跨越學(xué)科界限 探尋知識“真”“理”*

普通高中教育實行的分科教學(xué)使得學(xué)科之間壁壘森嚴(yán)，同一個問題被割裂分散到各個學(xué)科，在不同時期被重復(fù)提及，學(xué)生只能從單一學(xué)科的視角去分析問題，難以深入而全面地揭示問題的本質(zhì)。普通高中課程改革對課程結(jié)構(gòu)進行了重大的調(diào)整，課程的結(jié)構(gòu)由學(xué)習(xí)領(lǐng)域、科目、模塊三個層次構(gòu)成。學(xué)習(xí)領(lǐng)域的構(gòu)建是高中階段促進課程整合的一個重要舉措，其目的在于打破學(xué)科之間的壁壘，加強學(xué)科之間的溝通與聯(lián)系。在高中階段的教學(xué)中，打破各學(xué)科之間的界限，加強學(xué)科之間的聯(lián)系，已是課程設(shè)置理論中的核心課程觀之一。

但在實際教學(xué)中，卻仍然存在著教師只關(guān)注自己所教學(xué)科，極少關(guān)心其他學(xué)科，忽略學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系，忽略學(xué)生橫向思維和發(fā)散思維的現(xiàn)象。教師在教學(xué)中不僅要指導(dǎo)學(xué)生按照一門學(xué)科的邏輯順序來學(xué)習(xí)，更要讓學(xué)生知道，一個特定的問題不可能完全屬于單個傳統(tǒng)的學(xué)科范疇，它很可能覆蓋和跨越好幾門學(xué)科，甚至涉及整個學(xué)習(xí)領(lǐng)域。這就需要跨越理科學(xué)科之間、文理學(xué)科之間的界限，探尋客觀知識的“真”，領(lǐng)悟客觀規(guī)律的“理”。

一、跨越理科學(xué)科的界限，探求知識的“真”

高中理科課程有數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、地理、生物五門學(xué)科。其中，物理學(xué)作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，其研究的對象具有極大的普遍性，涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用以及物體運動的基本規(guī)律。物理學(xué)的基本理論滲透在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域中。圖1展示了高中階段物理與其他學(xué)科的部分知識交叉點。由該圖可見，物理與數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物、地理等學(xué)科之間存在著大量相同的知識點，因此，從物理學(xué)科入手，打破它和其他學(xué)科之間的界限，能讓學(xué)生體會到知識的多樣化，領(lǐng)悟?qū)W科知識的內(nèi)部聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生全方位、多角度、發(fā)散式地看待和處理實際問題的能力。

圖1 物理與其他學(xué)科的知識交叉點

1.探索知識的“真”相。

高中階段的物理和地理學(xué)科，存在非常多的知識交叉點。但是有些重合度非常高的知識，在教學(xué)進度上存在著較大的時間差。比如高一上學(xué)期的地理中就有“行星的運動”這一模塊，但與之相關(guān)的物理學(xué)原理卻要等到高一下學(xué)期才開始學(xué)。這就造成了學(xué)生在學(xué)地理時不懂原理，學(xué)物理時又忘記現(xiàn)象的局面。只有跨越物理和地理的學(xué)科界限，學(xué)生才能真正理解隱匿在“行星運動”復(fù)雜現(xiàn)象背后的知識“真相”。

所以可以在高一地理課講完“四季更替”內(nèi)容以后，提出這樣一個問題：“在北半球的四季變化中，有一件很奇怪的事情，春夏兩季平均有186天，而秋冬兩季平均只有179天，四季并不是均勻分布的，這究竟是什么原因呢？”

圖2

此時可以展示圖2，提醒學(xué)生觀察太陽所處的位置、地球運行的軌跡。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)地球繞著太陽運動的軌跡是橢圓，太陽位于橢圓的一側(cè)，冬季時它和地球的距離比較近。此時就可以向他們介紹物理中的“開普勒定律”的內(nèi)容：地球圍繞太陽運行的軌跡是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上；地球和太陽的連線在單位時間內(nèi)掃過的面積相等。學(xué)生有了這些物理知識儲備，才能更好地知道“行星運動”的真相。

2.探究知識的“真”過程。

在現(xiàn)實世界中，一個科學(xué)現(xiàn)象的背后，總是涉及多門學(xué)科的知識，這些知識是整體的。但是在高中教育階段，卻只能將本為整體的科學(xué)現(xiàn)象分裂為小模塊，分散到各個學(xué)科中進行講解。

