论“跨”与“源”的相互作用

摘   要：针对《义务教育物理课程标准（2022年版）》提出的“跨学科实践”主题，尝试从物理核心素养达成度、科学思想达成度和实践能力养成的达成度三个维度提出相应的跨学科实践评价体系，从中阐述跨学科实践中“跨”与“源”的相互作用。

关键词：跨学科实践；物理核心素养；科学思想；实践能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2023）11-0010-3

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称“课程标准”）提出物理课程的内容主题，由“物质”“运动和相互作用”“能量”“实验探究”“跨学科实践”五个一级主题构成。其中，新增的“跨学科实践”主题强调物理学与日常生活、工程实践、社会发展等的跨学科联系［１］，第一次从课程标准的高度体现物理学的实践性与综合性。

解读课程标准我们不难看出，“跨学科实践”进一步强调物理教学中实践活动内容的综合性、实践形式的多样性以及实践素材突出我国古今科技发展成果的重要性。这里表现出的形式与内容，均体现“跨”学科性质，即跨越物理学科研究的物质结构、相互作用和运动规律，重点研究物理学与日常生活、工程实践和社会发展的联系。从理论上讲，此“跨”非“脱离”，而是从“物理”学科的此岸，延伸到“非物理学科”的彼岸，展现物理学科的功能“魅力”，从而解决实际问题，同时吸纳“非物理学科”的精华，让物理学科枝繁叶茂、蓬勃发展。因此，本文认为，此“跨”，仍要立足于物理课程内容，不能离开它的“源”，即物理核心概念。相应地，作为评判“跨学科实践”教学实施效果的评价体系，需要围绕物理核心素养和实践能力等方面开展评价。

1    物理核心素养达成度的评价

课程标准提出的评价目的是诊断学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面的状况，此为“源”，目的是为改进学生的“学”和教师的“教”提供依据。同时，在课程标准“跨学科实践”的学业要求中，紧紧围绕核心素养提出了若干具体要求，是“跨学科实践”的顶层设计，为一线教师进行“跨学科实践”教学指明了方向。例如，“人体中的杠杆”，如表1所示。

因此，评价物理核心素养的达成度的一般方法是：围绕核心素养的“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”等方面考量学生提出问题的能力、收集与处理信息的能力、解决实际问题的能力、团队合作能力等方面，核心素养从抽象到具体的转变。

2    科学思想养成的达成度的评价

对于科学思想的定义和内涵，各研究者有不同的界定。本文比较认同赖功欧先生在《科学思想是什么》一书中的界定：“科学思想是对世界的一种科学的看法，其内涵包括对自然、生命、社会历史以及科学自身的理性观念和规律意识。”［２］我们认为，科学思想包含且高于物理核心素养的内容。

学生在“跨学科实践”活动中，不仅能亲自体验物理概念发生、发展的过程，发现事物发展的客观规律，还能体会到其中有用的、丰富的知识遗产、思想精华，从而逐步树立起辩证唯物主义世界观，这是一种由“源”——“物理核心素养”上升到形成“科学思维”的一种体现，是一种更高阶的“跨越”。同时，这些宝贵的财富有利于学生感受生命、自然、社会以及物质世界等固有的属性、运动规律和发展变化，通过其中观念和规律意识的引导，培养出自己熟悉的思考问题、提出问题、解决问题、科学责任感等物理核心素养能力，更好地继承与创新，为人类造福［３］。这又是 “跨”与“源”之间的相互融合。

因此，在完成了物理核心素养达成度的评价基础上，有必要通过诊断科学思想达成度的评价来完善“学”与“教”的功能。科学思想的适用范围广，只能提供大致问题解决思路，不保证问题得以解决，是解决问题的“弱方法”，具有“可以提高问题解决效率的一种技能，方法的操作是对内的，方法不同对具体问题的解决的效率也不一样，方法在使用上具有潜在性”等一些特征［４］。由此看来，评价科学思想的达成度有一定的难度，借鉴《高中物理科学思想的教学——基于学习心理学的问题解决视角》一文提出的科学思想的“隐性渗透+显性化教学”方式［５］，“跨学科实践”活动中科学思想达成度的评价可以从两方面考量。

一是，考量学生提出的解决方案能否体现科学思想。如“设计一个节能环保小屋”案例，能否从能源的角度借鉴历史上能源开发利用的兴起与发展、困境与突破，从而找到因地制宜提高能量转化率的多种方式；能否从人类认识自然、开发地球直至破坏环境的角度汲取历史上深刻的教训反思如何节能减排，从而完善能量知识结构。

