旨在應(yīng)用 突出實(shí)踐
——對(duì)物理跨學(xué)科實(shí)踐的理解*

曾夢(mèng)媛

(伊犁師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 新疆 伊寧 835000)

宋藝華

(昌吉學(xué)院物理與材料科學(xué)學(xué)院 新疆 昌吉 831100)

2017年,《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》[1]中指出:綜合實(shí)踐活動(dòng)是從學(xué)生的真實(shí)生活和發(fā)展需要出發(fā),從生活情境中發(fā)現(xiàn)問題,轉(zhuǎn)化為活動(dòng)主題,通過探究、服務(wù)、制作、體驗(yàn)等方式,培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的跨學(xué)科實(shí)踐性課程.其中同時(shí)要求教師要打破學(xué)科界限,選擇綜合性活動(dòng)內(nèi)容,鼓勵(lì)學(xué)生跨領(lǐng)域、跨學(xué)科學(xué)習(xí).其后,2022年《義務(wù)教育課程方案》頒布,將“跨學(xué)科實(shí)踐”加入到課程中,教學(xué)時(shí)間不少于總課時(shí)的10%.《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》)[2]將“跨學(xué)科實(shí)踐”納入一級(jí)主題,確立“物理學(xué)與日常生活”“物理學(xué)與工程實(shí)踐”“物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展”3個(gè)二級(jí)主題.

對(duì)比2011年版物理課程標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn),2022年版將原來(lái)“1.4新材料及其應(yīng)用”內(nèi)容移至“物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展”中,原“3.6能源與可持續(xù)發(fā)展”的部分內(nèi)容移至“物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展”中.可見,物理學(xué)科在前4個(gè)一級(jí)主題的基礎(chǔ)上,結(jié)合跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的開展,重視物理知識(shí)與生活和社會(huì)的聯(lián)系,在物理實(shí)踐活動(dòng)中結(jié)合其他學(xué)科知識(shí),是發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效路徑.物理學(xué)始終貫徹“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的理念,將抽象的物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)問題,讓學(xué)生利用物理知識(shí)解釋生活現(xiàn)象和解決實(shí)際問題.此次“跨學(xué)科實(shí)踐”重點(diǎn)凸顯了物理學(xué)科的“跨學(xué)科性”和“實(shí)踐性”,旨在促進(jìn)學(xué)生利用跨學(xué)科知識(shí)解釋生活現(xiàn)象,培養(yǎng)跨學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用能力;同時(shí)開展跨學(xué)科綜合實(shí)踐活動(dòng),利用觀察、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、制作、調(diào)查等方式發(fā)展實(shí)踐能力.

1 跨學(xué)科實(shí)踐的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,在如今這個(gè)以“物聯(lián)網(wǎng)”“大數(shù)據(jù)”為主要技術(shù)的信息時(shí)代,社會(huì)的需求不僅僅停留滿足于對(duì)知識(shí)型人才的挖掘,更多需要有想法、復(fù)合型、應(yīng)用型、具有綜合能力的青年一代.美國(guó)對(duì)于“跨學(xué)科”的研究起源較早,經(jīng)過不斷研究后,《新標(biāo)準(zhǔn)》將《美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中統(tǒng)一概念和過程命名為跨學(xué)科概念[3],重視學(xué)生跨學(xué)科思維的發(fā)展,融入基礎(chǔ)教育當(dāng)中,對(duì)各階段學(xué)生應(yīng)掌握的跨學(xué)科概念進(jìn)行總結(jié)和要求,以跨學(xué)科的角度整合所學(xué)知識(shí).同時(shí)也有從STEM至STEAM教育的發(fā)展,STSE教育理念的出現(xiàn),社會(huì)著重培養(yǎng)跨學(xué)科人才.而我國(guó)雖然起步較晚,但隨著研究的發(fā)展,各領(lǐng)域都開始集中于跨學(xué)科復(fù)合型人才的培養(yǎng).最初高校從設(shè)置跨專業(yè)選修課程試圖開展跨學(xué)科教學(xué),面臨如課時(shí)不夠、學(xué)生思維方式固化等問題[4].一直以來(lái),各學(xué)者從分科教育中發(fā)現(xiàn)弊端,試圖打破學(xué)科界限,融合一類“科學(xué)教育”,但我國(guó)中學(xué)也沒有清楚具體設(shè)置跨學(xué)科課程.隨著不斷研究,如今在中學(xué)開展跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué),教師和學(xué)者們都開始逐步探索合適的教學(xué)方式和實(shí)施范式.所以理清此次跨學(xué)科實(shí)踐的價(jià)值和路徑,對(duì)順利實(shí)施跨學(xué)科實(shí)踐具有重大意義.

