数学课堂中的可持续发展教育（ESD）技能实证研究：识别、评估与行动三维度的重构与验证

本综述深入探讨了可持续发展教育（ESD）在数学课堂中的实践与意义，通过实证分析揭示了学生在解决现实问题过程中所展现的识别（Recognizing）、评估（Assessing）与行动（Acting）三大核心能力。研究不仅验证了德国全球发展教育导向框架（OR）在数学学科中的适用性，还强调了数学建模在培养批判性思维、系统思考及跨学科解决可持续发展目标（SDGs）相关挑战中的关键作用。推荐教育工作者及政策制定者关注数学教育与ESD的深度融合，以赋能学生应对未来复杂全球性问题。

　　

引言

在全球经济、社会和环境变革的背景下，联合国提出的17项可持续发展目标（SDGs）强调了教育在推动可持续发展中的核心作用。数学作为许多模型和决策的基础工具，在可持续发展教育（ESD）中扮演着关键角色。德国通过《全球发展教育导向框架》（Orientierungsrahmen für den Lernbereich Globale Entwicklung, OR）明确了ESD的三个核心领域：识别（Recognizing）、评估（Assessing）和行动（Acting），为学科教学提供了技能培养的指导框架。本研究旨在通过实证分析，探讨数学课堂中ESD技能的具体表现及其与学科教学的整合路径。

理论框架

可持续发展教育（ESD）的内涵与框架

ESD的核心在于培养学生识别全球与本地问题、评估可持续发展目标并提出应对策略的能力。国际上有多种ESD能力模型，例如Rieckmann总结的八项关键能力（如系统思维、批判性思维和协作能力），后被联合国教科文组织（UNESCO）采纳。欧盟的绿色能力框架（GreenComp）则进一步细化了12项可持续发展能力，涵盖价值观、复杂性管理、未来愿景和行动力四个方面。然而，这些框架普遍缺乏学科特异性，且操作性不足，难以直接应用于数学课堂。

德国的OR框架通过11项规范性能力，将ESD能力分为识别、评估和行动三个领域，并针对不同学科提出了具体的子能力。在数学教育中，这些能力被转化为学科特定的技能，例如：

• •
  识别：包括信息收集与处理、多样性认知、全球变化分析及行动层次区分；
• •
  评估：涉及批判性反思、多视角切换及发展措施评估；
• •
  行动：强调沟通与协作、冲突解决及参与决策的能力。

数学教育中的ESD整合

数学兼具抽象性与应用性，能够帮助学生理解现实世界的复杂关系。Winter提出的“基础经验”理论强调数学教育应帮助学生感知世界现象、理解数学对象并培养超数学的问题解决能力。Heymann则进一步指出，数学教育应超越技术知识，促进学生的全面发展和负责任的行为。

近年来，数学教育与ESD的结合日益受到关注。研究表明，通过数学建模和现实问题解决，学生可以发展批判性思维、系统思考及跨学科应用能力。例如，在解决 rainforest 保护任务时，学生需要收集数据、评估广告活动的有效性，并提出行动建议。这类任务不仅涉及数学计算，还要求学生反思社会和环境问题，体现了ESD与数学教育的深度融合。

研究方法

本研究采用质性内容分析法，对116名9-11年级学生（分为34个小组）在解决6项ESD相关数学任务时的表现进行视频分析。任务主题覆盖了SDG 1（消除贫困）、SDG 12（负责任消费与生产）和SDG 13（气候行动），旨在探讨学生在识别、评估和行动三个领域的技能表现。

数据分析分为三个阶段：

1. 1.
   初始编码：基于OR框架的三个领域，对视频中的学生对话进行编码；
2. 2.
   编码系统完善：通过归纳分析，补充了互联网研究、假设制定等子类别；
3. 3.
   共识编码：由两名研究人员共同完成编码，确保结果的一致性。

研究结果

识别领域的重构

识别是学生最常展示的领域，占总技能展示时间的78%-95%。具体包括以下七类行为：

1. 1.
   信息提取：从任务材料（如文本、图表）中获取关键数据；
2. 2.
   数据研究：通过互联网等渠道补充信息；
3. 3.
   假设制定：在信息不足时提出合理假设；
4. 4.
   数据分析：运用数学方法处理信息；
5. 5.
   信息进一步使用：将数据应用于更广泛的问题；
6. 6.
   多样性认知：意识到社会、经济或环境的差异；
7. 7.
   行动层次区分：理解个人与集体行动的不同作用。

例如，在 rainforest 任务中，学生通过计算比较广告活动保存的雨林面积与全球砍伐面积，体现了信息处理与评估的结合。

评估领域的表现

评估领域占总技能展示时间的4%-12%，主要包括以下五类行为：

1. 1.
   视角切换与共情：理解他人立场并反思自身价值观；
2. 2.
   无论证的评估：直接表达观点而未提供理由；
3. 3.
   对自身假设或模型的评估：反思数学结果的合理性；
4. 4.
   对给定数据的评估：质疑数据的准确性和可靠性；
5. 5.
   对发展措施的评价：基于数学分析提出批判性意见。

例如，在 poverty 任务中，学生通过数学模型讨论贫困线的设定，体现了多视角评估的能力。

行动领域的有限展示

行动领域仅在少数任务（如 rainforest、poverty 和 temperature anomalies）中观察到，占比约1.5%。具体包括：

1. 1.
   责任感：意识到个人或集体对可持续未来的责任；
2. 2.
   沟通与协作：使用数学作为中性工具促进理性讨论；
3. 3.
   行动意愿：提出基于数学分析的具体行动建议。

例如，在 poverty 任务中，学生建议通过政策调整和公众意识提升来应对贫困问题。

讨论与启示

本研究验证了OR框架在数学教育中的适用性，并揭示了ESD技能在学科教学中的具体表现。识别领域作为基础，为评估和行动提供了支持；而评估和行动则更依赖于任务设计和社会情感因素。与UNESCO和GreenComp框架的对比表明，数学教育中的ESD技能更注重信息处理和模型应用，而非泛化的价值观培养。

未来研究应进一步探讨任务设计、教师支持及学生个体差异对ESD技能发展的影响。同时，开发针对数学教育的ESD评估工具，将有助于优化教学内容并推动可持续发展目标的实现。

总结与展望

数学课堂通过现实任务和跨学科整合，成为培养ESD技能的重要场所。本研究为教育实践提供了实证依据，并强调了数学在推动可持续发展中的独特价值。未来需加强政策支持、教师培训及课程开发，以充分发挥数学教育在培养负责任公民中的作用。