物理跨學科實踐教學的現實困境與實施策略*

摘 要 跨學科實踐是2022年版新課標指導下初中物理課程實施的亮點，也是重難點，首次被納入課程標準課程內容框架的一級主題?？鐚W科實踐教學是實現課程綜合育人功能的重要途徑，契合“做中學”教學理念的育人導向，指向學生全面發展的核心素養培育?；谖锢砜鐚W科實踐教學的價值意蘊，分析實驗區一線教師對2022年版初中物理新課標中關于跨學科實踐的內涵理解誤區與教學實施困境，探討優化跨學科實踐教學的策略，探索指向發展學生跨學科素養與綜合素養的有效途徑。

關 鍵 詞 物理跨學科實踐；跨學科實踐教學；核心素養培育；學科育人

引用格式 姚華鑫，葉少斌.物理跨學科實踐教學的現實困境與實施策略[J].教學與管理，2024（22）：52-56.

2022年4月，教育部發布了《義務教育課程方案（2022年版）》，明確提出“設立跨學科主題學習活動，加強學科間相互關聯，帶動課程綜合化實施，強化實踐性要求”[1]。相應的，2022年版義務教育物理課程標準（以下簡稱“2022版新課標”）首次將“跨學科實踐”納入一級主題，與“物理觀念”“運動和相互作用觀念”“能量觀念”“實驗探究”共同組成“課程內容框架”的一級主題，這不僅豐富了物理教學的內容和形式，也是培養新時代社會主義建設者與接班人的新舉措。因此，在跨學科實踐教學受到高度重視的當下，首先要明確跨學科實踐教學的內涵價值，為其高質量的實施指明正確的方向。

2022年版初中物理新課標中明確提出開展跨學科實踐及其教學。與分科教學不同的是，跨學科實踐教學作為一種全新的學習方式，突出表現為以低碳健康生活、社會性議題、工程實踐等方面的真實情景問題為載體[2]，讓學生在綜合多學科知識體系、思維方法進行問題解決的過程中實現對知識的深度理解，以及發展他們的動手實踐能力。2022年版新課標以物理學科核心素養為內核，提出了以學生發展為本、提升全體學生核心素養的課程理念，物理學科核心素養四大要素（物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任）集中體現了學科的育人價值，重在培養學生適應未來社會與終身發展的關鍵能力和必備品格以及正確的人生觀、價值觀。物理核心素養的四個要素相互貫通、相互聯系、形成合力，共同促進學生核心素養培育，有效落實“知行合一、學以致用”的教育理念?？鐚W科實踐主題教學有效克服單一學科教學的局限性，彰顯著開放性、綜合性、體驗性和實踐性。實施物理跨學科實踐教學應立足物理學科核心素養，充分運用物理知識體系和思想方法，融合其他學科知識與技能，關注原始生產生活情景的問題解決，以此提供學生在復雜而真實的問題情景中進行模型建構的實踐機會，在獨立思考判斷、最優方案選擇、分享交流協作等問題解決過程中發展學生的批判性思維、創造性思維、綜合性思維，在問題解決全過程中實現知識內化和高階思維的發展。這表明跨學科實踐教學能夠發展學生的學科素養和跨學科素養[3]?？鐚W科實踐教學在融合多學科知識技能、思想方法的基礎上，通過解決具有聯系科學理論與現實世界的真實問題，實現學生的新知識內化、思維高階化，最終指向學生核心素養的全面發展?？梢姡鐚W科實踐是培養學生核心素養的有效途徑，符合我國教育培養“全面發展的人”需求。

一、物理跨學科實踐教學的現實困境

2023年10月份，課題研究項目組對實驗區的師生開展了一次全面而深入的關于跨學科實踐教學實施情況的調查，本次研究的對象主要是初中物理教師。調查問卷的問題設置見表1，其中一線中學教師對課程標準的理解與實施是一項重要的調研內容。本次發放問卷共計405份，回收有效問卷共計378份。根據調研數據，93.6%的一線物理教師對將跨學科教學納入2022版新課標一級主題的做法表示完全贊同，然而50.91%的教師認為落實跨學科實踐教學存在較大困難，這其中包括有實施想法但不知如何實施的占比28.21%。為更好地幫助一線教師理解和實施跨學科教學，我們需要通過調查數據進一步明確實施中存在的主要問題及具體的教學實施困境。

