一、跨学科概念学习的常见评估类型

二、跨学科概念的两类显性评估

显性评估方法旨在全面评估学生在长期学习过程中逐步形成的对跨学科概念的理解和应用能力，从而确保学习者能够有效地将这些概念作为认知世界的有力工具。下面将系统分析当前两类显性评估方法，并结合典型案例，阐明其重要性及实践路径。

（一）跨学科概念理解的评估研究

学习科学、心理学以及教育研究均将学习描述为一个复杂且动态的过程。在此过程中，学生的知识网络不断经历重组，表现为向自身知识网络中添加新观念、梳理已有观念，以及建立、改变、完善和强化观念之间的关联（connections）^[12-13]。在诸多概念类型中，一些概念相较于其他概念具有更强的关联性，充当着关联不同概念的枢纽角色，跨学科概念便是其中的典型代表。跨学科概念作为科学、技术与工程等领域共有的概念和思维方式，能够打破学科壁垒，将分散的知识整合为有机整体，为学生知识网络的组织与构建提供支持。

具体来说，学生对跨学科概念理解的发展或进阶过程，对应由跨学科概念及其内容要素构成的复杂系统的结构性变化，包括整合新要素以及建立现有要素间的新链接（links）等^[14-15]。例如，学生对能量概念理解的发展，可以被描述为一个越来越复杂的知识系统的演进过程。这一过程既包含对能量各关键内容要素的学习，即从认识能量来源、形式、转移，到探究能量耗散、守恒等^[16]，还涉及不同概念之间的结构变化，这种变化可以借助认知发展相关的理论、模型、框架进行描述。例如，知识整合框架（knowledge integration framework）将学生对科学理解的发展过程，描述为学生构建与科学相关的规范观念并在将这些观念链接起来方面所取得的进展。具体来说，该框架根据学生回答问题时使用的观念和链接的数量，将学生的概念理解划分为不相关、无链接、部分链接、完整链接、复杂链接等多个渐趋复杂的知识整合水平^[13,17]。总体而言，跨学科概念理解的评估研究有较长历史，相关评估案例丰富，并呈现以下三个典型特征。

一是聚焦单维概念理解。评估任务通常仅涉及对跨学科概念的理解这一单一维度，通过引导学生思考特定的跨学科概念或其子概念^[18-20]，评估学生对目标概念的理解程度。例如，Yang采用测验法对美国4～8年级和9～12年级共5581名学生的六个跨学科概念的理解情况进行了考查，包括系统与模型、物质与能量、结构与功能等^[21]。该研究设计了诸如“搓手为何会让手更暖和”等一系列明确指向物质与能量等跨学科概念的试题，来评估学生的单维概念理解水平。Kohn等通过访谈法调查了美国14名正在修读化学和生物学导论课程的大学生对能量转移和守恒两个子概念的理解情况^[22]。有学者在研究综述中指出，目前国际科学教育领域对跨学科概念的评估研究集中于物质与能量、系统与模型、尺度、比例与数量等方面，而鲜见针对其他概念的评估研究^[23]。由此看来，对学生跨学科概念理解和学习情况的评估研究仍有待丰富。

二是强调跨学科情境的创设。传统上针对单一学科情境设计的试题，在衡量学生对跨学科概念的理解时存在明显局限，难以实现与其他学科的直接比较。例如，Neumann等开发了用于测量学生对能量概念理解的评估工具，仅聚焦于物理学情境，无法有效评估学生在跨学科视域下对能量概念的理解程度^[15]。为了准确获取学生在不同学科中对同一跨学科概念的理解情况，评估设计需要开发并使用同一标准衡量不同学科试题，从而实现对学生理解能力的跨学科比较。例如，Park和Liu开发了一套在不同科学学科情境中对能量概念理解的标准化测量工具，该工具由物理、化学、生物和环境科学四种测试组成，不同学科的测试题包含跨学科情境的共同题目（作为链接题/锚题）和学科特定的不同题目，既能分别评估学生在不同学科中对能量大概念的理解，又能通过将各学科置于同一衡量标准，实现对学生能力和题目难度的比较^[24]。

