旨在应用 突出实践——对物理跨学科实践的理解*

曾梦媛

(伊犁师范大学物理科学与技术学院 新疆 伊宁 835000)

宋艺华

(昌吉学院物理与材料科学学院 新疆 昌吉 831100)

2017年,《中小学综合实践活动课程指导纲要》[1]中指出:综合实践活动是从学生的真实生活和发展需要出发,从生活情境中发现问题,转化为活动主题,通过探究、服务、制作、体验等方式,培养学生综合素质的跨学科实践性课程.其中同时要求教师要打破学科界限,选择综合性活动内容,鼓励学生跨领域、跨学科学习.其后,2022年《义务教育课程方案》颁布,将“跨学科实践”加入到课程中,教学时间不少于总课时的10%.《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称《课标》)[2]将“跨学科实践”纳入一级主题,确立“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”“物理学与社会发展”3个二级主题.

对比2011年版物理课程标准可以发现,2022年版将原来“1.4新材料及其应用”内容移至“物理学与社会发展”中,原“3.6能源与可持续发展”的部分内容移至“物理学与社会发展”中.可见,物理学科在前4个一级主题的基础上,结合跨学科实践活动的开展,重视物理知识与生活和社会的联系,在物理实践活动中结合其他学科知识,是发展学生物理学科核心素养的有效路径.物理学始终贯彻“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念,将抽象的物理知识转化为现实问题,让学生利用物理知识解释生活现象和解决实际问题.此次“跨学科实践”重点凸显了物理学科的“跨学科性”和“实践性”,旨在促进学生利用跨学科知识解释生活现象,培养跨学科知识的应用能力;同时开展跨学科综合实践活动,利用观察、实验、设计、制作、调查等方式发展实践能力.

1 跨学科实践的发展

随着科学技术的不断发展,在如今这个以“物联网”“大数据”为主要技术的信息时代,社会的需求不仅仅停留满足于对知识型人才的挖掘,更多需要有想法、复合型、应用型、具有综合能力的青年一代.美国对于“跨学科”的研究起源较早,经过不断研究后,《新标准》将《美国国家科学教育标准》中统一概念和过程命名为跨学科概念[3],重视学生跨学科思维的发展,融入基础教育当中,对各阶段学生应掌握的跨学科概念进行总结和要求,以跨学科的角度整合所学知识.同时也有从STEM至STEAM教育的发展,STSE教育理念的出现,社会着重培养跨学科人才.而我国虽然起步较晚,但随着研究的发展,各领域都开始集中于跨学科复合型人才的培养.最初高校从设置跨专业选修课程试图开展跨学科教学,面临如课时不够、学生思维方式固化等问题[4].一直以来,各学者从分科教育中发现弊端,试图打破学科界限,融合一类“科学教育”,但我国中学也没有清楚具体设置跨学科课程.随着不断研究,如今在中学开展跨学科实践教学,教师和学者们都开始逐步探索合适的教学方式和实施范式.所以理清此次跨学科实践的价值和路径,对顺利实施跨学科实践具有重大意义.

物理学科一直以知识生活化为指导思想,通过物理的学习,与日常生活、工程实践与社会热点相联系,使学生立足于物理的学习,跨入其它知识学习领域.如果学科仅仅停留在知识表面,简单重复,那么对于学生的兴趣增加无益,更不用谈发展能力.跨学科实践活动是基于理论与实践的结合,是重视从活动中发掘学生潜力的一种方式.这不仅给中学物理教师提供一个新的教学方式,也是初中生新的学习平台,同时反映了物理学科的本质.

由此可见,在新课改的背景下,跨学科实践的实施不能仅停留在“重展示、轻实践”的活动表面,而是让学生深入其中,利用课上、课下时间真正开展跨学科实践活动,有机融合知识与活动,从其中学知识,展能力.