物理學(xué)科一直以知識(shí)生活化為指導(dǎo)思想,通過物理的學(xué)習(xí),與日常生活、工程實(shí)踐與社會(huì)熱點(diǎn)相聯(lián)系,使學(xué)生立足于物理的學(xué)習(xí),跨入其它知識(shí)學(xué)習(xí)領(lǐng)域.如果學(xué)科僅僅停留在知識(shí)表面,簡(jiǎn)單重復(fù),那么對(duì)于學(xué)生的興趣增加無(wú)益,更不用談發(fā)展能力.跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是基于理論與實(shí)踐的結(jié)合,是重視從活動(dòng)中發(fā)掘?qū)W生潛力的一種方式.這不僅給中學(xué)物理教師提供一個(gè)新的教學(xué)方式,也是初中生新的學(xué)習(xí)平臺(tái),同時(shí)反映了物理學(xué)科的本質(zhì).

由此可見,在新課改的背景下,跨學(xué)科實(shí)踐的實(shí)施不能僅停留在“重展示、輕實(shí)踐”的活動(dòng)表面,而是讓學(xué)生深入其中,利用課上、課下時(shí)間真正開展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng),有機(jī)融合知識(shí)與活動(dòng),從其中學(xué)知識(shí),展能力.

2 “應(yīng)用”價(jià)值

《課標(biāo)》中從“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)與相互作用”“能量”“實(shí)驗(yàn)探究”4個(gè)一級(jí)主題中可以發(fā)現(xiàn),物理基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與初中生的能力發(fā)展密不可分,但所學(xué)知識(shí)僅僅停留在紙筆測(cè)試層面顯然是不夠的.《課標(biāo)》中學(xué)業(yè)要求指出:能在跨學(xué)科實(shí)踐中綜合認(rèn)識(shí)所涉及的知識(shí);能用物理及其他學(xué)科知識(shí)解釋與健康、安全等有關(guān)的日常生活問題;能在真實(shí)、綜合的情境中發(fā)現(xiàn)問題,提出假設(shè);能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的跨學(xué)科實(shí)踐方案,通過調(diào)查等方式收集信息,提出證據(jù).《課標(biāo)》課程實(shí)施中建議跨學(xué)科實(shí)踐應(yīng)與其他主題教學(xué)一體化設(shè)計(jì),使跨學(xué)科實(shí)踐成為物理課程的有機(jī)組成部分.以上這些內(nèi)容,都突出要從跨學(xué)科的角度,體現(xiàn)知識(shí)的“應(yīng)用性”.

跨學(xué)科實(shí)踐中既用到了物理知識(shí),同時(shí)也要求學(xué)生綜合利用其他學(xué)科知識(shí),既鞏固了所學(xué)知識(shí),也建構(gòu)了新知識(shí).在觀察、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、制作與調(diào)查中,分類整理收集到的信息,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)聯(lián)系生活的意識(shí),從而利用所學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象和解決實(shí)際問題.對(duì)于跨學(xué)科實(shí)踐的評(píng)價(jià)不僅停留在成果的展示,更多注重過程性評(píng)價(jià).注重方案的可行性、成本以及方案的變通.在思維進(jìn)程中,通過活動(dòng)的開展,學(xué)生的行為表現(xiàn)得到一定程度的提升.注重在每次的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中,逐步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力.

