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初中物理“跨学科实践”:是何,为何,如何 ——基于中国知网源刊研究的回顾

初中物理“跨学科实践”:是何,为何,如何 ——基于中国知网源刊研究的回顾

跨学科主题学习作为2022 年版新课程的亮点,被纳入2022 年版义务教育物理课程标准,并命名为“跨学科实践”。作为一级主题,“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”三个二级主题。“跨学科实践”的设计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,同时培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。“跨学科实践”内容兼具跨学科性和实践性,与日常生活、工程实践及社会热点密切相关。《义务教育课程方案(2022 年版)》明确要求,跨学科主题学习时间不少于总课时的10%,足见“跨学科实践”的重要性。

在中国知网以“初中物理跨学科实践”为关键词检索近三年发表的论文,共获240篇,其中核心期刊论文26篇,CSSCI 期刊论文2篇,硕士论文39篇,会议论文6 篇。相关研究人员从理论与实践两个层面对初中物理“跨学科实践”进行了深入研究。

在日常教学交流中,部分教师对课程标准中的“跨学科实践”存在理解偏差,误将其视为各学科简单组合的“学科拼盘”,追求内容、手段及策略的数量累积。对此,学界已开展深入研究,旨在引导初中物理教师正确且科学地把握跨学科实践的本质。

初中物理跨学科实践是基于学生物理学习的需求,立足物理学科视角,以某一个议题、任务为主题,融合并运用其他学科的知识与方法,开展综合实践学习的一种方式。

初中物理跨学科实践应体现综合性、实践性、生成性和发展性,旨在激发学生的求知欲和学习热情,鼓励学生学以致用,以培养学生良好的学习、思考和实践习惯。同时,强化学生的问题意识、证据意识、成果意识和团队意识,全面提升学生的综合素质。

实施初中物理跨学科实践,能紧密结合物理教学内容,以物理知识作为跨学科融合的基点,通过设计任务、议题、项目等,引导学生探究物理学与日常生活、工程实践、社会发展的紧密联系,从而培养学生的物理核心素养,促进学生全面发展。

1.初中物理跨学科实践的实施

初中物理跨学科实践方案是实施初中物理跨学科实践的基石。陈海涛指出,在实施初中物理跨学科实践时,教师应综合考虑校情、学情、经济能力、安全性等因素,制订丰富多样的方案,融合调查、制作、探究、社会实践等多种活动形式,且难度要适中,让学生既感到有挑战又有所收获。对于研究问题,则可让学生自行选择。

在实施初中物理跨学科实践时,教师首先应依据跨学科实践的功能定位,紧扣课程标准中的关键词,如发展、运用、分析和解决、实践、态度、责任、创新等,明确相关背景并合理选题;其次,利用流程图或思维导图构建方案的实施框架,直观展现并拓宽思路;然后,结合学校实际和学生特点,灵活调整方案内容,以满足不同需求;最后,适时介入指导,给予积极评价与激励,使学生在支持下充满信心地获得预期的物化成果。

2.初中物理跨学科实践的评价

初中物理跨学科实践具有实践性、开放性、综合性、生成性和发展性等特点,因此建立多样化、多维度、多功能的评价体系至关重要。此体系需遵循全面性、个性化、发展性及多元化原则,融合学生自评、同伴互评和教师评价,既注重物理及其他学科知识的应用和学科素养的培育,又致力于激励和引导学生深度参与实践活动。

许瀚匀、姚建欣和李春密吸收借鉴EQuIP 量规的部分指标,构建了以素养为导向、学生发展为核心的跨学科实践教学评价标准。此标准涵盖“指向核心素养的设计”“基于课程标准的教学支持”和“监控学生学习”三大类别,从实践设计、教学实施和学生学习评估三个维度全面评估了跨学科实践教学的质量。

张金星指出,既要对学生进行学业评价,也要对教师进行教学评价。学生的学业评价可以实施主题评价和综合考查。主题评价是以每个实践主题为单位,以学生在实践活动中的真实表现为依据,坚持质性评价为主,采取自我评价和他人评价的方式,以学生的体验与收获感悟为重点的综合评价。

采用多维度、多视角、多方式的评价标准对教师的课堂教学进行评价,旨在规范教师教学行为,调动其教学积极性以及激发其教学创新性,充分发挥教师的主导作用,从而提高课堂教学质量,促进教师专业成长。

