旨在應用突出實踐
——對物理跨學科實踐的理解*

2023-12-11 05:27:52曾夢媛

物理通報 2023年12期

曾夢媛

(伊犁師范大學物理科學與技術學院新疆伊寧 835000)

宋藝華

(昌吉學院物理與材料科學學院新疆昌吉 831100)

2017年,《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》[1]中指出:綜合實踐活動是從學生的真實生活和發展需要出發,從生活情境中發現問題,轉化為活動主題,通過探究、服務、制作、體驗等方式,培養學生綜合素質的跨學科實踐性課程.其中同時要求教師要打破學科界限,選擇綜合性活動內容,鼓勵學生跨領域、跨學科學習.其后,2022年《義務教育課程方案》頒布,將“跨學科實踐”加入到課程中,教學時間不少于總課時的10%.《義務教育物理課程標準(2022年版)》(以下簡稱《課標》)[2]將“跨學科實踐”納入一級主題,確立“物理學與日常生活”“物理學與工程實踐”“物理學與社會發展”3個二級主題.

對比2011年版物理課程標準可以發現,2022年版將原來“1.4新材料及其應用”內容移至“物理學與社會發展”中,原“3.6能源與可持續發展”的部分內容移至“物理學與社會發展”中.可見,物理學科在前4個一級主題的基礎上,結合跨學科實踐活動的開展,重視物理知識與生活和社會的聯系,在物理實踐活動中結合其他學科知識,是發展學生物理學科核心素養的有效路徑.物理學始終貫徹“從生活走向物理,從物理走向社會”的理念,將抽象的物理知識轉化為現實問題,讓學生利用物理知識解釋生活現象和解決實際問題.此次“跨學科實踐”重點凸顯了物理學科的“跨學科性”和“實踐性”,旨在促進學生利用跨學科知識解釋生活現象,培養跨學科知識的應用能力;同時開展跨學科綜合實踐活動,利用觀察、實驗、設計、制作、調查等方式發展實踐能力.

1 跨學科實踐的發展

隨著科學技術的不斷發展,在如今這個以“物聯網”“大數據”為主要技術的信息時代,社會的需求不僅僅停留滿足于對知識型人才的挖掘,更多需要有想法、復合型、應用型、具有綜合能力的青年一代.美國對于“跨學科”的研究起源較早,經過不斷研究后,《新標準》將《美國國家科學教育標準》中統一概念和過程命名為跨學科概念[3],重視學生跨學科思維的發展,融入基礎教育當中,對各階段學生應掌握的跨學科概念進行總結和要求,以跨學科的角度整合所學知識.同時也有從STEM至STEAM教育的發展,STSE教育理念的出現,社會著重培養跨學科人才.而我國雖然起步較晚,但隨著研究的發展,各領域都開始集中于跨學科復合型人才的培養.最初高校從設置跨專業選修課程試圖開展跨學科教學,面臨如課時不夠、學生思維方式固化等問題[4].一直以來,各學者從分科教育中發現弊端,試圖打破學科界限,融合一類“科學教育”,但我國中學也沒有清楚具體設置跨學科課程.隨著不斷研究,如今在中學開展跨學科實踐教學,教師和學者們都開始逐步探索合適的教學方式和實施范式.所以理清此次跨學科實踐的價值和路徑,對順利實施跨學科實踐具有重大意義.

物理學科一直以知識生活化為指導思想,通過物理的學習,與日常生活、工程實踐與社會熱點相聯系,使學生立足于物理的學習,跨入其它知識學習領域.如果學科僅僅停留在知識表面,簡單重復,那么對于學生的興趣增加無益,更不用談發展能力.跨學科實踐活動是基于理論與實踐的結合,是重視從活動中發掘學生潛力的一種方式.這不僅給中學物理教師提供一個新的教學方式,也是初中生新的學習平臺,同時反映了物理學科的本質.

由此可見,在新課改的背景下,跨學科實踐的實施不能僅停留在“重展示、輕實踐”的活動表面,而是讓學生深入其中,利用課上、課下時間真正開展跨學科實踐活動,有機融合知識與活動,從其中學知識,展能力.