2 “应用”价值

《课标》中从“物质”“运动与相互作用”“能量”“实验探究”4个一级主题中可以发现,物理基础知识的学习与初中生的能力发展密不可分,但所学知识仅仅停留在纸笔测试层面显然是不够的.《课标》中学业要求指出:能在跨学科实践中综合认识所涉及的知识;能用物理及其他学科知识解释与健康、安全等有关的日常生活问题;能在真实、综合的情境中发现问题,提出假设;能设计简单的跨学科实践方案,通过调查等方式收集信息,提出证据.《课标》课程实施中建议跨学科实践应与其他主题教学一体化设计,使跨学科实践成为物理课程的有机组成部分.以上这些内容,都突出要从跨学科的角度,体现知识的“应用性”.

跨学科实践中既用到了物理知识,同时也要求学生综合利用其他学科知识,既巩固了所学知识,也建构了新知识.在观察、实验、设计、制作与调查中,分类整理收集到的信息,加强学生对于所学知识联系生活的意识,从而利用所学知识解释生活现象和解决实际问题.对于跨学科实践的评价不仅停留在成果的展示,更多注重过程性评价.注重方案的可行性、成本以及方案的变通.在思维进程中,通过活动的开展,学生的行为表现得到一定程度的提升.注重在每次的跨学科实践活动中,逐步培养学生应用知识的能力.

“从生活走向物理,从物理走向社会”一直是物理学科秉承的基本理念,为学生提供一个开放、真实的情境,学生主动在其中发现问题、收集信息利用知识、解释原理、练习提高、反馈反思[5],根据学生的认知发展水平提供思路,帮助学生完成知识的构建.既增强学生主动学习兴趣和内在动力,也完成知识的学习,同时也对知识的应用作了具体表现,让学生明白知识的学习不是只有死记硬背和生搬硬套公式.加强学科之间的关联,促进知识迁移.

3 “实践”价值

21世纪初,我国教育部推出“三维课程目标”,对物理教学起到了导向作用,形成从知识层面、能力层面以及思想与精神层面为体系,发展学生各项能力.相比“双基”,“三维课程目标”更加注重学生在习得知识的过程中能力和价值观的培养.现如今“物理学科核心素养”让中学物理教学走上一个新台阶,它是三维目标的改进,其中既有继承,也有创新,是物理教学的出发点也是落脚点.在国际日益竞争激烈的背景下,重视和培养学生物理学科核心素养尤为重要,能让学生更有自信地面对未来的挑战,同时也为学生的终身发展提供了方向指南.

科学探究不仅是物理学科的核心素养,也是生物和化学学科所要达到的育人目标.作为“理科”的三大学科,可见科学探究在科学教育中的价值.在物理学科中,科学探究不仅是可培养的核心素养,也是学生形成物理观念、科学思维和科学态度与责任的重要途径[6].但不少课堂将科学探究进行简化、流于形式,按照一定的程序进行探究得到“应然”的结果,弱化在探究中学生的地位,没有体现知识的实际应用.至此,应把科学探究回归于“实践”当中,在真实的情境实践中,发展学生潜能.科学教育应经历从知识—探究—实践的发展[6],那么,将科学探究放还到科学实践中进行理解和实施,能凸显知识的习得与应用和学生能力的提升.

与物理相关的实践活动大都发生在生活、生产或社会领域[7],而生活实践、社会实践都将推进物理学发展.跨学科实践将科学探究融于实践活动,学生从真实情境中发现问题,提出猜想,制定方案,收集和分析信息.应以学生为主体,重视从实践探究中,学生的问题、证据、解释、交流能力的发展.此外,中学物理课程应尽可能将实践活动作为物理学科核心素养发展的重要途径,突出物理课程的“实践性”,开展综合教学.《课标》中建议以“主题”的形式开展跨学科实践教学,如果以学科知识内在逻辑进行自上而下任务式进行安排跨学科实践,容易让学生产生被动情绪.在主题式教学中,以实践活动为主体,以现实互动为主要方式,开展跨学科知识教学,贴近学生现实生活,丰富对生活的认识,也在活动中推进素质教育[8],德智体美劳全面发展.在实践活动中,设计方案、实际操作都经由学生的思考,在小组合作中,与同伴协作交流沟通,亲历知识的运用,活动过后,利用自我评价与反思,学生更能明白自己所欠缺的地方,真正做到学以致用.这些比在传统课堂中的“形式之流”来得更有意义和价值.跨学科实践关联图如图1所示.