3.初中物理跨学科实践的路径

母小勇提出,中学物理课程应通过探究型跨学科实践、应用型跨学科实践和升华型跨学科实践,促进学生核心素养的发展。探究型跨学科实践聚焦物理学探究,通过观察、动手制作及科学推理,将跨学科元素融入学习,使学生在“重现”探究的过程中理解概念、建立规律和建构模型,进而培养学生的科学思维与科学探究能力。应用型跨学科实践侧重物理学知识的实际应用,组织学生进行观察、调查、设计、加工、制作与实验,以增强学生的知识应用能力、问题分析与解决能力及动手操作能力。升华型跨学科实践以培养学生的科学本质观、价值观及社会责任感为目的,结合社会热点、古今科技成就,通过考察调研、实证分析、辩证交流和宣讲,促进学生更新理念、升华思想,并自觉规范科研行为,增强科技强国责任感与使命感。

1.通过“项目化学习”开展跨学科实践活动

项目化学习是一种综合性教学活动,它强调真实情境,注重培养学生的实践操作能力和团结合作能力,具有主题明确、情境真实、内容综合、方式多样、团队协作等特点,充分体现了以学生为中心的教育理念。以物理学科为核心,采用项目化学习方式开展跨学科实践活动,旨在培养学生运用跨学科知识分析和解决问题的能力。

张小海和李玉芳通过“制作‘八音盒’”这一项目化学习,引导学生将声现象知识应用于生活与音乐,实现了物理和音乐学科的融合,这样不仅加深了学生对声知识的理解,还培养了他们运用物理知识解决实际问题的能力,提升了他们的思维水平。

2.通过“做中学、用中学、创中学”开展跨学科实践活动

《义务教育课程方案(2022 年版)》明确提出“强化学科实践。注重‘做中学’,引导学生参与科学探究活动,经历发现问题、解决问题、建构知识、运用知识的过程,体会学科思想方法”。

朱文军认为,“做”“用”“创”是物理教学的三大活动,能促使学生自主探究和应用物理规律,进而提升学生的动作技能和探究能力。他以“探究凸透镜成像”为例,展示了如何在教学中有效开展“做中学、用中学、创中学”的跨学科实践活动。学生通过数据分析、推理论证得出结论,实现了“做中学”;教师创设真实情境,引导学生应用规律,实现了“用中学”;通过设置实验方法讨论、运用数形结合思想分析凸透镜成像规律以及物距、像距、焦距的关系,促进了“创中学”。这一系列逻辑紧密的活动,通过“做”“用”“创”,激活了学生的知识储备,使知识更好地融入学生的认知体系,并使学生在解决问题的过程中培养物理核心素养。

3.利用“双驱动”模式开展跨学科实践活动

“双驱动”模式是一种以问题解决为活动驱动和以问题链为思维驱动的教学模式,旨在培养学生的跨学科知识运用能力、分析和解决问题的综合能力及动手操作的实践能力。张蓉和姜垚伶以“室内植物展台的设计与制作”为例,实践了该模式,并重点阐述了“设计思路”与“教学设计”。具体实施中,活动驱动分为四个阶段:呈现问题情境、明确问题目标与条件、填补空隙、进行检查与科学论证;思维驱动则通过设置递进式问题链,促进知识跨学科迁移与整合,进而提升学生的技术素养、工程素养和动手操作能力。

1.指向创新素养培育的初中物理跨学科实践

创新素养是新时代每个公民都应具备的正确价值观念、必备品格和关键能力,它包括创新人格、创新思维和创新实践三方面的素养。其中,创新人格是创新思维的基础,创新思维是创新实践的基础,而创新实践又是创新人格和创新思维在特定情境下的外在表现,三者之间互相促进、互为体现、密不可分。具体而言,创新人格关注情感因素,解决学生“愿不愿”的问题;创新思维聚焦内在的思维过程与方法,解决学生“能不能”的问题;创新实践强调外在行为投入,旨在产生新颖有价值的成果,解决学生“做不做”的问题。

初中物理跨学科实践为学生搭建了培养创新人格、发展创新思维和提升创新实践能力的重要平台。

徐颖和魏慎莹以“柳哨声声”教学为例,建构了旨在培育学生创新素养的跨学科教学流程:提炼主题—精准目标—精心准备—亲历实践—多维评价。此教学流程的特色在于主题精炼、目标明确、实践真实、评价科学,有效促进了学生创新素养的培育和提升。

