論“跨”與“源”的相互作用
——物理跨學科實踐評價體系的建立與思考

賴玉華，黃 政，聶鵬承

1.贛南師范大學科技學院，江西 贛州 341000

2.江蘇省泗洪中學，江蘇 宿遷 223900

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課程標準”）提出物理課程的內容主題，由“物質”“運動和相互作用”“能量”“實驗探究”“跨學科實踐”五個一級主題構成。其中，新增的“跨學科實踐”主題強調物理學與日常生活、工程實踐、社會發展等的跨學科聯系［1］，第一次從課程標準的高度體現物理學的實踐性與綜合性。

解讀課程標準我們不難看出，“跨學科實踐”進一步強調物理教學中實踐活動內容的綜合性、實踐形式的多樣性以及實踐素材突出我國古今科技發展成果的重要性。這里表現出的形式與內容，均體現“跨”學科性質，即跨越物理學科研究的物質結構、相互作用和運動規律，重點研究物理學與日常生活、工程實踐和社會發展的聯系。從理論上講，此“跨”非“脫離”，而是從“物理”學科的此岸，延伸到“非物理學科”的彼岸，展現物理學科的功能“魅力”，從而解決實際問題，同時吸納“非物理學科”的精華，讓物理學科枝繁葉茂、蓬勃發展。因此，本文認為，此“跨”，仍要立足于物理課程內容，不能離開它的“源”，即物理核心概念。相應地，作為評判“跨學科實踐”教學實施效果的評價體系，需要圍繞物理核心素養和實踐能力等方面開展評價。

1 物理核心素養達成度的評價

課程標準提出的評價目的是診斷學生物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等方面的狀況，此為“源”，目的是為改進學生的“學”和教師的“教”提供依據。同時，在課程標準“跨學科實踐”的學業要求中，緊緊圍繞核心素養提出了若干具體要求，是“跨學科實踐”的頂層設計，為一線教師進行“跨學科實踐”教學指明了方向。例如，“人體中的杠桿”，如表1所示。

因此，評價物理核心素養的達成度的一般方法是：圍繞核心素養的“物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任”等方面考量學生提出問題的能力、收集與處理信息的能力、解決實際問題的能力、團隊合作能力等方面，核心素養從抽象到具體的轉變。

2 科學思想養成的達成度的評價

對于科學思想的定義和內涵，各研究者有不同的界定。本文比較認同賴功歐先生在《科學思想是什么》一書中的界定：“科學思想是對世界的一種科學的看法，其內涵包括對自然、生命、社會歷史以及科學自身的理性觀念和規律意識。”［2］我們認為，科學思想包含且高于物理核心素養的內容。

學生在“跨學科實踐”活動中，不僅能親自體驗物理概念發生、發展的過程，發現事物發展的客觀規律，還能體會到其中有用的、豐富的知識遺產、思想精華，從而逐步樹立起辯證唯物主義世界觀，這是一種由“源”——“物理核心素養”上升到形成“科學思維”的一種體現，是一種更高階的“跨越”。同時，這些寶貴的財富有利于學生感受生命、自然、社會以及物質世界等固有的屬性、運動規律和發展變化，通過其中觀念和規律意識的引導，培養出自己熟悉的思考問題、提出問題、解決問題、科學責任感等物理核心素養能力，更好地繼承與創新，為人類造福［3］。這又是“跨”與“源”之間的相互融合。

因此，在完成了物理核心素養達成度的評價基礎上，有必要通過診斷科學思想達成度的評價來完善“學”與“教”的功能。科學思想的適用范圍廣，只能提供大致問題解決思路，不保證問題得以解決，是解決問題的“弱方法”，具有“可以提高問題解決效率的一種技能，方法的操作是對內的，方法不同對具體問題的解決的效率也不一樣，方法在使用上具有潛在性”等一些特征［4］。由此看來，評價科學思想的達成度有一定的難度，借鑒《高中物理科學思想的教學——基于學習心理學的問題解決視角》一文提出的科學思想的“隱性滲透+顯性化教學”方式［5］，“跨學科實踐”活動中科學思想達成度的評價可以從兩方面考量。

