物理“跨學科實踐”的內涵特征與教學建議

杜明榮

河南大學物理與電子學院，河南 開封 475004

2022年版義務教育課程方案明確提出了“加強課程綜合，注重關聯”的基本原則，同時，原則上要求各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習［1］。為體現課程方案的這一原則要求，2022年版義務教育物理課程標準，以主題為線索構建課程結構，將“跨學科實踐”作為五個一級主題之一納入了義務教育物理課程結構之中。如何準確理解“跨學科實踐”主題的內涵及育人價值，以及在教學實踐中如何有效實施“跨學科實踐”主題學習，強化物理課程的協同育人功能，是我們必須要探討的課題。

1 “跨學科實踐”的內涵

1.1 內涵辨析

“跨學科實踐”既是物理課程內容的重要組成部分，同時又是物理課程學習的重要方式。從課程內容的角度看，“跨學科實踐”是義務教育物理課程內容的五個一級主題之一，學習內容與日常生活、工程實踐及社會發展等方面的物理學內容密切相關。從課程學習方式的角度看，“跨學科實踐”主題學習活動具有明顯的實踐性特點，是把物理學中具有聯系實際價值的節點性知識作為突破口，綜合組織設計教學內容，優化教學過程，引導學生在真實問題解決的過程中建構物理概念、獲得物理規律、發展核心素養。

這里的“跨學科實踐”主題學習活動與義務教育課程體系中的“綜合實踐活動”是兩個不同的概念。物理“跨學科實踐”是物理課程的學習內容與學習方式，“綜合實踐活動”在義務教育課程類別與科目設置列表中是獨立的一門課程。二者在學習內容上有交叉，在學習方式上也有相似之處，但在課程性質上完全不同。“跨學科實踐”與“綜合實踐活動”是相對獨立的，不能用“綜合實踐活動”代替“跨學科實踐”主題學習活動。

1.2 育人價值

義務教育物理課程“跨學科實踐”主題內容的設計旨在培養學生積極認真的學習態度和樂于實踐、敢于創新的精神［2］。物理學科所涉及的理論知識與實踐方法都有較強的綜合性，在開展跨學科主題學習中有著獨特的優勢。以物理概念、規律、原理為載體，聯系“日常生活”“工程實踐”“社會發展”的“跨學科實踐”主題學習，可以有效培養學生跨學科應用知識解決實際問題的綜合能力，是發展學生核心素養的主要途徑，集中體現了跨學科實踐在學科育人方面的重要價值。

以立德樹人為導向的教育，要求在全面發展的基礎上高度關注和加強學生的社會責任感、創新精神和實踐能力的培養［3］。物理“跨學科實踐”以實踐為導向，重視學生通過實踐活動，建構物理概念，形成物理規律，并在概念規律等知識的應用過程中，提升科學探究能力和思維品質，塑造正確的價值觀。學生在跨學科主題學習的過程中，理論聯系實際，在現實問題的解決過程中獲得主觀感受和過程體驗，這些體驗、能力與觀念超越學科界限而存在，對于學生終身發展具有積極意義，“跨學科實踐”以此實現學科壁壘的突破，培養適應未來社會的時代新人。

2 “跨學科實踐”的特征

結合物理課程本身的特點和義務教育階段的育人要求，本文從實踐性、跨學科性以及學科性三個方面分析“跨學科實踐”的主要特征。

2.1 實踐性特征

實踐性特征是“跨學科實踐”的首要特征。實踐是學科育人的重要途徑，“跨學科實踐”是以學生為主體、基于真實問題解決的實踐活動。因此，學生可以在跨學科應用知識分析和解決實際問題的過程中，自然提高動手操作的實踐能力。“跨學科實踐”是一個開放的實踐過程，強調學生親身經歷和動手實踐。實踐活動的形式豐富多彩、不拘一格，可以是物理課程學習中常用的“科學探究”，也可以是其他綜合實踐活動中常用的“設計制作”“現場調查”等不同的活動形式。

