共生理念下的跨学科教学探讨①

(江苏省常熟市中学,江苏 苏州 215500)

1 引言

教育部部长陈宝生指出:“坚持内涵发展,加快教育由量的增长向质的提升转变。把质量作为教育的生命线,坚持回归常识、回归本分、回归初心、回归梦想。深化基础教育人才培养模式改革,掀起‘课堂革命’,努力培养学生的创新精神和实践能力。”“课堂革命”这一命题的提出,将进一步推动高中物理课堂教学进行全方位的深度改革。

传统的高中物理课堂擅长直线型的知识讲授,讲授知识不够全面,无法满足全体学生的发展需求。课堂是教育的主战场,课堂教学改革不是对传统课堂的修修补补,而是对传统课堂的颠覆性改革。这就要求我们树立新型教育观、课堂观和教学价值观,打破常规思维,打破学科壁垒,用全新的视角看待物理课堂教学。

共生理念下的跨学科教学,提倡学科之间的有机整合。在同一节课上,一位老师讲授多学科知识,或是多位教师轮番主持一个课堂,改变课程结构过于强调学科本位、科目过多及缺乏整合的现状,使物理课堂呈现海纳百川的学术氛围。课堂的深层革命使教育改革进入到课堂的深层面,改变课堂,才能改变学生,才能改变教育。共生理念下的跨学科教学直指教育改革的核心地带,实现高中物理教学的“课堂革命”。

2 共生理念与跨学科教学的概念

共生是本属于生物学科中的概念,是指“两个不同而又相互影响的物种之间互惠生存的关系,在这种关系中两个物种都可以得到益处”。既然不同的物种可以共生,那么不同学科之间也可以找到联结点,达到相互受益的效果。在教育学中,“共生”理念是指“在教学中,两个或两个以上的学科通过异质互补、相互受益达到利益双赢的教育教学理念”。

而“跨学科”这一概念产生于20世纪20年代,是通识教育的核心概念之一,也是基于多元智能理论的一种全新的思维方式。跨学科教学是以学生的多元智能的发展为目标,通过整合多个学科的知识进行教学,将多个学科领域的多个技能深度融合,以达到促进学生多元智能、提高学生关键能力的目的。由此可见,“共生”作为“跨学科”教学的指导理念,是由于“跨学科”教学在认知层面就是一种“共生”意识与“共生”能力,两者是相互融合、相辅相成的关系。

3 共生理念下的跨学科教学的提出

近代以来,在工业革命的推动下,自然科学迅猛发展,学科更细分,研究更深入,专业化趋势日趋显著。但是,随着现代科技的进一步发展,全球化也使得各种思想与文化交流、交融日益频繁,学科间的联系越来越紧密,相互间的渗透程度越来越深入,科学研究也朝着综合化的方向发展。

物理是一门基础学科,与数学、化学、生物、地理、历史等多门学科关系密切。而目前我国高中实行的分科教学注重单科知识的讲授,将各学科之间的有机联系割裂开来,束缚了学生能力的发展,不利于学生核心素养的全面提升。

共生理念下跨学科教学的提出,是高中物理教育完成全人教育的迫切要求,需要教师在物理教学中打破学习边界、跨越学科限制和学科本位,挖掘高中物理课堂教学的广阔空间,在一定程度上可解决多学科课程模式中内容零散、系统性不强的问题,使高中教育更具有针对性与系统性。多个学科的教师联手打造的跨学科高中物理教学,首先可以使各个学科之间知识相互渗透,不仅形式新颖、别开生面,而且能够扫除学科盲点,促进科学性与人文性的高度统一；其次,多学科之间的师资互补,有利于教师之间相互促进、共同成长；再次,多学科之间的深度融合,能够激励学生自主学习,开展综合化的项目学习,促进学生核心素养的提升。

4 共生理念下物理课堂跨学科教学的实践

我校承担了江苏省基础教育前瞻性教学改革实验项目——“共生理念下高中生跨学科素养培育”，笔者将地理、历史、艺术、生物、化学等学科与高中物理课程相互融合,力求改变过于强调学科本位、科目过于独立的课程结构,尝试开展跨学科整合教学的实践研究。

4.1 物理与地理学科的跨学科整合

在“气象观测”的教学中,笔者将物理与地理知识相结合,我们在观测温度、气压、湿度等气象观测量时,运用的器材和原理都与物理有关。因此,通过对物理与地理两科的教学内容进行统筹,形成学科合力,促进学生对知识的整体认知。

例如,温度表在地理研究中运用广泛,其原理就是物理上的“热胀冷缩”。笔者在介绍最高温度表时,运用物理原理进行分析与讨论。温度表可测定一定时间的最高温度,其构造是在温度计玻璃泡底部放置一根玻璃针,一直伸到毛细管口,使毛细管口变窄。当温度上升时,水银膨胀,压力增大,迫使水银挤过狭管上升；当温度下降时,因压力不足以使水银挤过狭管回到玻璃泡,水银柱就在狭管处断裂,于是水银柱的顶端就保持在这段时间内检测到的最高温度示数上。从物理角度进行解释,学生思路明晰,茅塞顿开。

