論“跨”與“源”的相互作用
——物理跨學(xué)科實踐評價體系的建立與思考

賴玉華，黃 政，聶鵬承

1.贛南師范大學(xué)科技學(xué)院，江西 贛州 341000

2.江蘇省泗洪中學(xué)，江蘇 宿遷 223900

《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課程標準”）提出物理課程的內(nèi)容主題，由“物質(zhì)”“運動和相互作用”“能量”“實驗探究”“跨學(xué)科實踐”五個一級主題構(gòu)成。其中，新增的“跨學(xué)科實踐”主題強調(diào)物理學(xué)與日常生活、工程實踐、社會發(fā)展等的跨學(xué)科聯(lián)系［1］，第一次從課程標準的高度體現(xiàn)物理學(xué)的實踐性與綜合性。

解讀課程標準我們不難看出，“跨學(xué)科實踐”進一步強調(diào)物理教學(xué)中實踐活動內(nèi)容的綜合性、實踐形式的多樣性以及實踐素材突出我國古今科技發(fā)展成果的重要性。這里表現(xiàn)出的形式與內(nèi)容，均體現(xiàn)“跨”學(xué)科性質(zhì)，即跨越物理學(xué)科研究的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運動規(guī)律，重點研究物理學(xué)與日常生活、工程實踐和社會發(fā)展的聯(lián)系。從理論上講，此“跨”非“脫離”，而是從“物理”學(xué)科的此岸，延伸到“非物理學(xué)科”的彼岸，展現(xiàn)物理學(xué)科的功能“魅力”，從而解決實際問題，同時吸納“非物理學(xué)科”的精華，讓物理學(xué)科枝繁葉茂、蓬勃發(fā)展。因此，本文認為，此“跨”，仍要立足于物理課程內(nèi)容，不能離開它的“源”，即物理核心概念。相應(yīng)地，作為評判“跨學(xué)科實踐”教學(xué)實施效果的評價體系，需要圍繞物理核心素養(yǎng)和實踐能力等方面開展評價。

1 物理核心素養(yǎng)達成度的評價

課程標準提出的評價目的是診斷學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責任等方面的狀況，此為“源”，目的是為改進學(xué)生的“學(xué)”和教師的“教”提供依據(jù)。同時，在課程標準“跨學(xué)科實踐”的學(xué)業(yè)要求中，緊緊圍繞核心素養(yǎng)提出了若干具體要求，是“跨學(xué)科實踐”的頂層設(shè)計，為一線教師進行“跨學(xué)科實踐”教學(xué)指明了方向。例如，“人體中的杠桿”，如表1所示。

因此，評價物理核心素養(yǎng)的達成度的一般方法是：圍繞核心素養(yǎng)的“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責任”等方面考量學(xué)生提出問題的能力、收集與處理信息的能力、解決實際問題的能力、團隊合作能力等方面，核心素養(yǎng)從抽象到具體的轉(zhuǎn)變。

2 科學(xué)思想養(yǎng)成的達成度的評價

對于科學(xué)思想的定義和內(nèi)涵，各研究者有不同的界定。本文比較認同賴功歐先生在《科學(xué)思想是什么》一書中的界定：“科學(xué)思想是對世界的一種科學(xué)的看法，其內(nèi)涵包括對自然、生命、社會歷史以及科學(xué)自身的理性觀念和規(guī)律意識?！保?］我們認為，科學(xué)思想包含且高于物理核心素養(yǎng)的內(nèi)容。

學(xué)生在“跨學(xué)科實踐”活動中，不僅能親自體驗物理概念發(fā)生、發(fā)展的過程，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的客觀規(guī)律，還能體會到其中有用的、豐富的知識遺產(chǎn)、思想精華，從而逐步樹立起辯證唯物主義世界觀，這是一種由“源”——“物理核心素養(yǎng)”上升到形成“科學(xué)思維”的一種體現(xiàn)，是一種更高階的“跨越”。同時，這些寶貴的財富有利于學(xué)生感受生命、自然、社會以及物質(zhì)世界等固有的屬性、運動規(guī)律和發(fā)展變化，通過其中觀念和規(guī)律意識的引導(dǎo)，培養(yǎng)出自己熟悉的思考問題、提出問題、解決問題、科學(xué)責任感等物理核心素養(yǎng)能力，更好地繼承與創(chuàng)新，為人類造福［3］。這又是“跨”與“源”之間的相互融合。

因此，在完成了物理核心素養(yǎng)達成度的評價基礎(chǔ)上，有必要通過診斷科學(xué)思想達成度的評價來完善“學(xué)”與“教”的功能?？茖W(xué)思想的適用范圍廣，只能提供大致問題解決思路，不保證問題得以解決，是解決問題的“弱方法”，具有“可以提高問題解決效率的一種技能，方法的操作是對內(nèi)的，方法不同對具體問題的解決的效率也不一樣，方法在使用上具有潛在性”等一些特征［4］。由此看來，評價科學(xué)思想的達成度有一定的難度，借鑒《高中物理科學(xué)思想的教學(xué)——基于學(xué)習(xí)心理學(xué)的問題解決視角》一文提出的科學(xué)思想的“隱性滲透+顯性化教學(xué)”方式［5］，“跨學(xué)科實踐”活動中科學(xué)思想達成度的評價可以從兩方面考量。