“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”一直是物理學(xué)科秉承的基本理念,為學(xué)生提供一個(gè)開放、真實(shí)的情境,學(xué)生主動(dòng)在其中發(fā)現(xiàn)問題、收集信息利用知識(shí)、解釋原理、練習(xí)提高、反饋反思[5],根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平提供思路,幫助學(xué)生完成知識(shí)的構(gòu)建.既增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)在動(dòng)力,也完成知識(shí)的學(xué)習(xí),同時(shí)也對(duì)知識(shí)的應(yīng)用作了具體表現(xiàn),讓學(xué)生明白知識(shí)的學(xué)習(xí)不是只有死記硬背和生搬硬套公式.加強(qiáng)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián),促進(jìn)知識(shí)遷移.

3 “實(shí)踐”價(jià)值

21世紀(jì)初,我國(guó)教育部推出“三維課程目標(biāo)”,對(duì)物理教學(xué)起到了導(dǎo)向作用,形成從知識(shí)層面、能力層面以及思想與精神層面為體系,發(fā)展學(xué)生各項(xiàng)能力.相比“雙基”,“三維課程目標(biāo)”更加注重學(xué)生在習(xí)得知識(shí)的過程中能力和價(jià)值觀的培養(yǎng).現(xiàn)如今“物理學(xué)科核心素養(yǎng)”讓中學(xué)物理教學(xué)走上一個(gè)新臺(tái)階,它是三維目標(biāo)的改進(jìn),其中既有繼承,也有創(chuàng)新,是物理教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)也是落腳點(diǎn).在國(guó)際日益競(jìng)爭(zhēng)激烈的背景下,重視和培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)尤為重要,能讓學(xué)生更有自信地面對(duì)未來(lái)的挑戰(zhàn),同時(shí)也為學(xué)生的終身發(fā)展提供了方向指南.

科學(xué)探究不僅是物理學(xué)科的核心素養(yǎng),也是生物和化學(xué)學(xué)科所要達(dá)到的育人目標(biāo).作為“理科”的三大學(xué)科,可見科學(xué)探究在科學(xué)教育中的價(jià)值.在物理學(xué)科中,科學(xué)探究不僅是可培養(yǎng)的核心素養(yǎng),也是學(xué)生形成物理觀念、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的重要途徑[6].但不少課堂將科學(xué)探究進(jìn)行簡(jiǎn)化、流于形式,按照一定的程序進(jìn)行探究得到“應(yīng)然”的結(jié)果,弱化在探究中學(xué)生的地位,沒有體現(xiàn)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用.至此,應(yīng)把科學(xué)探究回歸于“實(shí)踐”當(dāng)中,在真實(shí)的情境實(shí)踐中,發(fā)展學(xué)生潛能.科學(xué)教育應(yīng)經(jīng)歷從知識(shí)—探究—實(shí)踐的發(fā)展[6],那么,將科學(xué)探究放還到科學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行理解和實(shí)施,能凸顯知識(shí)的習(xí)得與應(yīng)用和學(xué)生能力的提升.