《義務教育課程方案（2022年版）》指出，義務教育要“使學生有理想、有本領、有擔當，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人”［1］。為落實這一目標，課程方案同時提出了“變革育人方式，突出實踐”的基本原則［1］。 《義務教育物理課程標準（2022年版）》在此基礎之上進一步明確指出，義務教育物理課程要注重時代性，加強與生產生活、社會發展及科技進步的聯系，注重“知行合一、學以致用”，體現物理課程的基礎性、實踐性等特點［2］。可見，新的課程理念強調必備品格和關鍵能力的培養，注重運用知識技能解決現實課題所必需的思考力、判斷力、表達力以及人格品性的提升［4］。要轉變育人方式，培養關鍵能力，“實踐”是必然路徑，將“實踐”納入物理課程結構之中是發展學生核心素養的必然選擇。

2.2 跨學科性特征

“跨學科實踐”是基于真實問題解決的實踐，而真實問題往往并非是單一學科知識能夠解決的問題，因此“跨學科”是解決實際問題的必然途徑。“跨學科實踐”的跨學科性特征反映了實際問題的復雜性和知識的關聯性，各學科知識之間是相互聯系的，而非孤立存在的，各學科知識圍繞真實問題解決而相互融通。

雖然“跨學科實踐”在義務教育物理課程中是一個新的主題，但跨學科教育的理念由來已久，其中影響力較大的是STEM教育理念。STEM教育強調科學、技術、工程、數學等學科的整合，往往通過在真實情境中解決實際問題來實現學科融合。“跨學科實踐”主題學習中的“學科”類別界定與之類似，但“跨學科實踐”的“學科”又遠遠超越了STEM強調的四門學科。只要能幫助學生解決問題、實現素養發展，各門學科都可以在“跨學科實踐”教學之中完美融合。

2.3 學科性特征

物理課程的“跨學科實踐”首先應立足于物理課程，指向物理課程核心素養的發展。這里的“跨學科”，主要是“跨出”本學科知識的視野，把物理課程的知識跟日常生活、工程技術、社會發展等主題結合起來，綜合分析和具體解決真實的問題。顯然，這一結合是以物理學科為支點的多學科融合，具有明顯的物理學科特征。

物理課程的“跨學科實踐”是以物理課程為起點的循序漸進的實踐過程，需要把物理概念、物理規律和物理方法應用于實踐活動的主要過程之中，因而是立足于物理學科的。物理“跨學科實踐”活動中會涉及到大量的實際問題，我們應引導學生立足物理課程，用物理學的視角審視分析問題，用物理學的思想方法解決問題；并在實際問題解決的過程中，跨越單一學科領域的束縛，綜合應用多學科知識解決問題，在發展物理課程核心素養的同時，全面發展學生的綜合素養。

除以上主要特征外，物理“跨學科實踐”活動還具有學生合作探究的協作性、活動情境的真實性等跨學科學習的一般特征。

3 “跨學科實踐”的教學建議

物理學科的“跨學科實踐”教學，要緊密結合物理課程內容，體現跨學科性和實踐性，引導學生從物理學的視角分析問題和解決問題，在跨學科綜合應用知識解決實際問題的過程中，提升核心素養。為了更好地實施“跨學科實踐”教學，本文從以下幾個方面提出教學建議：

3.1 恰當選擇實踐課題

從實踐性、跨學科性等特點出發，選擇合適的物理“跨學科實踐”課題。課標建議我們結合當地特點，圍繞現實生活和社會發展的熱點問題，從多學科的角度觀察、思考和分析問題，挖掘、選取有教育意義的素材，將其改造成“跨學科實踐”的問題或任務。現實世界不是按學校課程中的學科劃分的，基于真實情境的問題解決往往需要多學科的知識與方法。因此，“跨學科實踐”應該以問題解決為中心自然整合問題解決所必要的多學科知識與方法。“跨學科實踐”應當避免無意義的“拼盤式”學科整合，即為了跨學科而跨學科，而不考慮該學科是否在問題解決或項目完成中起到實際作用，進而導致實踐活動呈現出割裂狀態。

