物理“跨学科实践”的内涵特征与教学建议

《义务教育物理课程标准（2022年版）》解读文章系列

【专家介绍】

杜明荣（１９６９－），女，教育学博士，河南大学教授、物理教育专业硕士点牵头人，河南省基础教育教学指导委员会物理教学指导专委会副主任委员，教育部高校大学物理课程教学指导委员会中南地区委员会副秘书长，国家义务教育物理课程标准研制组核心成员，主要研究方向为物理课程教学与评价。曾获全国第四届教育硕士优秀教师，国家教学成果奖获得者等荣誉。

摘   要：《义务教育物理课程标准（２０２２年版）》将“跨学科实践”作为一级主题纳入了义务教育物理课程结构之中。“跨学科实践”既是物理课程内容的重要组成部分，同时又是物理课程学习的重要方式，如何做好“跨学科实践”教学，是我们必须研究的课题。文章分析了“跨学科实践”主题的内涵、特征及其育人价值，同时探索了“跨学科实践”主题实施过程中的一些具体问题，为深入理解和有效落实“跨学科实践”的育人目标提供有益的参考。

关键词：跨学科实践；义务教育；物理课程

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（202３）１-0001-4

２０２２年版义务教育课程方案明确提出了“加强课程综合，注重关联”的基本原则，同时，原则上要求各门课程用不少于１０％的课时设计跨学科主题学习［１］。为体现课程方案的这一原则要求，２０２２年版义务教育物理课程标准，以主题为线索构建课程结构，将“跨学科实践”作为五个一级主题之一纳入了义务教育物理课程结构之中。如何准确理解“跨学科实践”主题的内涵及育人价值，以及在教学实践中如何有效实施“跨学科实践”主题学习，强化物理课程的协同育人功能，是我们必须要探讨的课题。

１    “跨学科实践”的内涵

１．１    内涵辨析

“跨学科实践”既是物理课程内容的重要组成部分，同时又是物理课程学习的重要方式。从课程内容的角度看，“跨学科实践”是义务教育物理课程内容的五个一级主题之一，学习内容与日常生活、工程实践及社会发展等方面的物理学内容密切相关。从课程学习方式的角度看，“跨学科实践”主题学习活动具有明显的实践性特点，是把物理学中具有联系实际价值的节点性知识作为突破口，综合组织设计教学内容，优化教学过程，引导学生在真实问题解决的过程中建构物理概念、获得物理规律、发展核心素养。

这里的“跨学科实践”主题学习活动与义务教育课程体系中的“综合实践活动”是两个不同的概念。物理“跨学科实践”是物理课程的学习内容与学习方式，“综合实践活动”在义务教育课程类别与科目设置列表中是独立的一门课程。二者在学习内容上有交叉，在学习方式上也有相似之处，但在课程性质上完全不同。“跨学科实践”与“综合实践活动”是相对独立的，不能用“综合实践活动”代替“跨学科实践”主题学习活动。

１．２    育人价值

义务教育物理课程“跨学科实践”主题内容的设计旨在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［２］。物理学科所涉及的理论知识与实践方法都有较强的综合性，在开展跨学科主题学习中有着独特的优势。以物理概念、规律、原理为载体，联系“日常生活”“工程实践”“社会发展”的“跨学科实践”主题学习，可以有效培养学生跨学科应用知识解决实际问题的综合能力，是发展学生核心素养的主要途径，集中体现了跨学科实践在学科育人方面的重要价值。

以立德树人为导向的教育，要求在全面发展的基础上高度关注和加强学生的社会责任感、创新精神和实践能力的培养［３］。物理“跨学科实践”以实践为导向，重视学生通过实践活动，建构物理概念，形成物理规律，并在概念规律等知识的应用过程中，提升科学探究能力和思维品质，塑造正确的价值观。学生在跨学科主题学习的过程中，理论联系实际，在现实问题的解决过程中获得主观感受和过程体验，这些体验、能力与观念超越学科界限而存在，对于学生终身发展具有积极意义，“跨学科实践”以此实现学科壁垒的突破，培养适应未来社会的时代新人。