一是，考量學(xué)生提出的解決方案能否體現(xiàn)科學(xué)思想。如“設(shè)計一個節(jié)能環(huán)保小屋”案例，能否從能源的角度借鑒歷史上能源開發(fā)利用的興起與發(fā)展、困境與突破，從而找到因地制宜提高能量轉(zhuǎn)化率的多種方式；能否從人類認識自然、開發(fā)地球直至破壞環(huán)境的角度汲取歷史上深刻的教訓(xùn)反思如何節(jié)能減排，從而完善能量知識結(jié)構(gòu)。

二是，考量“跨學(xué)科實踐”活動過程中是否具備學(xué)生自己理解并執(zhí)行的代表顯性科學(xué)思想的“弱方法”。一般情況下，學(xué)生的“跨學(xué)科實踐”通過三個步驟實施：查找資料獲得科學(xué)家們的科學(xué)思想并思考與模仿；接受教師提供科學(xué)探究方法的指導(dǎo)；最后提出并實施小組方案?！半[性滲透+顯性化教學(xué)”的科學(xué)思想是否體現(xiàn)主要看第三個步驟，即學(xué)生具體執(zhí)行方案的過程中是否有顯性的“弱方法”。

例如，“設(shè)計一個節(jié)能環(huán)保小屋”中關(guān)于能量轉(zhuǎn)化效率的思想：

（1）風(fēng)能貝茲理論：風(fēng)能貝茲理論認為，“理想風(fēng)輪”的風(fēng)電機組的最大輸出功率為P=0.5ρ0AV3Cp，式中：ρ0為參考空氣密度，A 為葉片掃掠面積，V 為風(fēng)速，Cp為理論風(fēng)能利用系數(shù)［6］，理想情況下約為59.3%，一般值為45%，綜合值為30%。

（2）太陽能板發(fā)電量：太陽能電池板按材料主要分為三大類，分別是單晶硅、多晶硅和非晶，發(fā)電效率單晶硅最高，但也僅為16%～20%。一般情況下，1 平方米的太陽能電池板功率約為140 W～150 W，這是個相對固定的量，但每天的光照情況是個變量［7］，下雨、陰天、早晨、傍晚等都影響發(fā)電量。理論情況下，1 平方米的太陽能電池板十個小時可產(chǎn)生1.5 度左右的電。因此，利用太陽能發(fā)電板供電需配裝相應(yīng)的蓄電池，保證節(jié)能小屋日常正常用電。

（3）地熱供暖：地熱水的直供直排形式是最可行的地熱供暖形式，其特點是系統(tǒng)簡單、投資少，但尾水排放溫度高，地熱資源利用率低，供暖能力小，特別是對水資源造成極大的浪費，這與國家倡導(dǎo)的節(jié)約型社會相違背。在水資源嚴重匱缺的情況下［8］，地熱水必須回灌。有專家提出，水源熱泵的梯級利用技術(shù)可以有效解決上述存在的問題，以達到節(jié)水的目的。

以上三種“弱方法”并非具體的執(zhí)行策略，而是可以提高能量轉(zhuǎn)化效率的某一種思路，不同小組采取不同的解決方案從而效率不一樣，但是無論哪一種，都是屬于指導(dǎo)性質(zhì)較強的“弱方法”，屬于科學(xué)思想范疇。那么，針對某一小組提出的某一種“解決方案”來考量是否具備標志其科學(xué)思想的“弱方法”，就可以評價其跨學(xué)科實踐的實際情況了。

3 實踐能力養(yǎng)成的達成度的評價

“跨學(xué)科實踐”的提出從課程標準的高度體現(xiàn)物理學(xué)的實踐性與綜合性，即“跨”的目的是為了實現(xiàn)“源”的實踐性與綜合性。本文認為，“跨學(xué)科實踐”評價體系最根本的評價目標，即為實踐能力養(yǎng)成的達成度，可分成過程評價和結(jié)果評價。以“設(shè)計一個節(jié)能環(huán)保小屋”為例，過程評價可針對實踐過程中資料收集、資源的利用、團隊成員研究能力、團隊合作精神、設(shè)計創(chuàng)意等方面進行評價，考查學(xué)生實踐過程中的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力及科學(xué)態(tài)度和責任；結(jié)果評價采取教師團隊以及學(xué)生小組之間對實踐成果的評價；評價目標主要從模型成品、功能演示和能量轉(zhuǎn)化效率方面考量，考查學(xué)生對物理觀念的理解和應(yīng)用能力、科學(xué)思想的領(lǐng)悟程度；過程與結(jié)果評價按一定權(quán)重綜合評價。

4 教學(xué)反思

關(guān)于教學(xué)反思，學(xué)生方面，通過師生評價后自我作出修改、提煉和總結(jié)。教師方面，通過觀察學(xué)生的實踐過程掌握他們跨學(xué)科實踐能力、物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成、科學(xué)思想的達成度，把握“跨”與“源”的相互作用，及時調(diào)整跨學(xué)科實踐教學(xué)策略，為教師專業(yè)發(fā)展積累經(jīng)驗，做到教學(xué)相長。