淺談初中物理跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)*

楊 冬

(海安市紫石中學(xué) 江蘇 南通 226600)

義務(wù)教育物理課程將“面向全體學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)”作為重要的課程理念.物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng),主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)不僅能推動(dòng)教學(xué)方式和育人方式的變革,更能在真實(shí)的問(wèn)題情境中落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng).因此,《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022 年版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo))提出義務(wù)教育物理課程內(nèi)容由“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)和相互作用”“能量”“實(shí)驗(yàn)探究”“跨學(xué)科實(shí)踐”5個(gè)一級(jí)主題構(gòu)成.

本文緊密結(jié)合核心素養(yǎng),從“跨學(xué)科實(shí)踐”內(nèi)涵、實(shí)施、影響等角度提出思考.

1 跨學(xué)科實(shí)踐的內(nèi)涵

新課標(biāo)中指出,“跨學(xué)科實(shí)踐”包含“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.該主題強(qiáng)調(diào)“跨學(xué)科性”和“實(shí)踐性”,跨學(xué)科是指既要立足于物理課程內(nèi)容,又要跨出物理學(xué)科研究范疇,實(shí)踐是指將學(xué)習(xí)內(nèi)容拓展到日常生活、工程實(shí)踐和社會(huì)發(fā)展等方面并設(shè)計(jì)實(shí)踐方案進(jìn)行解決.也就是說(shuō),該主題是以發(fā)展初中物理核心素養(yǎng)為終極目標(biāo),立足物理學(xué)科知識(shí)把現(xiàn)實(shí)生活中需要解決的真實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為教學(xué)中可進(jìn)行的實(shí)踐課程,學(xué)生圍繞實(shí)踐課程運(yùn)用物理和其他相近學(xué)科知識(shí)進(jìn)行考察、調(diào)查、探究、應(yīng)用等多樣化實(shí)踐活動(dòng),并取得相應(yīng)的成果.同時(shí),該主題的設(shè)計(jì)也能更好地引導(dǎo)學(xué)生“格致物理”,促進(jìn)學(xué)生“知行合一”,進(jìn)而做到“學(xué)以致用”.因而,跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)是學(xué)習(xí)方式的變革,更是教的方式的變革,對(duì)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法提出了更高的要求.

1.1 在教學(xué)目標(biāo)上的要求

物理學(xué)科的跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)以落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導(dǎo)向,例如,在新課標(biāo)中列舉跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)案例“人體中的杠桿”,該案例教學(xué)目標(biāo):通過(guò)人在活動(dòng)或勞動(dòng)中的體驗(yàn)等建立杠桿的概念;探究并了解杠桿的工作原理;了解人體結(jié)構(gòu),形成從物理學(xué)和生物學(xué)視角認(rèn)識(shí)周?chē)挛锏囊庾R(shí);嘗試綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解釋生活現(xiàn)象[1].

顯然,建立杠桿概念促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成,建構(gòu)杠桿的模型提升了學(xué)生的科學(xué)思維,探究杠桿原理讓學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)探究的過(guò)程,了解人體結(jié)構(gòu)……生活現(xiàn)象旨在發(fā)展學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的綜合能力、動(dòng)手操作的實(shí)踐能力[2],有機(jī)滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.

1.2 在教學(xué)內(nèi)容上的要求

跨學(xué)科實(shí)踐既不是各學(xué)科知識(shí)的簡(jiǎn)單拼湊,不是發(fā)生在學(xué)科邊緣,也不是學(xué)科知識(shí)拓展的教學(xué)活動(dòng),而是應(yīng)以物理學(xué)科知識(shí)為主體,以具有聯(lián)系實(shí)際價(jià)值的節(jié)點(diǎn)性知識(shí)為基點(diǎn),輔以其他學(xué)科知識(shí),要求學(xué)生綜合運(yùn)用物理和其他學(xué)科知識(shí)來(lái)解決真實(shí)情境中的問(wèn)題,對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)提出更高的要求.例如在制作一臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中,教學(xué)中以發(fā)電機(jī)工作原理——電磁感應(yīng)現(xiàn)象為知識(shí)載體,綜合運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)、地理、勞動(dòng)、美術(shù)等學(xué)科知識(shí)創(chuàng)造地完成實(shí)踐活動(dòng).這也要求完成物理跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)應(yīng)以物理教師為主,同時(shí)邀請(qǐng)其他學(xué)科教師共同參與.

1.3 在教學(xué)方法上的要求

跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)是一種目的性很強(qiáng)的探究過(guò)程,以真實(shí)問(wèn)題解決的需要分解為若干個(gè)驅(qū)動(dòng)性任務(wù).

例如,在以“設(shè)計(jì)和制作風(fēng)力測(cè)定儀”為主題開(kāi)展跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)中,教師可以設(shè)計(jì)下面幾個(gè)驅(qū)動(dòng)性任務(wù).

(1)設(shè)計(jì)的裝置應(yīng)具備哪些功能?如何達(dá)到?

(2)畫(huà)出工作原理圖.

