浅谈初中物理跨学科实践教学*

杨 冬

(海安市紫石中学 江苏 南通 226600)

义务教育物理课程将“面向全体学生,培养学生核心素养”作为重要的课程理念.物理课程要培养的核心素养,主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任.跨学科实践教学不仅能推动教学方式和育人方式的变革,更能在真实的问题情境中落实核心素养的培养.因此,《义务教育物理课程标准(2022 年版)》(以下简称新课标)提出义务教育物理课程内容由“物质”“运动和相互作用”“能量”“实验探究”“跨学科实践”5个一级主题构成.

本文紧密结合核心素养,从“跨学科实践”内涵、实施、影响等角度提出思考.

1 跨学科实践的内涵

新课标中指出,“跨学科实践”包含“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.该主题强调“跨学科性”和“实践性”,跨学科是指既要立足于物理课程内容,又要跨出物理学科研究范畴,实践是指将学习内容拓展到日常生活、工程实践和社会发展等方面并设计实践方案进行解决.也就是说,该主题是以发展初中物理核心素养为终极目标,立足物理学科知识把现实生活中需要解决的真实问题转化为教学中可进行的实践课程,学生围绕实践课程运用物理和其他相近学科知识进行考察、调查、探究、应用等多样化实践活动,并取得相应的成果.同时,该主题的设计也能更好地引导学生“格致物理”,促进学生“知行合一”,进而做到“学以致用”.因而,跨学科实践教学是学习方式的变革,更是教的方式的变革,对教学目标、内容、方法提出了更高的要求.

1.1 在教学目标上的要求

物理学科的跨学科实践教学以落实核心素养培养为导向,例如,在新课标中列举跨学科实践教学案例“人体中的杠杆”,该案例教学目标:通过人在活动或劳动中的体验等建立杠杆的概念;探究并了解杠杆的工作原理;了解人体结构,形成从物理学和生物学视角认识周围事物的意识;尝试综合运用多学科知识解释生活现象[1].

显然,建立杠杆概念促进学生物理观念的形成,建构杠杆的模型提升了学生的科学思维,探究杠杆原理让学生经历了科学探究的过程,了解人体结构……生活现象旨在发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手操作的实践能力[2],有机渗透科学态度与责任.

1.2 在教学内容上的要求

跨学科实践既不是各学科知识的简单拼凑,不是发生在学科边缘,也不是学科知识拓展的教学活动,而是应以物理学科知识为主体,以具有联系实际价值的节点性知识为基点,辅以其他学科知识,要求学生综合运用物理和其他学科知识来解决真实情境中的问题,对学生的核心素养提出更高的要求.例如在制作一台小型风力发电机中,教学中以发电机工作原理——电磁感应现象为知识载体,综合运用物理、数学、地理、劳动、美术等学科知识创造地完成实践活动.这也要求完成物理跨学科实践教学应以物理教师为主,同时邀请其他学科教师共同参与.

1.3 在教学方法上的要求

跨学科实践教学是一种目的性很强的探究过程,以真实问题解决的需要分解为若干个驱动性任务.

例如,在以“设计和制作风力测定仪”为主题开展跨学科实践教学中,教师可以设计下面几个驱动性任务.

(1)设计的装置应具备哪些功能?如何达到?

(2)画出工作原理图.

(3)该装置的安全保护措施有哪些?为什么这些措施能起到保护作用?

(4)变阻器选择的什么材料制作的?

(5)你怎样确定各电器元件的规格?

(6)相互交流,提出改进方案……

教师只是教学活动的策划者、组织者,保证了活动循序渐进开展,而学生应独立思考、自主实践、大胆设计、勇于创新,真正实现“做中学”“用中学”,在自主活动中提升应用知识解决问题的能力,养成良好的科学态度[3].

2 跨学科实践的实施

新课标指出,跨学科实践教学相对于单一学科教学,更具有综合性、开放性,在实施过程中不能只关注本学科知识、能力水平,也应关注相关学科知识了解程度,所以,跨学科实践主题应与其他主题教学一体化设计,使之成为物理课程的有机组成部分.为此,笔者从情境创设、教学策略、学科融合等角度做了如下思考,以期给老师们的教学实践带来启示.

2.1 情境创设:关注跨学科覆盖面同时体现时代性

在跨学科实践教学中,一般先进行以日常生活中常见现象为主的主题.这类主题涉及到的素材广泛,从日常生活中燃气烧水、树荫下的光斑、用电安全等问题,到较为常见的空气质量状况问题以及践行低碳生活等,这些素材有利于学生感悟日常生活中的物理问题,培养学生发现问题和提出问题的能力,真正践行“从生活走向物理 从物理走向生活”的课程理念.

在此基础上逐渐过渡到有助于提升科学思维的实践主题,比如我国古人使用的绞车、载入世界吉尼斯记录的南京长江大桥,这些工程实践问题不仅有助于培养学生模型建构、科学推理论证、质疑创新的能力,还让学生感受了中国传统文化,增强了民族自豪感和民族自信.