1.跨學科教學目標存在泛化誤區

當前的跨學科實踐教學重視實施富有真實性、實踐性、表達性的課堂活動，將教學的重心放在培養學生的動手實踐、表達交流、興趣發展等素質上，而忽視了原本的教學目標導向，使得整個教學活動過程顯得表層化、零散化、片面化，不利于精準對接課程標準的核心素養與學科育人要求。一堂高質量而有效的跨學科實踐教學，應當立足本學科知識體系，以結構化主題統攝主題實踐的全部活動，使得階段教學活動與設計呈現系統性與連貫性，真正發揮教學評價的導向性作用?；诖嬖诮虒W目標模糊化問題，筆者認為核心素養導向下的跨學科主題實踐活動的設計邏輯應包含五個環節，即“實踐主題→實踐目標→實踐內容→實踐活動→實踐評價”，貫穿“教學評”一體化設計理念，助力學生跨學科素養的發展。

2.跨學科教學內容“跨而不合”

基于整合多學科知識體系并形成結構化思維體系，如何有效選擇大主題、大情景以統攝整個跨學科實踐活動成為教學實施的重難點。針對跨學科實踐教學活動內容的有效架構，大量教研人員和一線教師正處于早期探索階段。例如，調研發現，某所高中學校選擇“酒的制作”為大情景，設置驅動任務，開展跨學科實踐教學。該跨學科實踐教學綜合了語文、物理、化學、生物以及思想政治在內的多學科相關知識。不同學科的教師圍繞大主題“酒的制作”開展相應學科的階段性教學，即分別從酒的詩詞意境、酒的蒸餾提純、酒的度數檢測、酒的釀制原理、與酒相關的社會習俗等任務展開對應學科教學，表面上看整個主題活動整合了跨學科的知識，實則還是分學科教學，只是不同學科的教師需要聚焦同一主題開展教學活動，各個環節處于割裂狀態，與傳統的分科教學相比并沒有本質區別。該類跨學科教學實則為“組團式”“拼盤式”教學，將跨學科實踐主題教學淺顯地理解為“活動化”“實踐化”“主題化”“常識化”，不利于學生在頭腦中建構學科融合的知識體系，無法形成對新知識的深層次、持久性理解，于是學生難以形成結構化思維并發展創造性思維能力，實踐活動無法真正落實培育學生核心素養的育人目標。

3.跨學科教學的實踐方式尚未轉型

由于教師缺乏基于有效的跨學科實踐教學情景制定教學規劃的專業能力，導致教學實施中的跨學科教學目標、內容和活動割裂，難以形成一個有機體并發揮應有的育人價值合力。縱觀當前的初中跨學科實踐主題教學，教學方式仍然以講授法為主，輔助以課后實踐與調研作業、課上小實驗等實踐性驅動任務，這是對跨學科實踐教學理解片面化、淺層化所致的教學方式滯后化。跨學科實踐教學與綜合性實踐教學存在性質差異，二者不能混為一談、相互取代[4]。情景問題創設與各級任務驅動不能有效聯結貫通，導致跨學科實踐教學要求培養的探究、交流、實踐與合作等能力素養得不到充分培養，這有悖于素養導向的學科課程育人目標。

4.一線教師對課程標準理解不充分

首先，絕大多數一線教師認同新課程標準的學科核心素養和教學內容指導，認為新課標發揮著引領與指導教學的重要作用，是開展物理教學的重要參考標準。然而，有部分教師認為課標與實際教學存在一定差距，傾向于將自身經驗與身邊經典案例作為教學的參考范例，追求實用、親切、直觀的教學案例與設計。其次，實際實施跨學科教學時，部分教師直接基于課程標準中教學建議等內容開展指向核心素養發展的跨學科實踐教學，硬生生套用現成的活動設計框架與評價指標體系，以至于只評價學生的智力因素而忽視了非智力因素，只評價學生的終結性表現而忽視了過程性表現，此舉不利于在模型建構實踐中培養學生的批判性思維能力。部分教師出現以上做法的原因無疑是對課程標準的理解浮于表層，未能發揮主觀能動性將課標理念內化為自身的價值認同。只有充分考慮教學實際情況和學生學情特點，注重在實踐探索中不斷修正完善教學活動規劃，將新課標理念作為進行教學設計的內在價值導向，才能更好地發揮跨學科實踐教學的育人功能和服務教學的高質量發展。