(3)該裝置的安全保護(hù)措施有哪些?為什么這些措施能起到保護(hù)作用?

(4)變阻器選擇的什么材料制作的?

(5)你怎樣確定各電器元件的規(guī)格?

(6)相互交流,提出改進(jìn)方案……

教師只是教學(xué)活動(dòng)的策劃者、組織者,保證了活動(dòng)循序漸進(jìn)開(kāi)展,而學(xué)生應(yīng)獨(dú)立思考、自主實(shí)踐、大膽設(shè)計(jì)、勇于創(chuàng)新,真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”“用中學(xué)”,在自主活動(dòng)中提升應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力,養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度[3].

2 跨學(xué)科實(shí)踐的實(shí)施

新課標(biāo)指出,跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)相對(duì)于單一學(xué)科教學(xué),更具有綜合性、開(kāi)放性,在實(shí)施過(guò)程中不能只關(guān)注本學(xué)科知識(shí)、能力水平,也應(yīng)關(guān)注相關(guān)學(xué)科知識(shí)了解程度,所以,跨學(xué)科實(shí)踐主題應(yīng)與其他主題教學(xué)一體化設(shè)計(jì),使之成為物理課程的有機(jī)組成部分.為此,筆者從情境創(chuàng)設(shè)、教學(xué)策略、學(xué)科融合等角度做了如下思考,以期給老師們的教學(xué)實(shí)踐帶來(lái)啟示.

2.1 情境創(chuàng)設(shè):關(guān)注跨學(xué)科覆蓋面同時(shí)體現(xiàn)時(shí)代性

在跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)中,一般先進(jìn)行以日常生活中常見(jiàn)現(xiàn)象為主的主題.這類(lèi)主題涉及到的素材廣泛,從日常生活中燃?xì)鉄?、?shù)蔭下的光斑、用電安全等問(wèn)題,到較為常見(jiàn)的空氣質(zhì)量狀況問(wèn)題以及踐行低碳生活等,這些素材有利于學(xué)生感悟日常生活中的物理問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題的能力,真正踐行“從生活走向物理 從物理走向生活”的課程理念.

在此基礎(chǔ)上逐漸過(guò)渡到有助于提升科學(xué)思維的實(shí)踐主題,比如我國(guó)古人使用的絞車(chē)、載入世界吉尼斯記錄的南京長(zhǎng)江大橋,這些工程實(shí)踐問(wèn)題不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的能力,還讓學(xué)生感受了中國(guó)傳統(tǒng)文化,增強(qiáng)了民族自豪感和民族自信.

同時(shí),跨學(xué)科實(shí)踐要緊跟社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)事件,如“兩彈一星”、航天科技和高速鐵路可增強(qiáng)學(xué)生科技強(qiáng)國(guó)的責(zé)任感和使命感.再如,結(jié)合碳達(dá)峰和碳中和開(kāi)展節(jié)能小屋的設(shè)計(jì)制作,有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力,增強(qiáng)學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識(shí).

2.2 教學(xué)策略:注重跨學(xué)科規(guī)范同時(shí)鼓勵(lì)創(chuàng)新性

首先,在“雙減”背景下跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)要遵循減負(fù)增效的原則,這就要求在平時(shí)教學(xué)中將該主題和其他主題一體化設(shè)計(jì),處理好所學(xué)知識(shí)應(yīng)用與新知識(shí)建構(gòu)的關(guān)系,如以“新材料特點(diǎn)及應(yīng)用”開(kāi)展的跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)可以與物質(zhì)主題教學(xué)同步進(jìn)行.

其次,跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考問(wèn)題,像工程師一樣解決問(wèn)題”,也就是既要培養(yǎng)科學(xué)思維,又要提升科學(xué)探究能力.從某種意義說(shuō),跨學(xué)科實(shí)踐就是一種探究活動(dòng),現(xiàn)以新課標(biāo)中“人體中的杠桿”為例進(jìn)行說(shuō)明,如表1所示.

表1 “人體中的杠桿”教學(xué)案例說(shuō)明

從以上教學(xué)過(guò)程不難看出跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)在科學(xué)探究的基礎(chǔ)上,鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自身情況對(duì)日常生活中的杠桿素材進(jìn)行再研究,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生注重活動(dòng)總結(jié),以設(shè)計(jì)作品、制作模型、撰寫(xiě)報(bào)告等多種形式呈現(xiàn)成果.學(xué)生在對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行物化的過(guò)程中往往會(huì)提出新穎見(jiàn)解,培養(yǎng)了創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力.