同时,跨学科实践要紧跟社会发展的热点事件,如“两弹一星”、航天科技和高速铁路可增强学生科技强国的责任感和使命感.再如,结合碳达峰和碳中和开展节能小屋的设计制作,有利于培养学生科学探究能力,增强学生节能环保意识.

2.2 教学策略:注重跨学科规范同时鼓励创新性

首先,在“双减”背景下跨学科实践教学要遵循减负增效的原则,这就要求在平时教学中将该主题和其他主题一体化设计,处理好所学知识应用与新知识建构的关系,如以“新材料特点及应用”开展的跨学科实践教学可以与物质主题教学同步进行.

其次,跨学科实践教学旨在培养学生“像科学家一样思考问题,像工程师一样解决问题”,也就是既要培养科学思维,又要提升科学探究能力.从某种意义说,跨学科实践就是一种探究活动,现以新课标中“人体中的杠杆”为例进行说明,如表1所示.

表1 “人体中的杠杆”教学案例说明

从以上教学过程不难看出跨学科实践活动在科学探究的基础上,鼓励学生根据自身情况对日常生活中的杠杆素材进行再研究,同时引导学生注重活动总结,以设计作品、制作模型、撰写报告等多种形式呈现成果.学生在对学习成果进行物化的过程中往往会提出新颖见解,培养了创新思维和创新能力.

2.3 学科融合:寻找跨学科的深度兼顾递进性

在社会发展日益综合化的背景下,要培养出适应社会需要的复合型人才,就必须培养学生从多个角度去思考和实践.因此,在跨学科实践教学中对不同学科的概念系统和思维方法进行深度融合显得尤为重要.如,利用与物理、化学、生物均有关联的“物质与能量”这一跨学科概念,来进行“设计宇航服”为主题跨学科实践活动,将物质的性质与应用、大气压、热传递、物质的化学变化、人体结构与健康等不同学科的知识进行深度融合,培养学生综合运用跨学科知识的能力,提升科学思维、探究能力.在条件允许的情况下,可以运用现代技术(如传感器、无线通信、大数据、3D打印等)进行设计研究.

当然,跨学科实践教学主题确定还应关注学生的认知水平,注意主题递进性.如,对于与电学相关的主题教学,新授课阶段,应以“楼道灯”为主题进行教学,让学生调查日常电路的连接情况,感悟工程实践的精巧和蕴含的智慧;复习课阶段,应以“设计和制作模拟调光灯”为主题的实践活动,让学生动手实践、写出报告并交流.

3 跨学科实践教学的影响

3.1 学生层面

物理跨学科实践教学是学生在真实问题的多学科情境中探索和实践,相比之下传统的物理学习是把学生需掌握的物理知识从具体情境中提取出来,使大量题目机械重复地训练成为学习常态.这使得学生学习物理知识的同时被人为地去除了一些复杂、真实的情境,学习过程变得枯燥.这样虽然能使学生尽快掌握知识要点,但不利于学生全面了解物理知识与现实生活的联系,探究物理概念、规律的本质和核心素养的培养.因此,跨学科实践的实施能弥补传统教学中的不足.同时,跨学科实践教学将问题置于真实情境中,既有知识运用,也有知识建构,既有实际问题的探究,也有现实产品的制作,这与学生将来走向社会需要解决的问题类似,这对于学生学习物理热情的激发、学习动机的增强、学习态度的提升均有良好的效果.当然,在教学过程中,少数学生因缺少专注度、学习力和进取精神等半途而废,这都是我们教师需要思考和解决的.

3.2 教师层面

跨学科实践教学要落地生根,关键还是教师.首先,教师要改变以知识传授为唯一目的的教学观念,摒弃“唯分数”“唯升学”的教学理念,认真研究、深刻领会物理学科的课程价值,将学生核心素养落实在教学活动和评价的各个环节中.其次,在教学观念转变的过程中,教师既要跨学段了解物理课程知识、研究物理课程标准,又要尽量学习、研究其他学科知识,可通过跨学科、跨学段交流提升跨学科教学能力和实践能力,甚至可以线上线下与工程实践领域中真正的专家互动,理解他们解决问题的思维方式,比较专家思维和自己思考问题的方式.再次,由于跨学科实践与传统教学的差异,教师需要“跳”出本学科的熟知框架去思考,花费大量的时间和精力去尝试新的教学模式,这样才能达到事半功倍的效果.总之,教师在跨学科实践教学中,要不断更新理念、学习尝试,体验运用学科思维解决真实世界中复杂问题的经历,既有成就,也有困惑.

跨学科实践教学还会受到学校的现实情境制约[4],目前,正处于城镇化建设加速期,部分地区的城镇学校呈现出班级多、学生多但学校场所严重短缺的现象等,这就要求教学管理者要结合本地(校)实际情况和各学科跨学科实践主题内容等因素进行全盘考虑、整体谋划,从而使得跨学科实践教学有序推进.