今年被称为日本高考改革的“元年”，其中一条重要举措就是取消了单科考试。芬兰的基于现象的学习以每个学年至少9周的跨学科问题化学习覆盖到了基础教育的全学段。加拿大、美国、新加坡、韩国也已经在跨学科学习方面迈出了重要的步伐。
我国在2020版国家课程中重申了2017版中大概念教学、STEAM（跨学科学习）以及探究式学习的教改重点，上海在今年中考命题中首次加入了跨学科题型。最近，上海市教委推出的《义务教育项目化学习三年行动计划（2020~2022年）》也显示出了大力推行跨学科项目化学习的决心。
跨学科学习已经成为各国教育改革的一个关键词。今年的诺贝尔化学奖颁给了两位研究基因编辑的科学家，这也证明了培养打破学科边界的跨学科人才至关重要。
本文作者将为我们解读“创新为何总发生在学科的边缘？”
2020年10月7日，诺贝尔化学奖揭晓，这顶科学殿堂的桂冠由两位女科学家珍妮弗 • 道德纳（Jennifer Doudna）和埃玛纽埃勒 • 沙尔庞捷（Emmanuelle Charpentier）摘得。她们因为在基因编辑技术CRISPR/Cas9领域做出的杰出贡献而获得了诺贝尔化学奖，可谓名至实归。
人们可能会好奇的是，诺贝尔化学奖为何颁发给了两位研究基因编辑的科学家？
原因当然是多方面的，生物化学本来就不分家，但打破学科边界的跨学科人才培养方式也是其中重要的一条。
以沙尔庞捷为例，她的诺奖成果是在瑞典于默奥大学微生物研究中心工作期间做出来的。该中心2007年成立，是一个国家级跨学科研究中心，以微生物及其宿主为主要研究对象，涉及微生物学、分子生物学、结构生物学、化学、物理、感染医学等领域。
正是该中心鼓励“跨学科、好奇心驱动的高风险、高收益研究”的科研人才培养方式，把此前“不突出”的沙尔庞捷推上了事业的快车道，最终到达辉煌的顶点。
“业务爱好者”解决专业的难题
人们常说，创新发生在学科的边缘，事实的确如此。
在美国著名的开放式创新网站InnoCentive上，那些来自全球顶尖公司的科研难题往往是被其他领域的业余爱好者们破解的。
对此，该网站创始人阿尔菲斯 • 宾翰（Alpheus Bingham）的心得体会是：“当你面临的难题处于学科的交叉地带，而你的学识足以保证理解难题，但并不精通领域内所有细节时，最容易获得创新性的解决方案”。
20世纪90年代末，阿尔菲斯在世界上最大的制药公司之一的美国礼来公司任副总裁，他负责制订科研战略，并管理着数千名研究各类技术问题的科研人员。当时，礼来公司在药物开发上投入了巨额资金，期望持续不断地推出拳头产品，保持领先优势。但是，这些可观的投资并没有获得相应的回报，科研领域总是充满了不可预知和无数难以解决的技术难题。
屡遭挫折之后，阿尔菲斯开始反思：“那些据称无法解决的技术难题，是否真的无法解决？也许我们把问题分配给了不合适的人？也许另外的人能解决这些问题？
公司是根据最佳履历来招聘、然后把难题分配给那些最具有技术经验的人去破解的，有没有更好的方式？”于是，他采用了一个颇为激进的做法：既然不能预判哪些科研人员能找到解决方案，那么，就把难题抛给“所有人”。
2001年6月，阿尔菲斯创立了一家名为“InnoCentive”的网站。网站功能很简单：礼来公司在线发布科研难题，并给出丰厚的“悬赏金额”。一开始，他只是抱着“试试看”的态度，发布了几个有机化学方面的棘手难题，对问题的解决并没有抱太大希望。
几个星期过去了，InnoCentive网站上风平浪静。一个月后，有人提交了第一份解决方案。随后，解决方案一个又一个次第涌现。最终，阿尔菲斯从那些“编外”研究人员那里获得了许多创造性的解决方案，他们看问题的角度是礼来公司从未想过的。
经过不到一年的运转，InnoCentive网站成为礼来公司不可或缺的研发工具，其内部科研人员也从“外脑”中受益颇丰。到了2003年，迅猛发展的 InnoCentive脱离母体成为一家独立公司，并开始为宝洁、通用电气等其他世界级大公司的技术难题征集解决方案。
InnoCentive的价值不在于新奇，而是实用、高效。2007年，哈佛商学院的教授卡里姆 • 拉哈尼（KarimLakhani）对发布在该网站上数以百计的技术难题进行分析，发现其中的 40% 都能在6个月内得到解决。有时，问题在网站上发布后没几天就被解决了。