高中物理课程目标是培养学生的终身发展能力、创新能力，跨学科整合教学有助于打破学科之间的壁垒,加强各学科之间的沟通与联系。教师要找到合适的切入点,使各学科知识的交叉过渡自然、流畅、严密,能够让学生将所学知识串联起来,从整体性的视角发现知识之间的联系,加强学生对知识的灵活迁移与运用,开阔学生的思维,发展学生的能力,提升学生的智慧。

4.2 物理与历史学科的跨学科整合

在“电场的探究”的教学中,在介绍电场时,笔者将物理与历史知识相结合,例如在介绍“场”的发展历程时,重点介绍法拉第是如何提出“场”这一概念的。这就使学生感受到物理与历史学科之间本身就是密切相关的,让学生自然而然地把物理学的发展放在整个科学史的大背景下来认识。

在19世纪上半叶,电磁学迅速发展,并且逐渐形成了两大派系。安培等人提出了“超距作用”的观点，法拉第于1837年提出“场”的概念,指出电和磁的周围都有“场”的存在,1838年他提出了力线的概念,形象地描述电场及解释电、磁现象,这是物理学理论上的一次重大突破。对此,爱因斯坦给予高度评价：“法拉第的一些观念……他们的伟大和大胆是难以估量的……借助于这些新的场概念,法拉第就成功地对他和他的先辈所发现的全部电磁现象,形成了一个定性的概念。”

在物理课上,文理交融的教学将物理与历史有机地整合起来,突出了不同学科知识的融会贯通。学生在高中物理课堂上,不仅能够学习物理知识,还能够学习科学家勇于质疑、不断探索的科学精神,有助于提高学生的科学素养和人文素养。

4.3 物理与艺术、生活的跨学科整合

在“物理、艺术与生活”的课堂教学中,笔者将物理与艺术、生活相结合,物理学本身体现了形式美、和谐美、对称美,物理学中有美育取之不尽的素材。同时,物理学也指向生活中真实情境的问题探索与解决,能够促进学生认知能力、信息提取与加工能力、问题解决能力的提高。

例如,乘坐一列高速运动的火车观察一座房子,狭义相对论的观点是：随着速度的增加,观察者可同时看到房子的正面、侧面，这就是空间的同时可观性。在立体主义画家毕加索的作品中,同时展现了人的多个侧面,毕加索画出了相对论。

再如,我们在玩3D游戏时有时会感到“头晕目眩”,这和使劲摇头后感到头晕、晕车等原因相似,这个例子就是物理与生物学的跨学科整合。身体感受运动是靠前庭系统的感知来实现的,前庭系统在身体里充当了“加速计”和“陀螺仪”的功能,当眼睛感受的画面和身体感受到的运动不协调时,身体就会给出应激反应。我们通过这种学科交叉,能够更好地理解实际生活中所蕴含的物理原理。

在高中物理教学中,共生理念下的跨学科整合教学能够引领学生进入广阔的学习空间,拓宽学生的视野,使学生能够突破单一学科的局限性,博采“众科之长”,用多学科的综合知识进行问题解决。物理与艺术、生活的碰撞能够激发出全新的火花,激发学生的兴趣,有助于学生用全新的观点来看问题,培育信息加工、逻辑推理、批判质疑等高阶思维能力。

4.4 物理与化学的跨学科整合

在高中的学习过程中,我们发现物理、化学、生物等学科间有许多知识是相互联系、相互融合的。如：物理和化学在电学、电化学、原子结构、核反应、热力学等方面的知识点是相互融合的。在“跨学科思维下的理化问题分析的不同点”的教学中,笔者与一位化学老师协作授课,将物理与化学相结合,通过问题引领的形式,和学生一起用跨学科思维来分析相关的问题。

例如,在回答“核裂变反应和一般的化学反应的不同点”的教学中,由物理老师与化学老师共同讲解两反应的区别,并讲解热传递介质——钠钾合金的物理性质与化学性质。这些知识是物理与化学知识的有机整合,在学科的结合点和交叉点上加以拓展,能使学生对同一问题从不同视角加以研究,多角度、多层面地思考、分析,能够促进学科知识之间正迁移的发生,促进学生发散性思维与融合性思维的有效发展。

物理学与各科之间的联系不胜枚举,这些联系可以作为物理教学中学科渗透的切入点,加强学科的融合性,超越“学科本位”的意识。从教学方式看,我校的跨学科课堂已经从“单科作战”向“多科共力”转变,站在“全力”“全融通”的高度组织学科教学。各学科教师本着“求同存异”的方针,更多地挖掘学科教学活动中的共性,培养学生从多学科视角来考察与研究共同的、相关的问题,在问题解决中形成多元、独特的视角,完善知识体系。

5 结语

《普通高中物理课程标准(2017年版)》明确指出：高中物理课程要帮助学生从物理学的视角认识自然,引导学生经历科学探究过程,体会科学研究方法,养成科学思维习惯,增强创新意识和实践能力,引领学生认识科学的本质。从教育理念来看,共生理念下的跨学科教学要求课堂教学实现“深度革命”,逐步从“学科教学”向“学科教育”转变,能够站在“全人”“全学科”的高度组织学科教学。共生理念下的跨学科整合教学,通过整合不同学科的知识和能力,共同指向真实情境中的问题解决,培养学生学科融通能力,形成科学精神、人文情怀等。只有这样,我们的教育才能培养出“完整的人”,这也是社会发展的迫切需求。