與物理相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)大都發(fā)生在生活、生產(chǎn)或社會(huì)領(lǐng)域[7],而生活實(shí)踐、社會(huì)實(shí)踐都將推進(jìn)物理學(xué)發(fā)展.跨學(xué)科實(shí)踐將科學(xué)探究融于實(shí)踐活動(dòng),學(xué)生從真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題,提出猜想,制定方案,收集和分析信息.應(yīng)以學(xué)生為主體,重視從實(shí)踐探究中,學(xué)生的問題、證據(jù)、解釋、交流能力的發(fā)展.此外,中學(xué)物理課程應(yīng)盡可能將實(shí)踐活動(dòng)作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑,突出物理課程的“實(shí)踐性”,開展綜合教學(xué).《課標(biāo)》中建議以“主題”的形式開展跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué),如果以學(xué)科知識(shí)內(nèi)在邏輯進(jìn)行自上而下任務(wù)式進(jìn)行安排跨學(xué)科實(shí)踐,容易讓學(xué)生產(chǎn)生被動(dòng)情緒.在主題式教學(xué)中,以實(shí)踐活動(dòng)為主體,以現(xiàn)實(shí)互動(dòng)為主要方式,開展跨學(xué)科知識(shí)教學(xué),貼近學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活,豐富對(duì)生活的認(rèn)識(shí),也在活動(dòng)中推進(jìn)素質(zhì)教育[8],德智體美勞全面發(fā)展.在實(shí)踐活動(dòng)中,設(shè)計(jì)方案、實(shí)際操作都經(jīng)由學(xué)生的思考,在小組合作中,與同伴協(xié)作交流溝通,親歷知識(shí)的運(yùn)用,活動(dòng)過后,利用自我評(píng)價(jià)與反思,學(xué)生更能明白自己所欠缺的地方,真正做到學(xué)以致用.這些比在傳統(tǒng)課堂中的“形式之流”來(lái)得更有意義和價(jià)值.跨學(xué)科實(shí)踐關(guān)聯(lián)圖如圖1所示.

圖1 跨學(xué)科實(shí)踐關(guān)聯(lián)圖

4 物理跨學(xué)科實(shí)踐實(shí)施范式

在“雙減”的背景下,跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的開展既要讓學(xué)生真正學(xué)到知識(shí),發(fā)展能力,同時(shí)也不能增加初中生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān).利用主題式教學(xué)、課上+課下的方式給學(xué)生創(chuàng)造輕松、有意義的學(xué)習(xí)氛圍;基于學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和認(rèn)知方式為基本遵循,分析思維障礙,結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和教材選擇合適的主題;創(chuàng)設(shè)真實(shí)、開放的情境,讓學(xué)生從中自主發(fā)現(xiàn)問題,主動(dòng)建構(gòu)新知識(shí),培養(yǎng)科學(xué)思維.物理跨學(xué)科實(shí)踐要從物理的視角出發(fā),立足物理學(xué)科,結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)以及教材挖掘素材,并以跨學(xué)科的角度進(jìn)行整合.

實(shí)施范式1:小制作成品、調(diào)查報(bào)告、小論文

結(jié)合生物的知識(shí)學(xué)習(xí)[9],制作可調(diào)節(jié)的眼球成像模型,調(diào)查近視數(shù)據(jù),并學(xué)會(huì)保護(hù)眼睛的方法.其中經(jīng)歷選材料、制作技術(shù)、調(diào)查數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié),結(jié)合眼睛與眼鏡的構(gòu)造知識(shí),對(duì)造成近視和遠(yuǎn)視現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查,最后利用調(diào)查報(bào)告或制作成果了解用眼知識(shí),警惕用眼健康,踐行健康生活.

再比如,利用查詢資料了解太空的開發(fā)與利用對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的意義,查詢我國(guó)航天科技發(fā)展的成就.學(xué)生自主選擇感興趣的領(lǐng)域,了解其中跨學(xué)科知識(shí),最后形成小論文.通過多渠道收集資料,分析整理,從查資料中了解課堂中學(xué)不到的信息,豐富學(xué)生課下生活.從小論文的撰寫中,提升文字組織能力,將所思所想記錄下來(lái),并體會(huì)物理學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響,增強(qiáng)民族自豪感.