图1 跨学科实践关联图

4 物理跨学科实践实施范式

在“双减”的背景下,跨学科实践活动的开展既要让学生真正学到知识,发展能力,同时也不能增加初中生学业负担.利用主题式教学、课上+课下的方式给学生创造轻松、有意义的学习氛围;基于学生的知识基础和认知方式为基本遵循,分析思维障碍,结合课程标准和教材选择合适的主题;创设真实、开放的情境,让学生从中自主发现问题,主动建构新知识,培养科学思维.物理跨学科实践要从物理的视角出发,立足物理学科,结合课程标准以及教材挖掘素材,并以跨学科的角度进行整合.

实施范式1:小制作成品、调查报告、小论文

结合生物的知识学习[9],制作可调节的眼球成像模型,调查近视数据,并学会保护眼睛的方法.其中经历选材料、制作技术、调查数据等环节,结合眼睛与眼镜的构造知识,对造成近视和远视现象进行调查,最后利用调查报告或制作成果了解用眼知识,警惕用眼健康,践行健康生活.

再比如,利用查询资料了解太空的开发与利用对人类社会发展的意义,查询我国航天科技发展的成就.学生自主选择感兴趣的领域,了解其中跨学科知识,最后形成小论文.通过多渠道收集资料,分析整理,从查资料中了解课堂中学不到的信息,丰富学生课下生活.从小论文的撰写中,提升文字组织能力,将所思所想记录下来,并体会物理学对社会发展的影响,增强民族自豪感.

实施范式2:实地参观、讲座

通过资料查询、实物考察,分析“自行车”中涉及的不同学科知识.学生利用课下时间亲自去调查、了解,实地考察车胎花纹增大摩擦力、把手的省力杠杆、惯性问题等物理知识,结合自行车构造工程技术或者自行车历史发展,给学生带来社会学经历和体验,进行分类、整理资料,课上与其他同学进行汇报介绍.充分利用所学知识解释生活现象,同时通过整理资料提升分类、归纳等能力,分享汇报锻炼口头表达能力.可以发现从中学生不仅习得知识,也锻炼能力,最终达到“应用”知识.

对量子计算机、现代信息技术等内容开展知识讲座.初中学生具有对新奇事物探索的好奇心和求知欲,抓住初中学生此特点,可以搜集学生感兴趣的科技领域,计划适合开展讲座“主题”,邀请专家或专业技术人员,展开讲解.也可涉及问答或互动环节,让学生体会科技的乐趣.结合生活、工程技术以及社会发展,学生可以大胆谈想法,展望未来.

实施范式3:知识竞赛、报告会、黑板报

“能源”“新材料”或者其物理学史的发展,联系生活、工程与社会发展进行知识竞赛.结合教材,选取在学生认知发展阶段的知识点领域,进行相关比赛.从比赛的准备中,学生自主搜集信息,了解相关内容,拓宽知识面.

对家庭用电进行调查形成报告.结合所学相关学科知识,从物理本质出发,探索用电方法和安全问题,对于其中的调查可以利用图表、小报、绘制图画、制成PPT进行展现,也可以录制微视频提醒大家用电安全,最后利用成果开展报告会,各年级组也可以“家庭用电”为主题,创办班级黑板报进行评比.在此过程中,学生既学到了安全用电知识,思考怎么美化图表、小报和图画,增添美术色彩;也能联系生活,走出课堂,具有节约用电意识.

基于以上可以发现,物理跨学科实践活动不仅让学生应用到了所学学科知识,也在实践活动中提高学习物理的兴趣,最后能从实践活动中升华思想,将知识和思想拓展延伸到生活当中,通过调查取证、实施方案,增强学生自我管理能力,培养有主见、能独立的意识,契合物理跨学科实践“应用-实践-应用”的特点.

5 结束语

物理跨学科实践这部分内容的设计让学生“学知识、感兴趣、展能力”,是一个很有意义的教学方式和学习平台,广大一线教师、专家、研究人员可以寻找更多方式,丰富跨学科实践实施范式,体现素质教育的时代特征,从而培养学生物理学科核心素养,为社会的发展培育“有理想、有本领、有担当”的高层次复合型人才.