三是关注概念理解的进阶性。这一特征旨在揭示学生对跨学科概念理解的现状和发展轨迹。已有研究通过评估学生对物质与能量等概念的理解，发现学生对跨学科概念的理解能力会随着时间的推移而逐步提升。例如，Opitz等采用定量横断面研究设计，通过多项选择题考查了540名德国3～6年级学生在生物学情境中对能量概念理解的进阶情况，发现处于小学向初中过渡阶段的学生能够逐渐深化对该概念的理解^[25]。Yang等基于Rasch模型开发了一套用于评估4～8年级学生在多个学期内对跨学科概念理解的测评工具，研究结果显示，学生从小学至初中阶段在跨学科科学理解方面有显著提升^[26]。Bain和Towns通过访谈的方式考察了从本科到博士等不同学历层次的学生对于能量概念理解的变化，揭示了学生在各学段理解该概念时的具体特征及面临的困难^[27]。

（二）跨学科概念应用能力的评估研究

美国国家研究委员会（National Research Council）制定并发布的科学教育领域的重要文件《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》（A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas，以下简称《框架》）提出了科学教育的新愿景^[10]，以适应21世纪的社会需求。《框架》强调科学学习包含学科核心概念、科学与工程实践、跨学科概念三个相互依赖的维度。这三个维度协同作用，使学生能够理解现象并解决问题。这一理念被称为三维学习（Three-Dimensional Learning，3D Learning）。其中，学科核心概念指物质科学、生命科学、地球与空间科学等学科的重要观念，用于解释一系列自然现象；跨学科概念，如模式、因果关系、系统与模型等，既存在于学科内部，也跨越学科边界，能够有效帮助人们理解和解释科学、工程等多个领域的现象和问题；科学与工程实践指科学家和工程师用于研究、探索自然世界及人为创造世界的认知与实践方式。学生既在参与科学实践的过程中学习学科核心概念和跨学科概念，同时也在运用这些概念的过程中掌握科学实践方法，三者共同促进学生构建可用知识（knowledge-in-use）^[4,28-29]，推动其整合性理解能力的发展。

基于这一学习观，对跨学科概念学习的评估也随之发生了新转向。评估不再仅关注学生对跨学科概念相关知识的构建，而更加强调学生在真实问题情境中使用跨学科概念的能力^[23,30]。以美国国家教育进展评估项目（The National Assessment of Educational Progress, NAEP）为例，其最新制订的科学评估框架（2028 NAEP Science Assessment Framework，以下简称NAEP 2028)明确将科学成就（science achievement）定义为运用相关学科概念（物质科学、生命科学、地球与空间科学）、科学与工程实践以及跨学科概念，来识别和解决问题、理解现象、评估信息以做出明智决策的能力^[31]。由此可见，NAEP 2028与《框架》提出的三维学习理念高度契合，均倡导开展三维评估(Three-Dimensional Assessments, 3D Assessments），呼吁科学教育与评估应有机整合科学的三个关键维度，以此帮助学生理解自然现象，并在现实情境中解决复杂问题。在《框架》发布十余年后，此类评估研究初步出现了一些成熟案例^[31-32]，为学界提供了可资借鉴的评估素材与参考依据，主要呈现出以下三个典型特征。

第一，多维任务驱动下的综合能力考查。评估任务不再局限于对单一维度科学能力的考查，而是通过多维任务来评估学生整合学科核心概念、跨学科概念、科学与工程实践的能力。评估任务通常由一系列环环相扣的问题和子任务构成，要求学生充分调动并整合多维能力，对现象进行深入分析或有效解决现实问题^[33]。其中，跨学科概念发挥着不可或缺的关键作用，美国科学教育界将其比喻为分析现象显著特征的“透镜”（lenses）、连接不同领域和现象的“桥梁”（bridges）、参与科学实践的“认知工具”（tools）以及为学生理解复杂世界提供秩序和结构的“规则”（rules of the game），在学生意义建构过程中起到引导或约束作用^[4]。其常见评估方式包括：1）将跨学科概念作为现象或问题的切入点，提出解释、论证、问题或假设；2）对一些仅依靠学科核心概念难以充分理解的现象或不易解决的难题，以跨学科概念的方式提出新的问题、预测、解释和解决方案；3）借助跨学科概念将某一现象（或数据、模型）与其他不同现象（可能是不同尺度的现象）相关联，实现知识的近迁移或远迁移。