5.一線教師對學科立場與跨學科立場的統一性認識不足

首先，受長期分科教學的影響，很大一部分教師將教學眼光局限于本學科，漠視各個學科知識體系間的關聯度，甚至部分教師不熟悉其他學科的知識架構。在新課標跨學科教學理念全面推行的當下，一線教師一定程度上缺乏跨學科知識以及不熟悉跨學科實踐教學的要求。所謂“跨學科教學”，是指跨越學科間的界限，在注重各學科內在邏輯的基礎上建立學科間的聯系，并將學科進行整合，進而實施整合后的學科融合教學。其次，不能很好地辨別跨學科的特征，對不同學科的知識體系與思維的差異認識不足?？鐚W科實踐教學中的跨學科與學科并非對立面[5]，二者是相互貫通、相互促進的統一體，如不能正視二者的關系與地位，容易陷入探索誤區。例如實踐性驅動活動設計缺乏層次性，實踐主題選取不當，教學活動預設拼湊，活動評價指標片面等等，諸如此類的問題都違背跨學科實踐教學的內在要求?；谡鎸嵡榫暗膯栴}解決的跨學科教學方法能夠實現學科融通，促進學生成長、教師發展，同時學科也能實現自身的發展。因此，教師要從思想上轉變教學價值認同，自覺加強對跨學科實踐教學理念的學習與理解，探索符合實際教學的跨學科實踐新模式，密切關注跨學科實踐教學新動態，增進與各學科教師、專家學者的交流探討，主動承擔起探索高效高質量實施跨學科實踐教學的新時代教學使命。

6.落實跨學科實踐教學的保障條件不完善

首先，跨學科實踐教學與分科教學大為不同的是需要教師掌握跨學科知識并搜集跨學科教學素材、學科融合的實踐資源，為開展跨學科實踐教學準備充足且合適的課程資源。為實現跨學科實踐教學的常態化、有序化進行，不同學科教師間需要加強交流協作、不同學校間需要重視師資互補、不同地區間需要共享專家資源庫，以此搭建教師創新型培養的新平臺，強化合作與交流機制，積極推進跨學科共同體構建，促進教師跨學科素養的提升，切實推動跨學科實踐教學的有效開展。其次，實現跨學科實踐教學需要數字資源的數量和質量均得到充分保障。良好的學校硬件設施與充足的教學材料成本投入是開展跨學科實踐教學的物質基礎。特別是科學教育領域學科融合教學的實施，尤為需要融入3D打印、電子傳感器、仿真技術等先進物質條件，促成課堂教學的高效高質量實施。更需要引起注意的是，跨學科實踐教學的教師的教與學生的學缺乏完備的跟蹤與評價機制。與之前隨意性較強的課后活動不同，如今納入正規課程的跨學科實踐教學需要匹配完整的評價體系來跟蹤和記錄教師與學生的教與學的全過程。

二、物理跨學科實踐教學的實施策略

跨學科實踐教學是落實新課程標準的重要教學方式，符合“從生活走向物理，再從物理走向社會”的課程理念，彰顯學科實踐的育人特色，突出教學中創設真實問題情景的要求，引導學生“做中學、做中創、做中思”，整合多學科知識、思維與技能的基礎上實現問題的創造性解決。通過整理一級主題“跨學科實踐教學的疑惑”下所設問題的調查結果，筆者認為完整的跨學科實踐教學實施應包括以下環節：實踐主題的選取→實踐目標的確定→實踐內容的統整→實踐活動的驅動→實踐的多元評價，與之對應的五個教學規劃環節為教學主題、教學目標、教學內容、教學方式、教學評價，五個實施環節與五個規劃環節相互影響，相互聯系。依據物理課程標準的學科育人要求以及跨學科實踐教學的相關要求，提出了如圖1所示的跨學科實踐教學優化策略。本研究提出的優化策略涵蓋五個方面的內容，彰顯了跨學科教學的學科性、跨學科性、實踐性，以物理學科知識和思想為基本教學內容，通過整合多學科知識、思維與技能實現跨學科問題的創造性解決，實現提升學生學科關鍵能力素養和提高解決跨學科實際問題能力的直接目標，最終指向學科課程綜合育人目標和學生核心素養的全面發展。

