還沒有引起足夠的重視。目前看來,理工類專業(yè)的評價倡導在“做中學”的過程中體現(xiàn)成果導向,但如果只偏重“做”,沒有兼顧“做”與“學”的關系,這些成果實際上并不足以反映實踐教學或?qū)嵺`學習的真實情況?！犊蚣堋穼⒖茖W與工程實踐納為STEM 教育的三個維度之一時重點強調(diào),“實踐”(practice)不同于“技能”(skill),實踐是知識與技能的結合①National Research Council，A Framework for K-12 Science Education:Practices，Crosscutting Concepts，and Core Ideas，41.。那么,對實踐能力的評價也不僅要關注技術應用的結果,更要關注學生是否真正理解問題背后的原理以及如何運用學科知識來構建問題解決方案的,這才是體現(xiàn)學生創(chuàng)新能力、知識遷移能力、問題解決能力發(fā)展的可靠證據(jù),否則所謂的實踐教學可能也只是一種低水平的職業(yè)技能培訓。對于實踐教學的有意義評價需要從學生那里獲得反映他們是如何理解特定結構的證據(jù),例如MSU 以學生表現(xiàn)來評價實踐教學。更多地關注學生學習過程的證據(jù),而不是將紙筆測驗作為教學和評價的全部依據(jù),這也正是以學生為中心的題中應有之義。