1前言
社会性科学议题（SSI）是 STEM 跨学科教学重要载体，旨在引导学生综合多学科知识分析真实、复杂的社会‑科学问题。在实际教学中，教师可以开展丰富的项目式活动，但如何有效测评学生是否真正形成跨学科理解，一直是 STEM 教学评价的现实难题。
传统测试偏向碎片化知识点考查，很难捕捉学生头脑内部的知识结构。概念图作为外化知识网络的经典工具，在单学科评价中应用广泛，但在整合式 STEM、社会性科学议题课堂中用于测评跨学科理解的实证研究仍然不足。基于此，该文以气候变化相关两组 SSI 教学单元为情境，探究半开放建构式概念图作为测评工具的可行性，为 STEM 跨学科实践的形成性评价提供实证依据。
2研究背景
跨学科理解的本质不是知识点的简单累加，而是学习者能够在不同学科、不同情境的知识之间建立有效、有逻辑的关联。社会性科学议题教学高度依赖这种跨学科的知识整合能力。
概念图由概念节点与带标签的连接构成，节点与连接组成 “命题”，能够可视化呈现学习者的知识组织结构。概念图任务分为填空式、完全建构式、半开放建构式三类：
过往大量研究将概念图运用于单一学科课堂，较少在整合 STEM‑SSI 教学场景下系统检验测评效果。因此研究者提出核心研究问题：
完成 SSI 导向的 STEM 教学单元之后，半开放建构式概念图能够在多大程度上揭示学生跨教学情境、跨学科的知识联结水平？
研究设置两个真实教学单元作为研究情境：
3研究设计
1. 研究样本
德国汉堡3个九年级班级，学生年龄14‑15岁，共44人。本研究隶属于项目 “可持续行动‑STEM4all”，数据采集时间为2024年6月，在两个 SSI 教学单元全部结束之后实施测评。
2. 测评任务：半开放建构概念图
采用半开放建构式概念图任务：向学生提供22个预先筛选的术语，包含学科内容术语（温室气体、苹果储存、限速等）和方法工具术语（模型、变量、函数等）；学生可以自由排布节点、自主增删概念，标注概念间逻辑连接。使用数字软件CoMapEd2绘制概念图，任务时长45分钟。
任务指令：围绕 “气候变化” 主题绘制概念图，请结合课堂所学；不必全部使用给出术语；概念之间用箭头连接并标注关系，可自行增加新概念。学生可参考配套学习讲义《如何绘制概念图》。
在正式测评前，学生完成概念图专项训练，包含教学视频、无关主题练习任务，消除工具使用能力对测评结果的干扰。
3. 数据编码与分析
将全部概念图拆解为独立命题（概念‑标注连接‑概念），开展两轮编码：
- 环境内连接：命题中两个概念来自同一个教学单元；
- 跨环境连接：命题中两个概念来自不同教学单元，代表跨情境的知识整合。
两名研究者独立编码，内容准确性编码一致性92.7%，语言清晰度编码一致性94.2%；存在分歧时，研究者集体讨论达成统一。最终仅保留得分1‑2分，即事实准确、表达清晰的命题纳入统计分析。
4研究发现
发现一：学生更容易构建同一教学单元内部知识关联，跨情境、跨学科连接生成难度更高
三个班级学生均能够大量产出单元内部的知识连接，说明学生可以掌握单个 SSI 情境下的知识逻辑。但跨不同教学环境的连接占比显著低于单元内连接；针对模型、变量这类跨单元通用方法术语的连接，班级间差异极大，最低班级仅 19% 学生可以完成相关连接。即便学生已经参与整合式 STEM 单元学习，仍倾向把不同议题知识当成相互独立模块，很难自发迁移通用科学方法。
发现二：学生跨学科整合存在两条不同路径，方法层面迁移是主要短板
学生实现跨情境知识整合分为两种路径。
一是概念驱动整合，以 “温室气体 / CO₂排放” 这类实体概念作为枢纽，把苹果消费、交通限速两个场景关联，理解人类不同活动对气候变化的影响。
二是方法驱动整合，依托模型、变量、函数等通用方法工具搭建桥梁，意识到分析不同现实议题可以共用同一套建模、数据分析手段。多数学生能够做到概念层面的跨情境关联，但实现方法工具层面跨情境迁移的学生数量偏少，这是学生跨学科理解的主要瓶颈。
发现三：半开放概念图具备形成性评价价值，但不可以直接做简单量化对比
半开放建构任务兼顾支架与自由度，适合用于课堂形成性评价。但不能简单依靠统计概念节点数量、连线总数来评判跨学科理解水平，不同学生产出概念数量差异大，直接数值对比会带来误判，分析重点应当落在命题质量与连接类型上。
发现四：贯穿单元的通用方法类术语容易被学生忽视
模型、变量、算法这类贯穿全部单元的跨领域术语，学生生成相关连接的比例整体偏低。这些方法工具虽在课堂中讲授，但学生很难主动将其作为串联不同议题的桥梁。
5结论与教学启示
半开放建构式概念图可以有效揭示学生在 SSI‑STEM 教学后的跨学科知识联结情况，能够区分学生仅掌握单元内知识，与真正实现跨情境知识整合两种状态。 研究同时证实：经历整合式 STEM 课堂，并不代表学生自动获得跨学科迁移能力；相较于事实性概念的关联，科学方法、建模思维的跨情境迁移对学生更有挑战。概念图不适合用节点、连线数量做简单打分，需要聚焦命题质量、连接类型开展质性结合量化的解读。
教学启示：
∞结语
该实证研究提醒我们，STEM 跨学科教学评价不能照搬传统知识点测验的思路。半开放建构式概念图，为我们提供了一扇窗口，得以看见学生头脑中的知识网络。研究也再次表明：跨学科迁移，尤其是科学方法的迁移，是学生学习的难点，也是未来 STEM 教学设计与教研的重点方向。