二是，考量“跨学科实践”活动过程中是否具备学生自己理解并执行的代表显性科学思想的“弱方法”。一般情况下，学生的“跨学科实践”通过三个步骤实施：查找资料获得科学家们的科学思想并思考与模仿；接受教师提供科学探究方法的指导；最后提出并实施小组方案。“隐性渗透+显性化教学”的科学思想是否体现主要看第三个步骤，即学生具体执行方案的过程中是否有显性的“弱方法”。

例如，“设计一个节能环保小屋”中关于能量转化效率的思想：

（1）风能贝兹理论：风能贝兹理论认为，“理想风轮”的风电机组的最大输出功率为P=0.5ρ0 AV3Cp，式中：ρ0 为参考空气密度，A 为叶片扫掠面积，V 为风速，Cp为理论风能利用系数［６］，理想情况下约为59.3%，一般值为45%，综合值为30%。

（2）太阳能板发电量：太阳能电池板按材料主要分为三大类，分别是单晶硅、多晶硅和非晶，发电效率单晶硅最高，但也仅为16%～20%。一般情况下，1平方米的太阳能电池板功率约为140 W～150 W，这是个相对固定的量，但每天的光照情况是个变量［７］，下雨、阴天、早晨、傍晚等都影响发电量。理论情况下，1平方米的太阳能电池板十个小时可产生1.5度左右的电。因此，利用太阳能发电板供电需配装相应的蓄电池，保证节能小屋日常正常用电。

（3）地热供暖：地热水的直供直排形式是最可行的地热供暖形式，其特点是系统简单、投资少，但尾水排放温度高，地热资源利用率低，供暖能力小，特别是对水资源造成极大的浪费，这与国家倡导的节约型社会相违背。在水资源严重匮缺的情况下［８］，地热水必须回灌。有专家提出，水源热泵的梯级利用技术可以有效解决上述存在的问题，以达到节水的目的。

以上三种“弱方法”并非具体的执行策略，而是可以提高能量转化效率的某一种思路，不同小组采取不同的解决方案从而效率不一样，但是无论哪一种，都是属于指导性质较强的“弱方法”，属于科学思想范畴。那么，针对（下转第14页）（上接第11页）某一小组提出的某一种“解决方案”来考量是否具备标志其科学思想的“弱方法”，就可以评价其跨学科实践的实际情况了。

3    实践能力养成的达成度的评价

“跨学科实践”的提出从课程标准的高度体现物理学的实践性与综合性，即“跨”的目的是为了实现“源”的实践性与综合性。本文认为，“跨学科实践”评价体系最根本的评价目标，即为实践能力养成的达成度，可分成过程评价和结果评价。以“设计一个节能环保小屋”为例，过程评价可针对实践过程中资料收集、资源的利用、团队成员研究能力、团队合作精神、设计创意等方面进行评价，考查学生实践过程中的科学思维、科学探究能力及科学态度和责任；结果评价采取教师团队以及学生小组之间对实践成果的评价；评价目标主要从模型成品、功能演示和能量转化效率方面考量，考查学生对物理观念的理解和应用能力、科学思想的领悟程度；过程与结果评价按一定权重综合评价。

4    教学反思

关于教学反思，学生方面，通过师生评价后自我作出修改、提炼和总结。教师方面，通过观察学生的实践过程掌握他们跨学科实践能力、物理核心素养的养成、科学思想的达成度，把握“跨”与“源”的相互作用，及时调整跨学科实践教学策略，为教师专业发展积累经验，做到教学相长。

参考文献：

［１］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

［２］赖功欧．科学思想是什么［Ｍ］．南昌：江西高校出版社，２０１０．

［３］谢名春．科学技术及其思想史［Ｍ］．成都：四川大学出版社，２００６．

［４］陈刚．物理学习与教学论［Ｍ］．上海：华东师范大学出版社，２００９：７２－７５.

［５］杨端方．高中物理科学思想的教学 ——基于学习心理学的问题解决视角［Ｄ］．上海：华东师范大学，２０２２．

［６］娄建楼，陆恒，胥佳，等．基于贝兹曲线的风机运行状态监测模型的研究［Ｊ］． 科技创新与应用，２０１６（８）：10，11．

［７］龚浩岳．利用跟踪定位系统提高太阳能电池板发电效率的研究［Ｊ］．高中数理化，２０１３（Ｚ２）：88-90．

［８］冯晓梅，邹瑜，孙宗宇．地热梯级利用技术在节能省地型住宅供暖工程中的应用［Ｊ］．中国住宅设施，２００５，６（１）：26-27．

（栏目编辑    赵保钢）

收稿日期：2023-08-10

基金项目：2022年江西省基础教育研究课题项目“基于新课标（2022版）的中学物理‘跨学科实践’实施策略研究”（SZUGKWL2022-1104）。

作者简介：赖玉华（1973-），女，副教授，主要从事物理课程与教学论研究。