以NAEP 2028中的“人类迁徙至阿巴拉契亚”评估任务为例，该任务要求学生通过改进或完善已有的计算模型，更准确地预测迁徙对当地居民获取自然资源的影响。该任务同时考查学生对学科核心概念、跨学科概念、科学与工程实践三个维度科学能力的掌握。其一，该任务涉及对“人类活动引起的环境变化（如栖息地破坏、污染、外来物种入侵、资源过度开发和气候变化等）可能会扰乱生态系统，减少生物多样性并威胁部分物种生存”这一学科核心概念的考查。学生需要理解人类迁徙这一活动会如何引发该地区的环境与生态系统的变化，以及会怎样影响当地居民获取自然资源。其二，任务需要学生应用因果关系这一跨学科概念。因果关系为学生提供了解释和预测复杂的自然和人为设计系统的推理框架。而这种解释往往需要对系统内的小规模机制进行检验与建模。例如，学生需要分析不同因素（如月平均气温、农业基础设施、资源的获取）如何相互作用，从而导致人口迁徙的变化。其三，该任务还考查了学生在开发和使用模型方面的实践能力。学生在分析数据或设计、编程、测试和修正科学模型时，需要应用或调整算法，以解释和设计解决方案。在这一任务中，跨学科概念为学生推理现象成因提供了清晰的结构与焦点，能够有效促进学生将科学知识应用于新情境。可见，与单纯考查学生对跨学科概念理解的单一评估维度相比，此类评估更注重学生整合科学学习各维度进行意义建构的综合能力，要求学生自主识别问题与知识之间的关联，并综合运用知识和技能解决问题。

第二，精心创设评估情境，聚焦能力展示。评估任务高度重视情境的创设，通过提供富有探究价值的评估情境和选取高质量的科学现象或问题，为学生创造灵活运用跨学科概念进行意义建构的机会。从知识应用视角出发设计的评估，通常会向学生呈现充满不确定性或模糊性的情境，来激发学生的思考和应答。这些情境通常融合文本和视觉元素，如图像、数据表格等，以直观呈现数据并展现某种现象。理想情况下，设计的情境应能突出关键内容。这些情境可能存在令人困惑之处，或与常规认知相悖，抑或是在区域性乃至全球层面具有重要意义，从而有效激发学生的探究兴趣。例如，“人类迁徙至阿巴拉契亚”案例中，人类实际迁徙数量超出了模型预测，在此情境下，学生需要运用因果关系这一跨学科概念，对模型进行修正，使其更精准地反映影响阿巴拉契亚不同地区人类迁徙的因素。

第三，关注概念应用能力进阶，实现动态评估。评估任务关注随着时间推移与学科情境变化，学习者对跨学科概念应用能力的动态发展过程，旨在确保跨学科概念内化为学习者理解世界的有力工具。例如，NEAP将学生科学成就水平划分为三个层级：1）基本成就水平，即学生能初步理解与所在年级相适配的核心概念，并能简单应用相关的跨学科概念及科学与工程实践，以理解现实世界的情境和常见现象；2）熟练成就水平，即学生能够扎实理解其所在年级对应的核心概念，并能够熟练应用相关的跨学科概念及科学与工程实践，对现实世界的情境和现象进行推理和解释；3）高级成就水平，即学生能够深度理解与其年级相适应的概念，并能够像专家一样灵活应用跨学科概念及科学与工程实践，对现实世界的情境与现象进行解释、阐明和预测^[31]。NAEP将学生对跨学科概念的应用能力划分为此三个逐级递增的学习进阶水平，有助于教育者准确把握学生的学习进展，从而更好地支持学生在跨学科概念应用能力上的持续发展。

综上所述，当前并存的两类跨学科概念显性评估模式，即指向知识整合的概念理解评估与指向知识应用的概念应用能力评估，各有其侧重。前者关注学生对跨学科概念的深度理解及相关知识网络的构建，呈现出聚焦单维概念理解、强调跨学科情境创设和注重概念理解进阶性等显著特征，致力于追溯学生概念理解的动态发展轨迹。后者则更加关注学生在真实问题情境中识别并运用跨学科概念解决问题的能力，主要体现为设计多维综合的评估任务、创设高质量的评估情境以激发学生运用跨学科概念进行意义建构，同时也关注学生概念应用能力的进阶轨迹，展示学生从最初的简单应用，逐步发展至能够像领域专家一样灵活应用跨学科概念的提升过程。尽管二者存在差异，但均凸显了跨学科概念在推动学生深度学习、助力发展21世纪技能方面的关键价值，为科学教育评估提供了全新视角与方法。

三、启示与建议

基于我国科学教育状况与发展愿景，结合国际科学教育中跨学科概念评估的研究成果，本文针对我国开展跨学科概念评估从三个方面提出建议，以有效评估并促进学生的跨学科概念学习。