2 “應用”價值

《課標》中從“物質”“運動與相互作用”“能量”“實驗探究”4個一級主題中可以發現,物理基礎知識的學習與初中生的能力發展密不可分,但所學知識僅僅停留在紙筆測試層面顯然是不夠的.《課標》中學業要求指出:能在跨學科實踐中綜合認識所涉及的知識;能用物理及其他學科知識解釋與健康、安全等有關的日常生活問題;能在真實、綜合的情境中發現問題,提出假設;能設計簡單的跨學科實踐方案,通過調查等方式收集信息,提出證據.《課標》課程實施中建議跨學科實踐應與其他主題教學一體化設計,使跨學科實踐成為物理課程的有機組成部分.以上這些內容,都突出要從跨學科的角度,體現知識的“應用性”.

跨學科實踐中既用到了物理知識,同時也要求學生綜合利用其他學科知識,既鞏固了所學知識,也建構了新知識.在觀察、實驗、設計、制作與調查中,分類整理收集到的信息,加強學生對于所學知識聯系生活的意識,從而利用所學知識解釋生活現象和解決實際問題.對于跨學科實踐的評價不僅停留在成果的展示,更多注重過程性評價.注重方案的可行性、成本以及方案的變通.在思維進程中,通過活動的開展,學生的行為表現得到一定程度的提升.注重在每次的跨學科實踐活動中,逐步培養學生應用知識的能力.

“從生活走向物理,從物理走向社會”一直是物理學科秉承的基本理念,為學生提供一個開放、真實的情境,學生主動在其中發現問題、收集信息利用知識、解釋原理、練習提高、反饋反思[5],根據學生的認知發展水平提供思路,幫助學生完成知識的構建.既增強學生主動學習興趣和內在動力,也完成知識的學習,同時也對知識的應用作了具體表現,讓學生明白知識的學習不是只有死記硬背和生搬硬套公式.加強學科之間的關聯,促進知識遷移.

3 “實踐”價值

21世紀初,我國教育部推出“三維課程目標”,對物理教學起到了導向作用,形成從知識層面、能力層面以及思想與精神層面為體系,發展學生各項能力.相比“雙基”,“三維課程目標”更加注重學生在習得知識的過程中能力和價值觀的培養.現如今“物理學科核心素養”讓中學物理教學走上一個新臺階,它是三維目標的改進,其中既有繼承,也有創新,是物理教學的出發點也是落腳點.在國際日益競爭激烈的背景下,重視和培養學生物理學科核心素養尤為重要,能讓學生更有自信地面對未來的挑戰,同時也為學生的終身發展提供了方向指南.

科學探究不僅是物理學科的核心素養,也是生物和化學學科所要達到的育人目標.作為“理科”的三大學科,可見科學探究在科學教育中的價值.在物理學科中,科學探究不僅是可培養的核心素養,也是學生形成物理觀念、科學思維和科學態度與責任的重要途徑[6].但不少課堂將科學探究進行簡化、流于形式,按照一定的程序進行探究得到“應然”的結果,弱化在探究中學生的地位,沒有體現知識的實際應用.至此,應把科學探究回歸于“實踐”當中,在真實的情境實踐中,發展學生潛能.科學教育應經歷從知識—探究—實踐的發展[6],那么,將科學探究放還到科學實踐中進行理解和實施,能凸顯知識的習得與應用和學生能力的提升.

與物理相關的實踐活動大都發生在生活、生產或社會領域[7],而生活實踐、社會實踐都將推進物理學發展.跨學科實踐將科學探究融于實踐活動,學生從真實情境中發現問題,提出猜想,制定方案,收集和分析信息.應以學生為主體,重視從實踐探究中,學生的問題、證據、解釋、交流能力的發展.此外,中學物理課程應盡可能將實踐活動作為物理學科核心素養發展的重要途徑,突出物理課程的“實踐性”,開展綜合教學.《課標》中建議以“主題”的形式開展跨學科實踐教學,如果以學科知識內在邏輯進行自上而下任務式進行安排跨學科實踐,容易讓學生產生被動情緒.在主題式教學中,以實踐活動為主體,以現實互動為主要方式,開展跨學科知識教學,貼近學生現實生活,豐富對生活的認識,也在活動中推進素質教育[8],德智體美勞全面發展.在實踐活動中,設計方案、實際操作都經由學生的思考,在小組合作中,與同伴協作交流溝通,親歷知識的運用,活動過后,利用自我評價與反思,學生更能明白自己所欠缺的地方,真正做到學以致用.這些比在傳統課堂中的“形式之流”來得更有意義和價值.跨學科實踐關聯圖如圖1所示.