例如在人教版高二物理選修3-1第二章“電動勢”中，教材中是這樣介紹電池內(nèi)部原理：“……因此電源內(nèi)要使正電荷向正極移動，就一定要有非靜電力作用于電荷才行。也就是說，電源把正電荷從負極搬運到正極的過程中，這種非靜電力在做功，使電荷的電勢能增加?！笨戳诉@樣的描述以后，學(xué)生依然是困惑的，因為這樣的描述過于抽象，學(xué)生很難去設(shè)想出這么一個“非靜電力”，像一雙無形的手一樣，將正電荷從負極移動到正極。其實關(guān)于電源內(nèi)部電荷的移動，高一化學(xué)就曾經(jīng)介紹過，此時不妨再回顧一下原電池內(nèi)部的組成、正負極的特點、化學(xué)反應(yīng)方程式，用看得見的化學(xué)實驗，代替那個抽象的“非靜電力”。當(dāng)學(xué)生再一次目睹電解槽中銅鋅兩極與稀硫酸溶液發(fā)生的反應(yīng)，回想起高一化學(xué)所學(xué)的內(nèi)容時，他們才能將與電池有關(guān)的化學(xué)知識與物理知識融合起來，就形成關(guān)于原電池的整體認知。

二、跨越文理學(xué)科的界限，追尋知識的“理”

高中階段文科、理科各學(xué)科之間雖然看似有較大差異，但是在某些知識內(nèi)容上，依然存在著交叉。文科和理科之間，并不存在巨大的鴻溝，跨越它們之間的界限，追求知識的“理”，可以同時培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和形象思維能力，開啟他們的人生智慧。

1.領(lǐng)會知識的原理。

哲學(xué)是對客觀現(xiàn)象規(guī)律總結(jié)的升華，在人教版高中政治必修四《生活與哲學(xué)》的教學(xué)中，經(jīng)常會引用到一些物理現(xiàn)象。比如在講事物的聯(lián)系時，有的老師會提到“蝴蝶效應(yīng)”，用于說明事物之間存在聯(lián)系。對于這個效應(yīng)最常見的闡述是：“一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶，偶爾扇動幾下翅膀，可以在兩周以后引起美國得克薩斯州的一場龍卷風(fēng)?！?/p>

蝴蝶效應(yīng)描述的真的是這樣的聯(lián)系嗎？其實，真相是一位氣象學(xué)家制作了一個可以模擬氣候變化的電腦程序，并用圖像來表示。最后他發(fā)現(xiàn)，圖像是混沌的，而且十分像一只張開雙翅的蝴蝶，因而他形象地將這一圖形以“蝴蝶扇動翅膀”的方式進行闡釋，于是便有了上述的說法。

如此我們才發(fā)現(xiàn)，蝴蝶并沒有引來龍卷風(fēng)，是蝴蝶扇動翅膀后引發(fā)的細小誤差，被電腦程序不斷放大，導(dǎo)致了計算結(jié)果的巨大差異。理解了背后的原理，我們才發(fā)現(xiàn)，原來蝴蝶效應(yīng)用來描述“事物之間的聯(lián)系”可能并不那么合適，它和“失之毫厘，謬以千里”這句熟語表達的意思更為貼近。

2.領(lǐng)悟知識的哲理。

縱觀中學(xué)物理課程，不少地方滲透著唯物辯證法的哲學(xué)原理。我們不妨用哲學(xué)思辨的方式去分析物理規(guī)律，真實地呈現(xiàn)物理內(nèi)容的哲理之美，努力實現(xiàn)物理知識的哲學(xué)升華。

例如，在介紹“光的波粒二象性”的知識時，通過泊松亮斑證實了光的波動性，再通過光電效應(yīng)實驗證明光的粒子性。光同時具有波動性和粒子性這兩種對立的特性，正是客觀世界中存在辯證矛盾的有力佐證。

教師充分挖掘物理知識的哲學(xué)內(nèi)涵，從哲學(xué)視角加以透視，有利于學(xué)生形成用哲學(xué)思想探究自然本質(zhì)的習(xí)慣，讓學(xué)生在哲學(xué)思辨的過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題，在完成知識學(xué)習(xí)的同時提升技能，發(fā)展思維。

跨越學(xué)科之間的界限，可以從更全面的視角看待問題，看清知識的本來面貌。不論哪門學(xué)科，教學(xué)的價值取向都可以歸納為“求真知、儲善意、悟美感”，通過跨學(xué)科的教學(xué)，可以讓學(xué)生品哲學(xué)“真”味，體會人文之“善”，感受客觀世界之“美”，從而構(gòu)建具有真、善、美特質(zhì)的教學(xué)，發(fā)揮教育的導(dǎo)向功能，更好地落實“立德樹人”的根本任務(wù)。

［1］尹知松.高中數(shù)學(xué)和物理相互滲透的可行性研究［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2012.

［2］周建華.高中科學(xué)領(lǐng)域化學(xué)教學(xué)與物理學(xué)科滲透的策略［J］.中學(xué)教學(xué)參考，2012（23）.

［3］喬永海.高中地理和物理交叉部分的教學(xué)研究［J］.物理教師，2002（09）.

［4］陳文明.高中物理知識在化學(xué)、生物解題中的應(yīng)用［J］.高中生之友，2008（05）.