“跨學科實踐”的主題選擇，可以從單元的角度考慮，將“跨學科實踐”融入單元教學中，以真實問題為主線，串聯單元中的各個知識點，將概念、規律學習與實踐有機結合。例如，依據課標“跨學科實踐”主題內容要求中的“5.1.2 能運用所學知識分析日常生活中的安全問題，提出解決方案，踐行安全與健康生活”，可以設計諸如“生活中如何安全用電”的實踐活動，這一活動對應“電流和電路”“電壓、電阻”“歐姆定律”“電功率”“生活用電”等多個章節的內容，這些章節存在實質性的聯系，可以通過“生活中如何安全用電”這一實踐活動有機整合。

“跨學科實踐”主題的選擇，也可以從多學科協調的角度考慮，充分利用各學科課程在特定問題領域的交叉，協調各學科教學安排為基于真實情境的問題解決提供合力，發揮學校教學獨有的優勢。例如，依據課標“跨學科實踐”主題中的“5.3.1結合實例，嘗試分析能源的開發與利用對社會發展的影響”和在化學學科中與能源相關的“跨學科實踐”主題“化學與可持續發展”有很大程度的交叉，但又是從各自學科的視角去探究相關問題的實踐。教師可以開展合作，使這兩個“跨學科實踐”主題的選擇有機融合，鼓勵學生綜合運用物理和化學知識與思維方式，在提高實踐活動效率的同時，思考學科間的邏輯聯系，更好地幫助學生從整體的角度去認識、理解科學的本質。

“跨學科實踐”是物理課程內容的有機組成部分，而不是獨立于物理課程內容之外的附加內容。“跨學科實踐”的設計，既可以是以往所學知識的綜合應用，也可以是新知識的學習與建構，可同時關注學生對物理概念的建立或深化以及對其他概念的綜合了解。“跨學科實踐”主題的教學既可以獨立完成，也可以穿插在其他主題中進行，整體上宜與其他主題教學一體化設計。總之，跨學科實踐活動應該為學生創設在現實生活中研究、解決問題的真實情境，并基于真實情境的學習實踐活動，建構新知識，鞏固應用已學知識，使“跨學科實踐”真正成為物理課程的有機組成部分。

3.2 合理制訂活動方案

關于實踐方案的制訂，我們可以根據課標建議，以問題的解決過程為線索來制訂方案，使活動方案有一個明確清晰的線索，這個線索就是整個實踐活動需要探究和解決的問題，所有活動都應該圍繞這個線索進行組織，目的都是為了加深學生對這一問題的理解和探究。我們可以圍繞主題線索將“跨學科實踐”的課題分解為若干驅動性任務，在完成這些任務的過程中，驅動學生的觀察、實驗、設計、制作、調查等實踐行為，從而通過制訂方案，將“跨學科實踐”的驅動性任務轉化為可操作的實施步驟。從方案設計的操作層面上，我們可以參考項目式學習與問題式學習的設計理念，引導學生在解決真實問題的過程中，提升溝通合作、批判創新的高階認知能力。

在活動方案的設計中，為了使實踐活動能夠順利進行，我們可以設計一系列的“驅動問題”和“支架”。“驅動問題”是推進活動的關鍵，問題應該有一定的結構，圍繞著核心問題逐步深入，從表面現象直至內在原理，助力學生思考層次的上升，使“跨學科實踐”成為科學探究特征的實踐活動；“支架”為幫助學生克服實踐過程中可能遇到的較大困難而設，教師應熟悉實踐過程，對其中的障礙進行預測，以便更好地指導學生解決問題。我們還可以將一個綜合性比較強的實踐活動進行分解設計，例如，將活動主題“生活中如何安全用電”分解，根據實際設計諸如“調查身邊用電器的額定電流、電壓”“計算教室電路可承受的最大功率”等一系列子活動，借助子活動推進實踐主題的順利開展。