一是，考量學生提出的解決方案能否體現科學思想。如“設計一個節能環保小屋”案例，能否從能源的角度借鑒歷史上能源開發利用的興起與發展、困境與突破，從而找到因地制宜提高能量轉化率的多種方式；能否從人類認識自然、開發地球直至破壞環境的角度汲取歷史上深刻的教訓反思如何節能減排，從而完善能量知識結構。

二是，考量“跨學科實踐”活動過程中是否具備學生自己理解并執行的代表顯性科學思想的“弱方法”。一般情況下，學生的“跨學科實踐”通過三個步驟實施：查找資料獲得科學家們的科學思想并思考與模仿；接受教師提供科學探究方法的指導；最后提出并實施小組方案。“隱性滲透+顯性化教學”的科學思想是否體現主要看第三個步驟，即學生具體執行方案的過程中是否有顯性的“弱方法”。

例如，“設計一個節能環保小屋”中關于能量轉化效率的思想：

（1）風能貝茲理論：風能貝茲理論認為，“理想風輪”的風電機組的最大輸出功率為P=0.5ρ0AV3Cp，式中：ρ0為參考空氣密度，A 為葉片掃掠面積，V 為風速，Cp為理論風能利用系數［6］，理想情況下約為59.3%，一般值為45%，綜合值為30%。

（2）太陽能板發電量：太陽能電池板按材料主要分為三大類，分別是單晶硅、多晶硅和非晶，發電效率單晶硅最高，但也僅為16%～20%。一般情況下，1 平方米的太陽能電池板功率約為140 W～150 W，這是個相對固定的量，但每天的光照情況是個變量［7］，下雨、陰天、早晨、傍晚等都影響發電量。理論情況下，1 平方米的太陽能電池板十個小時可產生1.5 度左右的電。因此，利用太陽能發電板供電需配裝相應的蓄電池，保證節能小屋日常正常用電。

（3）地熱供暖：地熱水的直供直排形式是最可行的地熱供暖形式，其特點是系統簡單、投資少，但尾水排放溫度高，地熱資源利用率低，供暖能力小，特別是對水資源造成極大的浪費，這與國家倡導的節約型社會相違背。在水資源嚴重匱缺的情況下［8］，地熱水必須回灌。有專家提出，水源熱泵的梯級利用技術可以有效解決上述存在的問題，以達到節水的目的。

以上三種“弱方法”并非具體的執行策略，而是可以提高能量轉化效率的某一種思路，不同小組采取不同的解決方案從而效率不一樣，但是無論哪一種，都是屬于指導性質較強的“弱方法”，屬于科學思想范疇。那么，針對某一小組提出的某一種“解決方案”來考量是否具備標志其科學思想的“弱方法”，就可以評價其跨學科實踐的實際情況了。

3 實踐能力養成的達成度的評價

“跨學科實踐”的提出從課程標準的高度體現物理學的實踐性與綜合性，即“跨”的目的是為了實現“源”的實踐性與綜合性。本文認為，“跨學科實踐”評價體系最根本的評價目標，即為實踐能力養成的達成度，可分成過程評價和結果評價。以“設計一個節能環保小屋”為例，過程評價可針對實踐過程中資料收集、資源的利用、團隊成員研究能力、團隊合作精神、設計創意等方面進行評價，考查學生實踐過程中的科學思維、科學探究能力及科學態度和責任；結果評價采取教師團隊以及學生小組之間對實踐成果的評價；評價目標主要從模型成品、功能演示和能量轉化效率方面考量，考查學生對物理觀念的理解和應用能力、科學思想的領悟程度；過程與結果評價按一定權重綜合評價。

4 教學反思

關于教學反思，學生方面，通過師生評價后自我作出修改、提煉和總結。教師方面，通過觀察學生的實踐過程掌握他們跨學科實踐能力、物理核心素養的養成、科學思想的達成度，把握“跨”與“源”的相互作用，及時調整跨學科實踐教學策略，為教師專業發展積累經驗，做到教學相長。