（一）使评价与教学目标一致，强化学生对跨学科概念及其价值的认知

新课标提出了为学生提供明确且连贯的跨学科概念教学支持的要求^[34]。与之相呼应，学生科学学习评估任务的设计应将跨学科概念评估明确纳入其中，切实贯彻教—学—评一体化的教育理念。开发显性取向的评估任务，无论是对特定跨学科概念理解的评估，还是对跨学科概念应用能力的评估，都能为学生跨学科概念学习成效提供有力证据。教师或研究者应根据评估目的、预期的评估对象以及实际条件，选择适宜的评估方法或工具，系统地收集能够反映学生跨学科概念相关能力发展与课程标准期望匹配程度的证据，并依据评估结果指导教学实践，从而实现课程、教学与评估的一致性，确保所有学习者在跨学科概念学习过程中获得有力支持。

从实践层面来看，明确设计并实施跨学科概念评估工作意义深远。一方面，有助于教师准确把握学生理解和应用跨学科概念的现状，动态追踪学生跨学科概念理解与应用能力的进阶轨迹，为优化教学策略与实施干预措施提供关键信息，真正实现“以评促学”“测试即学习”的理念^[35]。另一方面，能够帮助学生认识到跨学科概念在理解现象、解决问题过程中的重要作用，确保每位学生都能明确如何运用不同跨学科概念视角来理解现象和解决问题，从而实现对这些概念的深入理解与灵活运用，成长为熟练且富有创造力的意义建构者和问题解决者。

（二）创设高质量的评估情境，搭建学生展示理解与应用能力的平台

跨学科概念代表着科学家和工程师在面对陌生现象和复杂问题时的思维方式^[36]，在知识整合与问题解决过程中发挥着关键作用。基于此，评估任务情境的设计对于引导学生展现对跨学科概念的理解与应用能力具有重要意义。理想的评估情境应兼具多重功能，既要有效激发学生的探究兴趣，又要为学生创造能够使用跨学科概念解释现象或提出解决方案的机会，同时为学生参与任务及充分展示自身能力提供支持。总体而言，评估任务情境的设计应具备以下关键特征：1）情境能够引导学生参与到应用跨学科概念的意义建构活动中；2）情境所要求学生应用的跨学科概念及其子概念与学生的年级水平相匹配；3）所探讨的现象和问题应蕴含足够的不确定性，使学生仅依靠学科核心概念、科学与工程实践难以给出完整解答，从而凸显跨学科概念在解决问题过程中的关键价值，引导学生突破学科边界，实现知识的综合应用^[11,37]。

在设计评估情境时，可充分借鉴PISA、TIMSS和NEAP等国外测评项目的经验，遵循新颖性、真实性、不确定性、公平性和广泛性等原则^[38]，聚焦与文化相关的现象和问题，同时注重学生的经历和体验。需要注意的是，虽然提供充足的情境信息能够提升学生对评估任务的参与度，但应避免引入不必要的细节或专业术语，以免增加学生的认知负荷，对评估效果产生负面影响。

（三）强化评估任务的进阶性，为优化教学策略与干预措施提供依据

跨学科概念的学习是一个长期且持续的过程。当学生在不同课程或不同年级间从一个核心概念转向另一个核心概念时，他们能够持续运用跨学科概念作为稳定的认知框架，对新的现象或问题进行意义建构，逐步形成对科学与工程领域系统化、连贯且可应用的理解^[10]。因此，对跨学科概念的评估应是跨学段的累积性任务，并充分体现进阶性。具体而言，评估工作应着重关注学生在学习路径上的能力进阶，而非仅仅评价某一时间点上学生作答的正误；评估应揭示学生部分正确或尚不完整的理解，并提供其运用跨学科概念能力的发展证据，帮助教师洞察学生的学习情况，为改进教学策略和采取干预措施提供信息。

事实上，尽管学习进阶的理念在科学课程内容组织与教学中得到广泛应用，但在科学评估领域依然是一个相对陌生的概念，在科学评估工具的开发中很少被充分纳入考虑。这也造成跨学科概念的学习进阶评估在设计、实施和准确解读方面面临挑战^[39]。为此，科学教育研究者、学科专家、测量与评估专家和一线教师之间应展开合作，借鉴学习进阶观点，改变传统评估只关注处于特定年级的学生是否了解具体内容（事实）的现状，开发能够更加准确和差异化地描述学生跨学科概念学习情况的评估工具，支持和监测学生在不同年级和学段中不断发展并逐渐提高理解和应用能力，为跨学科概念教学的持续改进提供有力支撑。

致谢：感谢华东师范大学裴新宁教授为本文提供的帮助。

参考文献略