2.3 學(xué)科融合:尋找跨學(xué)科的深度兼顧遞進(jìn)性

在社會(huì)發(fā)展日益綜合化的背景下,要培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需要的復(fù)合型人才,就必須培養(yǎng)學(xué)生從多個(gè)角度去思考和實(shí)踐.因此,在跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)中對(duì)不同學(xué)科的概念系統(tǒng)和思維方法進(jìn)行深度融合顯得尤為重要.如,利用與物理、化學(xué)、生物均有關(guān)聯(lián)的“物質(zhì)與能量”這一跨學(xué)科概念,來(lái)進(jìn)行“設(shè)計(jì)宇航服”為主題跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng),將物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用、大氣壓、熱傳遞、物質(zhì)的化學(xué)變化、人體結(jié)構(gòu)與健康等不同學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行深度融合,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)的能力,提升科學(xué)思維、探究能力.在條件允許的情況下,可以運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)(如傳感器、無(wú)線通信、大數(shù)據(jù)、3D打印等)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究.

當(dāng)然,跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)主題確定還應(yīng)關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知水平,注意主題遞進(jìn)性.如,對(duì)于與電學(xué)相關(guān)的主題教學(xué),新授課階段,應(yīng)以“樓道燈”為主題進(jìn)行教學(xué),讓學(xué)生調(diào)查日常電路的連接情況,感悟工程實(shí)踐的精巧和蘊(yùn)含的智慧;復(fù)習(xí)課階段,應(yīng)以“設(shè)計(jì)和制作模擬調(diào)光燈”為主題的實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、寫(xiě)出報(bào)告并交流.

3 跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的影響

3.1 學(xué)生層面

物理跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生在真實(shí)問(wèn)題的多學(xué)科情境中探索和實(shí)踐,相比之下傳統(tǒng)的物理學(xué)習(xí)是把學(xué)生需掌握的物理知識(shí)從具體情境中提取出來(lái),使大量題目機(jī)械重復(fù)地訓(xùn)練成為學(xué)習(xí)常態(tài).這使得學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)被人為地去除了一些復(fù)雜、真實(shí)的情境,學(xué)習(xí)過(guò)程變得枯燥.這樣雖然能使學(xué)生盡快掌握知識(shí)要點(diǎn),但不利于學(xué)生全面了解物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系,探究物理概念、規(guī)律的本質(zhì)和核心素養(yǎng)的培養(yǎng).因此,跨學(xué)科實(shí)踐的實(shí)施能彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中的不足.同時(shí),跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)將問(wèn)題置于真實(shí)情境中,既有知識(shí)運(yùn)用,也有知識(shí)建構(gòu),既有實(shí)際問(wèn)題的探究,也有現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的制作,這與學(xué)生將來(lái)走向社會(huì)需要解決的問(wèn)題類(lèi)似,這對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)物理熱情的激發(fā)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的增強(qiáng)、學(xué)習(xí)態(tài)度的提升均有良好的效果.當(dāng)然,在教學(xué)過(guò)程中,少數(shù)學(xué)生因缺少專(zhuān)注度、學(xué)習(xí)力和進(jìn)取精神等半途而廢,這都是我們教師需要思考和解決的.

3.2 教師層面

跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)要落地生根,關(guān)鍵還是教師.首先,教師要改變以知識(shí)傳授為唯一目的的教學(xué)觀念,摒棄“唯分?jǐn)?shù)”“唯升學(xué)”的教學(xué)理念,認(rèn)真研究、深刻領(lǐng)會(huì)物理學(xué)科的課程價(jià)值,將學(xué)生核心素養(yǎng)落實(shí)在教學(xué)活動(dòng)和評(píng)價(jià)的各個(gè)環(huán)節(jié)中.其次,在教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變的過(guò)程中,教師既要跨學(xué)段了解物理課程知識(shí)、研究物理課程標(biāo)準(zhǔn),又要盡量學(xué)習(xí)、研究其他學(xué)科知識(shí),可通過(guò)跨學(xué)科、跨學(xué)段交流提升跨學(xué)科教學(xué)能力和實(shí)踐能力,甚至可以線上線下與工程實(shí)踐領(lǐng)域中真正的專(zhuān)家互動(dòng),理解他們解決問(wèn)題的思維方式,比較專(zhuān)家思維和自己思考問(wèn)題的方式.再次,由于跨學(xué)科實(shí)踐與傳統(tǒng)教學(xué)的差異,教師需要“跳”出本學(xué)科的熟知框架去思考,花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去嘗試新的教學(xué)模式,這樣才能達(dá)到事半功倍的效果.總之,教師在跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)中,要不斷更新理念、學(xué)習(xí)嘗試,體驗(yàn)運(yùn)用學(xué)科思維解決真實(shí)世界中復(fù)雜問(wèn)題的經(jīng)歷,既有成就,也有困惑.

跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)還會(huì)受到學(xué)校的現(xiàn)實(shí)情境制約[4],目前,正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)加速期,部分地區(qū)的城鎮(zhèn)學(xué)校呈現(xiàn)出班級(jí)多、學(xué)生多但學(xué)校場(chǎng)所嚴(yán)重短缺的現(xiàn)象等,這就要求教學(xué)管理者要結(jié)合本地(校)實(shí)際情況和各學(xué)科跨學(xué)科實(shí)踐主題內(nèi)容等因素進(jìn)行全盤(pán)考慮、整體謀劃,從而使得跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)有序推進(jìn).