2.基于STEM理念开展初中物理跨学科实践

STEM 涉及科学、技术、工程和数学四大领域,其理念源于生活,更源于科学,提倡在各学科之间、各领域之间找到融合点,聚合成有机的整体,实现应用多学科知识解决生活、生产中的实际问题,这与“跨学科实践”理念不谋而合。

李翔以“光阴的故事——自制赤道式日晷”为例,探索了基于STEM 理念的跨学科融合教学的新途径。他通过创设情境,以“物理+历史”明确问题,利用“物理+地理”分解任务,借助“物理+数学”创新方法,通过“物理+工程”实现成果物化,并采用“物理+艺术”策略进行成果验收。整个实践活动围绕“物理+”模式,有机融合历史、地理、数学、工程、艺术等学科,激发学生的学习动机,打破时空限制,赋予活动高度开放性和自由度,有效提升了学生的理解应用能力、知识迁移能力、模型建构能力以及空间想象能力。

丁向阳和蔡丁澄深入探讨“物理学与工程实践”,构建了“周准备—课制作”的单元化跨学科实践教学模式,此模式可精炼为4 个核心环节:提出问题,生成任务—分解任务,学习前置—课堂制作,合作分享—反思总结,物化成果。

设计初中物理跨学科实践作业,旨在落实义务教育物理课程标准及教育教学改革的要求,积极响应“双减”政策。初中物理跨学科实践作业具有综合性、实践性、长期性、协作性及成果实体化的特点。

张春国、夏波和阮享彬以“制作模型——展翅高飞”为例,阐述了跨学科实践作业的设计与实施,提出了“精选素材,确定主题”“设计问题,科学引导”“展示交流,分层评价”三个设计策略。每个策略环节均包含材料素材、问题驱动、引导解决、设计意图四个方面。其中,“引导解决”环节通过将学生难以独立完成的问题拆解为小任务,设置台阶、搭好“脚手架”,科学指导学生逐步完成任务,以保持学生的学习热情,使学生最终实现作业目标。

吴菁华以“声现象”为例,探索了初中物理跨学科实践单元长作业的设计方法,并提出了“目标→内容→评价”的作业设计模式。他强调,单元长作业的目标应设定得具体、可行。“具体”指作业目标详细明确,“可行”指作业目标可以实现。教师可采用自评、互评和师评等方式对学生的作业完成情况进行评估。科学且恰当的跨学科实践作业可以实现“五育”并举,为学生的全面发展提供有力支持。

根据反馈,2024 年秋季学期起,初中各学科起始年级将使用新教材。在义务教育“六三”学制中,八年级将使用新教材,而九年级则继续使用旧教材。新教材特设“跨学科实践”章节,教师应积极适应变化,避免怀旧情绪,大力推进跨学科实践教学。九年级教师须在课程标准的引领下,细致梳理教学内容,探索如何在日常教学中融入跨学科实践,以有效培养学生的实践能力和创新精神。

跨学科实践应结合学校实际,综合考虑学情、硬件设施、家庭支持及地方经济状况;遵循“低成本、高效益,小投入、大产出”的原则,选取与日常生活及本土工农业密切相关的内容开展实践活动;组织学生全员、全程深度参与,确保跨学科实践成果直观可见,引导学生关注生活、体验生活,并关心工农业发展,从而有效培养学生的实践能力、思维能力和核心素养。

基于“作业即学习活动”的理念,作业设计应注重综合性、情境性、真实性和实践性。初中物理跨学科作业应以物理学科为核心,融合其他学科的知识、方法和技能,引导学生综合解决问题。设计高质量的跨学科实践作业,特别是大单元或跨单元作业时,须确保安全,并帮助学生在实际应用中巩固知识、生成新知识,同时培养学生的新技能和高阶思维能力。

“跨学科实践”作为义务教育物理课程标准的一级主题,必将被纳入省级统一命题的新中考范围。因此,深入研究跨学科实践中考试题势在必行。教师可从情境设计、文字表达、能力层级、问题开放性和思维创新性等多个维度入手,确保将考试的立德树人和学科育人目标落实到课堂教学中,实现教考衔接,充分发挥考试的引导作用,为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人奠定坚实的基础。

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[10] 张蓉,姜垚伶“.双驱动”式初中物理跨学科实践初探:以“室内植物展台的设计与制作”为例[J].物理之友,2023(7):20-22.

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[13] 丁向阳,蔡丁澄.初论系统构建初中物理跨学科实践教学[J].物理教师,2023(10):42-45.

[14] 张春国,夏波,阮亨彬.初中物理跨学科实践作业设计的探索[J].物理教学,2023(11):32-34.

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