實(shí)施范式2:實(shí)地參觀、講座

通過資料查詢、實(shí)物考察,分析“自行車”中涉及的不同學(xué)科知識(shí).學(xué)生利用課下時(shí)間親自去調(diào)查、了解,實(shí)地考察車胎花紋增大摩擦力、把手的省力杠桿、慣性問題等物理知識(shí),結(jié)合自行車構(gòu)造工程技術(shù)或者自行車歷史發(fā)展,給學(xué)生帶來(lái)社會(huì)學(xué)經(jīng)歷和體驗(yàn),進(jìn)行分類、整理資料,課上與其他同學(xué)進(jìn)行匯報(bào)介紹.充分利用所學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象,同時(shí)通過整理資料提升分類、歸納等能力,分享匯報(bào)鍛煉口頭表達(dá)能力.可以發(fā)現(xiàn)從中學(xué)生不僅習(xí)得知識(shí),也鍛煉能力,最終達(dá)到“應(yīng)用”知識(shí).

對(duì)量子計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代信息技術(shù)等內(nèi)容開展知識(shí)講座.初中學(xué)生具有對(duì)新奇事物探索的好奇心和求知欲,抓住初中學(xué)生此特點(diǎn),可以搜集學(xué)生感興趣的科技領(lǐng)域,計(jì)劃適合開展講座“主題”,邀請(qǐng)專家或?qū)I(yè)技術(shù)人員,展開講解.也可涉及問答或互動(dòng)環(huán)節(jié),讓學(xué)生體會(huì)科技的樂趣.結(jié)合生活、工程技術(shù)以及社會(huì)發(fā)展,學(xué)生可以大膽談想法,展望未來(lái).

實(shí)施范式3:知識(shí)競(jìng)賽、報(bào)告會(huì)、黑板報(bào)

“能源”“新材料”或者其物理學(xué)史的發(fā)展,聯(lián)系生活、工程與社會(huì)發(fā)展進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽.結(jié)合教材,選取在學(xué)生認(rèn)知發(fā)展階段的知識(shí)點(diǎn)領(lǐng)域,進(jìn)行相關(guān)比賽.從比賽的準(zhǔn)備中,學(xué)生自主搜集信息,了解相關(guān)內(nèi)容,拓寬知識(shí)面.

對(duì)家庭用電進(jìn)行調(diào)查形成報(bào)告.結(jié)合所學(xué)相關(guān)學(xué)科知識(shí),從物理本質(zhì)出發(fā),探索用電方法和安全問題,對(duì)于其中的調(diào)查可以利用圖表、小報(bào)、繪制圖畫、制成PPT進(jìn)行展現(xiàn),也可以錄制微視頻提醒大家用電安全,最后利用成果開展報(bào)告會(huì),各年級(jí)組也可以“家庭用電”為主題,創(chuàng)辦班級(jí)黑板報(bào)進(jìn)行評(píng)比.在此過程中,學(xué)生既學(xué)到了安全用電知識(shí),思考怎么美化圖表、小報(bào)和圖畫,增添美術(shù)色彩;也能聯(lián)系生活,走出課堂,具有節(jié)約用電意識(shí).

基于以上可以發(fā)現(xiàn),物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)不僅讓學(xué)生應(yīng)用到了所學(xué)學(xué)科知識(shí),也在實(shí)踐活動(dòng)中提高學(xué)習(xí)物理的興趣,最后能從實(shí)踐活動(dòng)中升華思想,將知識(shí)和思想拓展延伸到生活當(dāng)中,通過調(diào)查取證、實(shí)施方案,增強(qiáng)學(xué)生自我管理能力,培養(yǎng)有主見、能獨(dú)立的意識(shí),契合物理跨學(xué)科實(shí)踐“應(yīng)用-實(shí)踐-應(yīng)用”的特點(diǎn).

5 結(jié)束語(yǔ)

物理跨學(xué)科實(shí)踐這部分內(nèi)容的設(shè)計(jì)讓學(xué)生“學(xué)知識(shí)、感興趣、展能力”,是一個(gè)很有意義的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)平臺(tái),廣大一線教師、專家、研究人員可以尋找更多方式,豐富跨學(xué)科實(shí)踐實(shí)施范式,體現(xiàn)素質(zhì)教育的時(shí)代特征,從而培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng),為社會(huì)的發(fā)展培育“有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)”的高層次復(fù)合型人才.