圖1 跨學科實踐關聯圖

4 物理跨學科實踐實施范式

在“雙減”的背景下,跨學科實踐活動的開展既要讓學生真正學到知識,發展能力,同時也不能增加初中生學業負擔.利用主題式教學、課上+課下的方式給學生創造輕松、有意義的學習氛圍;基于學生的知識基礎和認知方式為基本遵循,分析思維障礙,結合課程標準和教材選擇合適的主題;創設真實、開放的情境,讓學生從中自主發現問題,主動建構新知識,培養科學思維.物理跨學科實踐要從物理的視角出發,立足物理學科,結合課程標準以及教材挖掘素材,并以跨學科的角度進行整合.

實施范式1:小制作成品、調查報告、小論文

結合生物的知識學習[9],制作可調節的眼球成像模型,調查近視數據,并學會保護眼睛的方法.其中經歷選材料、制作技術、調查數據等環節,結合眼睛與眼鏡的構造知識,對造成近視和遠視現象進行調查,最后利用調查報告或制作成果了解用眼知識,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與利用對人類社會發展的意義,查詢我國航天科技發展的成就.學生自主選擇感興趣的領域,了解其中跨學科知識,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不到的信息,豐富學生課下生活.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,并體會物理學對社會發展的影響,增強民族自豪感.

實施范式2:實地參觀、講座

通過資料查詢、實物考察,分析“自行車”中涉及的不同學科知識.學生利用課下時間親自去調查、了解,實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,結合自行車構造工程技術或者自行車歷史發展,給學生帶來社會學經歷和體驗,進行分類、整理資料,課上與其他同學進行匯報介紹.充分利用所學知識解釋生活現象,同時通過整理資料提升分類、歸納等能力,分享匯報鍛煉口頭表達能力.可以發現從中學生不僅習得知識,也鍛煉能力,最終達到“應用”知識.

對量子計算機、現代信息技術等內容開展知識講座.初中學生具有對新奇事物探索的好奇心和求知欲,抓住初中學生此特點,可以搜集學生感興趣的科技領域,計劃適合開展講座“主題”,邀請專家或專業技術人員,展開講解.也可涉及問答或互動環節,讓學生體會科技的樂趣.結合生活、工程技術以及社會發展,學生可以大膽談想法,展望未來.

實施范式3:知識競賽、報告會、黑板報

“能源”“新材料”或者其物理學史的發展,聯系生活、工程與社會發展進行知識競賽.結合教材,選取在學生認知發展階段的知識點領域,進行相關比賽.從比賽的準備中,學生自主搜集信息,了解相關內容,拓寬知識面.

對家庭用電進行調查形成報告.結合所學相關學科知識,從物理本質出發,探索用電方法和安全問題,對于其中的調查可以利用圖表、小報、繪制圖畫、制成PPT進行展現,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告會,各年級組也可以“家庭用電”為主題,創辦班級黑板報進行評比.在此過程中,學生既學到了安全用電知識,思考怎么美化圖表、小報和圖畫,增添美術色彩;也能聯系生活,走出課堂,具有節約用電意識.

基于以上可以發現,物理跨學科實踐活動不僅讓學生應用到了所學學科知識,也在實踐活動中提高學習物理的興趣,最后能從實踐活動中升華思想,將知識和思想拓展延伸到生活當中,通過調查取證、實施方案,增強學生自我管理能力,培養有主見、能獨立的意識,契合物理跨學科實踐“應用-實踐-應用”的特點.

5 結束語