２    “跨学科实践”的特征

结合物理课程本身的特点和义务教育阶段的育人要求，本文从实践性、跨学科性以及学科性三个方面分析“跨学科实践”的主要特征。

２．１    实践性特征

实践性特征是“跨学科实践”的首要特征。实践是学科育人的重要途径，“跨学科实践”是以学生为主体、基于真实问题解决的实践活动。因此，学生可以在跨学科应用知识分析和解决实际问题的过程中，自然提高动手操作的实践能力。“跨学科实践”是一个开放的实践过程，强调学生亲身经历和动手实践。实践活动的形式丰富多彩、不拘一格，可以是物理课程学习中常用的“科学探究”，也可以是其他综合实践活动中常用的“设计制作”“现场调查”等不同的活动形式。

《义务教育课程方案（2022年版）》指出，义务教育要“使学生有理想、有本领、有担当，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”［1］。为落实这一目标，课程方案同时提出了“变革育人方式，突出实践”的基本原则［1］。《义务教育物理课程标准（2022年版）》在此基础之上进一步明确指出，义务教育物理课程要注重时代性，加强与生产生活、社会发展及科技进步的联系，注重“知行合一、学以致用”，体现物理课程的基础性、实践性等特点［2］。可见，新的课程理念强调必备品格和关键能力的培养，注重运用知识技能解决现实课题所必需的思考力、判断力、表达力以及人格品性的提升［４］。要转变育人方式，培养关键能力，“实践”是必然路径，将“实践”纳入物理课程结构之中是发展学生核心素养的必然选择。

２．２    跨学科性特征

“跨学科实践”是基于真实问题解决的实践，而真实问题往往并非是单一学科知识能够解决的问题，因此“跨学科”是解决实际问题的必然途径。“跨学科实践”的跨学科性特征反映了实际问题的复杂性和知识的关联性，各学科知识之间是相互联系的，而非孤立存在的，各学科知识围绕真实问题解决而相互融通。

虽然“跨学科实践”在义务教育物理课程中是一个新的主题，但跨学科教育的理念由来已久，其中影响力较大的是ＳＴＥＭ教育理念。ＳＴＥＭ教育强调科学、技术、工程、数学等学科的整合，往往通过在真实情境中解决实际问题来实现学科融合。“跨学科实践”主题学习中的“学科”类别界定与之类似，但“跨学科实践”的“学科”又远远超越了ＳＴＥＭ强调的四门学科。只要能帮助学生解决问题、实现素养发展，各门学科都可以在“跨学科实践”教学之中完美融合。

２．３    学科性特征

物理课程的“跨学科实践”首先应立足于物理课程，指向物理课程核心素养的发展。这里的“跨学科”，主要是“跨出”本学科知识的视野，把物理课程的知识跟日常生活、工程技术、社会发展等主题结合起来，综合分析和具体解决真实的问题。显然，这一结合是以物理学科为支点的多学科融合，具有明显的物理学科特征。

物理课程的“跨学科实践”是以物理课程为起点的循序渐进的实践过程，需要把物理概念、物理规律和物理方法应用于实践活动的主要过程之中，因而是立足于物理学科的。物理“跨学科实践”活动中会涉及到大量的实际问题，我们应引导学生立足物理课程，用物理学的视角审视分析问题，用物理学的思想方法解决问题；并在实际问题解决的过程中，跨越单一学科领域的束缚，综合应用多学科知识解决问题，在发展物理课程核心素养的同时，全面发展学生的综合素养。

除以上主要特征外，物理“跨学科实践”活动还具有学生合作探究的协作性、活动情境的真实性等跨学科学习的一般特征。

３    “跨学科实践”的教学建议

物理学科的“跨学科实践”教学，要紧密结合物理课程内容，体现跨学科性和实践性，引导学生从物理学的视角分析问题和解决问题，在跨学科综合应用知识解决实际问题的过程中，提升核心素养。为了更好地实施“跨学科实践”教学，本文从以下几个方面提出教学建议：