3.3 科學指導實踐過程

關于實踐過程的實施，課標建議采取學生自主與教師指導相結合的方式循序漸進實施教學。教師可以給學生布置適當的預習作業，引導學生提前了解活動的任務、要求和流程，跟學生一起商討活動的分工，并進行合理分組，使學生能相互取長補短、共同完成活動。“跨學科實踐”中，學生是實踐的主體，教師是實踐活動的引導者，引導學生主動學習、獨立思考、大膽實踐、敢于創新。為了充分發揮學生的主體性，我們需要鼓勵學生自主探究問題，通過相互協作解決問題，還要在學生遇到難以突破的困難時予以適當的支持，保證實踐活動的順利進行。

在“跨學科實踐”活動的實施過程中，我們應該為學生提供一個有利于動手實踐獲得直接經驗的環境，使學生在直接體驗獲得知識的過程中，充分發揮主體地位和參與活動的積極性。學生參與實踐活動的積極性，是他們能否充分發揮主體性的關鍵。因此，應讓學生在教師適當的支持下，經歷自主探究、成功解決問題的過程，從而獲得成就感，以此保持實踐興趣。在“跨學科實踐”的實施過程中，我們可以基于真實的問題情境，利用學生的實踐興趣，激發學生作為實踐主體的內在學習動機；通過一系列問題任務的驅動，引導學生圍繞核心問題的解決，參與實踐探究，并在實踐探究過程中建構知識、形成觀念，提升素養。

在“跨學科實踐”活動中，我們應理解和處理好教師指導與學生自主的關系，科學指導實踐過程。既要有教師的合理指導，引導活動循序漸進，又要讓學生自主實踐、獨立思考、大膽設計、敢于創新，在自主活動中提升解決問題的能力，養成良好的科學態度。跨學科實踐活動充分體現學生的“做中學”，需要教師做好規劃組織、專業指導和資源調配，同時給予學生充分的自主權，尊重學生意愿，強調學生親身經歷，突出學生的主體地位。

3.4 多元評價實踐成果

課標建議的評價原則包括“重視真實全面的評價”“采取主體多元、形式多樣的評價”“發揮評價的激勵與發展功能”等［2］。 “跨學科實踐”的評價應依據課標的評價原則，以提高學生實踐興趣、使學生獲得成就感為導向，收集學生基于問題解決實踐過程中的行為表現和活動成果，綜合應用多種評價方式，合理評價“跨學科實踐”活動。

對“跨學科實踐”活動中的表現和成果進行評價，是教學的重要環節。合理有效的評價可以檢閱成就，發現不足，有利于促進學生的發展。“跨學科實踐”活動評價宜采用終結性評價與過程性評價相結合的方式，評價學生提出問題和對策的能力、收集和處理信息的能力、綜合解決實際問題的能力，以及團隊合作能力。由于“跨學科實踐”具有把學習成果進行物化的特點，這就為“跨學科實踐”活動的評價和交流提供了有利條件。在評價過程中，可以靈活采用多種方式進行成果交流。比如，可以通過設計作品、制作模型、撰寫報告等形式來呈現成果；也可以組織成果展覽、報告會、研討會等方式進行活動交流。

4 結語

“跨學科實踐”教學相對于單一學科內容的教學，更具綜合性和開放性，教學實踐中我們要準確把握“跨學科實踐”教學的定位，處理好各種關系。在“跨學科實踐”課題的選擇中，處理好立足于本學科與跨學科的關系，既要立足于物理課程，又要跨出物理課程，以物理課程為主線，在探究問題和解決問題的過程中，自然有機融合其他學科。在“跨學科實踐”內容的設計中，處理好知識建構與知識應用的關系，既有所學知識的應用、也有新知識的建構，可以獨立實施，也可以穿插在其他主題中進行，使“跨學科實踐”成為物理課程的有機組成部分。在“跨學科實踐”活動的實施中，處理好教師指導與學生自主的關系，既要有教師的合理指導，又要讓學生自主實踐、獨立思考、大膽設計、敢于創新，在自主活動中提升綜合素養和實踐能力。

“跨學科實踐”作為義務教育物理課程中新呈現的主題內容與學習方式，有待我們在教學實踐中不斷研究，探索如何選擇更恰當的實踐課題，制訂更合理的活動方案，更加科學地指導實踐過程，創新實踐成果的交流與評價方式，以更好地發揮“跨學科實踐”的育人價值。