现在，InnoCentive已经和世界范围内农业、数学领域的数百家公司以及非营利组织建立了合作关系，为他们提出的难题征集解决方案。目前，网站上注册的应答用户超过20万名，他们来自170多个国家，研究方向几乎覆盖了每个细分的科学领域。
很多业内人士都感叹：不可思议的InnoCentive！为什么“业务爱好者”能解决礼来、卡夫、SAP、陶氏化学和通用电气等世界500强公司高级研究员们都没能解决的问题呢？
通过研究这些技术难题的解决方式，拉哈尼发现了“化学家更好地解决分子生物学问题”的奥秘，这就是“局外人思维”。
成功破解难题的人往往都不是该领域的专家，这样就不会被自己的精深学识所束缚，从而和公司内部科研人员一样泥足深陷；但与此同时，他们理解那些领域的核心概念和实践原则，能洞悉难题的本质。抓住了核心问题，又不被细节束缚，最容易迸发思维的火花。
拉哈尼说：“那些解决问题的人成了不同学科之间的桥梁——他们把一个领域的知识和方法迁移到了其他领域。”
以“基于现象的学习”来探索世界
不管是摘得诺贝尔化学奖桂冠的生物学家，还是Innocentive 上以“局外人思维”解决世界 500强公司难题的“业务爱好者”，除了个人的天赋和悟性，依靠的都是包括教育体系、科研体系、政策体系在内的庞大的社会支持系统。
近些年来，为了培养21世纪所需的创新人才，在基础教育领域，美国、加拿大、澳大利亚、韩国、芬兰、日本等国家不约而同选择了跨学科学习的改革路径。尤其是芬兰，其以跨学科学习为本质特征的“基于现象的学习”（Phenomenon-based Learning）已经成为全新的教育标签。
“基于现象的学习”在很多方面接近于项目化学习，不同之处有两点：基于现象的学习必须是跨学科的，没有任何商量的余地，而项目化学习既可以是学科内、多学科也可以是跨学科的；基于现象的学习由学生对世界产生的疑问驱动，这是另一个PBL，即问题化学习（Problem-based Learning）的本质特征。
>> 法国女科学家埃玛纽埃勒•沙尔庞捷（左）和美国女科学家珍妮弗•道德纳（右）获得2020 年诺贝尔化学奖
在芬兰赫尔辛基附近的拉赫第综合学校，学生们通过为期9周的跨学科项目，也就是“基于现象的学习”来探索世界，提高创新创造力。佩特瑞 • 埃罗（PetteriElo）是该校教龄超过12年的资深教师，在近日于美国马萨诸塞州剑桥市召开的全球教育研讨会上，他介绍说，虽然芬兰教育部只要求所有中小学每个学年必须至少组织一期（9周）基于现象的学习，但在很多学校，实施力度都比硬性规定的大得多。
比如，拉赫第综合学校一年级到九年级的学生每年都会参加两期统整4门科目的基于现象的学习。近期，学生们探索的话题是“可持续发展”，统整了物理、化学、地理和数学。地理部分聚焦于北极和全球暖化，数学部分训练统计学技能。
埃罗坚定支持基于现象的学习，但他的有些同事却在采纳跨学科学习时显得比较迟疑。尤其是到了初中，当教师们开始进行分科教学时，协调跨学科学习项目的运行就比较复杂了。另外，埃罗的很多同事都表达了对角色转换的不适：毕竟从一个位居中心的“知识传授者”退到一边成为“支持者”，一下子难以接受。
还有很多教师并没有真正理解跨学科学习。“当说到基于现象的学习必须以学生为中心时，教师们就会认为，他们只要袖手旁观孩子们的自由探索就可以了。”
埃罗说，但其实并非如此。在跨学科学习中，教师们必须确保学生们具备某个特定话题的基础知识，否则他们就连选定一个有价值的研究方向都很难，更别提产出成果了。
教师们必须教授学生如何提出合适的研究问题，以便导向有趣、参与度高有时甚至是原创性的研究。有时，他们还必须暂停学生们主导的调查实践，教授和示范相应的技能、方法和程序。
埃罗就发现自己不停地在传统的直接教导型教学和学生需求驱动的调查实践型教学之间切换。这种循环往复的切换对学生来说至关重要，因为他们可以在最合适的时机获得知识和技能的补充，并马上应用到项目中。
比如在学生视频访谈一位教授之前，埃罗会帮他们准备合适的采访问题，然后才让他们自己主导整个过程。“当孩子们不需要我时，我会适时隐退，”埃罗说，但他并不是无事可做，“我像蜜蜂一样来回飞舞，在每个可教的时刻（teachable moment）适时教授和示范，但内容不是知识，而是技能。”这种学习方式使得学习内容和学生之间的关系更加紧密，这也是基于现象的学习在一开始就设立的一个核心目标：提高课程内容和生活世界之间的相关度。
本文刊载于《上海教育·环球教育时讯》2020.11.10刊
作者|方兆玉
编辑|王佳依