３．１    恰当选择实践课题

从实践性、跨学科性等特点出发，选择合适的物理“跨学科实践”课题。课标建议我们结合当地特点，围绕现实生活和社会发展的热点问题，从多学科的角度观察、思考和分析问题，挖掘、选取有教育意义的素材，将其改造成“跨学科实践”的问题或任务。现实世界不是按学校课程中的学科划分的，基于真实情境的问题解决往往需要多学科的知识与方法。因此，“跨学科实践”应该以问题解决为中心自然整合问题解决所必要的多学科知识与方法。“跨学科实践”应当避免无意义的“拼盘式”学科整合，即为了跨学科而跨学科，而不考虑该学科是否在问题解决或项目完成中起到实际作用，进而导致实践活动呈现出割裂状态。

“跨学科实践”的主题选择，可以从单元的角度考虑，将“跨学科实践”融入单元教学中，以真实问题为主线，串联单元中的各个知识点，将概念、规律学习与实践有机结合。例如，依据课标“跨学科实践”主题内容要求中的“５．１．2能运用所学知识分析日常生活中的安全问题，提出解决方案，践行安全与健康生活”，可以设计诸如“生活中如何安全用电”的实践活动，这一活动对应“电流和电路”“电压、电阻”“欧姆定律”“电功率”“生活用电”等多个章节的内容，这些章节存在实质性的联系，可以通过“生活中如何安全用电”这一实践活动有机整合。

“跨学科实践”主题的选择，也可以从多学科协调的角度考虑，充分利用各学科课程在特定问题领域的交叉，协调各学科教学安排为基于真实情境的问题解决提供合力，发挥学校教学独有的优势。例如，依据课标“跨学科实践”主题中的“５．３．１结合实例，尝试分析能源的开发与利用对社会发展的影响”和在化学学科中与能源相关的“跨学科实践”主题“化学与可持续发展”有很大程度的交叉，但又是从各自学科的视角去探究相关问题的实践。教师可以开展合作，使这两个“跨学科实践”主题的选择有机融合，鼓励学生综合运用物理和化学知识与思维方式，在提高实践活动效率的同时，思考学科间的逻辑联系，更好地帮助学生从整体的角度去认识、理解科学的本质。

“跨学科实践”是物理课程内容的有机组成部分，而不是独立于物理课程内容之外的附加内容。“跨学科实践”的设计，既可以是以往所学知识的综合应用，也可以是新知识的学习与建构，可同时关注学生对物理概念的建立或深化以及对其他概念的综合了解。“跨学科实践”主题的教学既可以独立完成，也可以穿插在其他主题中进行，整体上宜与其他主题教学一体化设计。总之，跨学科实践活动应该为学生创设在现实生活中研究、解决问题的真实情境，并基于真实情境的学习实践活动，建构新知识，巩固应用已学知识，使“跨学科实践”真正成为物理课程的有机组成部分。

３．２    合理制订活动方案

关于实践方案的制订，我们可以根据课标建议，以问题的解决过程为线索来制订方案，使活动方案有一个明确清晰的线索，这个线索就是整个实践活动需要探究和解决的问题，所有活动都应该围绕这个线索进行组织，目的都是为了加深学生对这一问题的理解和探究。我们可以围绕主题线索将“跨学科实践”的课题分解为若干驱动性任务，在完成这些任务的过程中，驱动学生的观察、实验、设计、制作、调查等实践行为，从而通过制订方案，将“跨学科实践”的驱动性任务转化为可操作的实施步骤。从方案设计的操作层面上，我们可以参考项目式学习与问题式学习的设计理念，引导学生在解决真实问题的过程中，提升沟通合作、批判创新的高阶认知能力。

在活动方案的设计中，为了使实践活动能够顺利进行，我们可以设计一系列的“驱动问题”和“支架”。“驱动问题”是推进活动的关键，问题应该有一定的结构，围绕着核心问题逐步深入，从表面现象直至内在原理，助力学生思考层次的上升，使“跨学科实践”成为科学探究特征的实践活动；“支架”为帮助学生克服实践过程中可能遇到的较大困难而设，教师应熟悉实践过程，对其中的障碍进行预测，以便更好地指导学生解决问题。我们还可以将一个综合性比较强的实践活动进行分解设计，例如，将活动主题“生活中如何安全用电”分解，根据实际设计诸如“调查身边用电器的额定电流、电压”“计算教室电路可承受的最大功率”等一系列子活动，借助子活动推进实践主题的顺利开展。