1.選擇有價值的實踐主題

實踐主題選取是順利開展跨學科實踐教學的首要環節。根據問卷調查發現，47.2%的一線教師存在實踐主題選取的困惑，尚未清楚選題的標準與原則。良好的實踐主題應立足物理學科知識體系與思維方法，聚焦學科育人的價值導向，關注生產生活、能源、環境、安全與健康等社會重要議題以及其他社會可持續性發展議題，同時關聯臨近學科的知識、思維與技能，貼近學生認知思維發展水平和生活經驗積累情況，激發學生參與探究與討論的興趣，引導學生從不同角度進行模型建構、質疑與思考，在全身心投入的學習體驗中達成對新知識的深層次、持久性理解，有效培養學生的知識遷移運用與創新思維和能力。例如，基于物理與工程的關系，開展以“港珠澳大橋”橋梁模型項目為主題的跨學科主題實踐教學[6]，以“橋梁模型”實踐主題統整“物理、工程、數學、美術”等學科，通過拆解真實情境的跨學科主題來設定驅動性實踐任務，幫助學生深入理解橋梁工程的關鍵技術，在打破學生既有概念誤區的同時強化學生的科學態度與責任素養的培養。

2.確定素養發展的教學目標

物理課程標準明確指出學科四大核心素養，作為物理教學實施的價值導向與方向指導，同時也是跨學科實踐教學實施的導向?？鐚W科實踐教學整合多學科知識、思維與技能，以物理學科的概念、定律、思想、方法等為必備技能基礎，讓學生在主題實踐教學中培養工程設計思維、批判性思維、發散性思維、溝通協作能力，著重發展學生更高層次的批判性思維和遷移創新能力，實現知識整合、能力素養、態度養成的齊頭并進發展?？鐚W科實踐教學目標的設定應綜合考慮核心素養、教學內容與學業質量間的聯系，根據預設具體教學內容凝練出跨學科主題，以統攝整個跨學科教學實踐活動的開展，實現教學內容有側重、學科知識有關聯，促進實踐教學有序全面推進。一般而言，實踐主題下面緊隨若干系列子任務或者子課題，從知識素養、能力素養、協作素養、科學態度素養等方面實現教學目標的量化評價與反饋，真正實現全過程教學活動緊緊圍繞培養學生核心素養與關鍵能力而實施。

3.促成基于問題解決的內容統整

根據問卷調查數據，發現約19.7%的一線教師不清楚如何進行跨學科實踐教學活動的有效設計。據此，本研究認為跨學科實踐教學應緊緊圍繞預設活動主題，統領所有實踐性教學活動與任務指向，根據任務問題解決的需要整合本學科和邊界學科的知識、思維與技能，把握本學科與邊界學科的關聯與區別，以解決問題為直接目標幫助學生統整多學科知識網絡、思想體系等學習元素，促進學生在頭腦中形成結構化、立體化的認知結構體系，在建構知識體系、問題質疑、遷移創新等過程中發展學生的關鍵能力與綜合素養。例如以“人體中的杠桿及預防中學生頸椎勞損”[7]這一現實生活中的問題為主題的跨學科實踐教學，跨出本學科的知識視野，將物理學科知識與工程實踐、生物學、社會發展等三個方面深度融合，在信息技術和實物模型等的輔助加持下綜合分析與直面解決真實的情景問題，在質疑精神的驅動下培養學生的創新能力與科學探究能力。跨學科實踐活動要強化問題的頂層設計，遵循“現象感知→科學探究→本質揭示→遷移應用”的認知發展規律，統整跨學科情境創設與問題預設，幫助學生從多角度、多層次、多手段去經歷模型建構和科學探究過程，以此促成學生發展結構化、立體化的知識結構體系，切實提升學生跨學科運用知識與思維的能力、分析與解決問題的綜合能力，培養學生大膽質疑、勇于創新、遷移應用的能力?？傊?，跨學科實踐教學應當基于問題解決發展學生綜合素養，遵循“立足本學科”與“減負提質”的教學原則，合理控制主題情境認知與問題解決難度，在符合學生認知發展水平的同時也要注意避免增加學習負擔。

4.深化任務驅動下的深度實踐體驗

根據問卷調研結果，發現約93.7%的一線教師能夠認識到跨學科教學開展過程需要彰顯實踐性，但僅有63.2%的教師認識到實踐活動需要設置驅動性任務。后續訪談發現小部分教師意識到項目式教學同樣需要設置驅動性任務，將任務細化并拆解成若干個子任務。實踐性是跨學科實踐教學的突出特征之一。跨學科實踐教學的有序推進需要根據學生的認知發展水平和認知規律來設計逐層深入、由表及里、由易及難的任務性驅動活動，注重讓學生在解決問題中獨立思考，在小組協作中探討交流，在情境活動中獲得體驗，引導學生在做中學、探中學和悟中學。由此可見，跨學科實踐教學活動以學生熟知的真實情景問題為突破口，通過開展多元化的主題實踐、問題探究、操作體驗等實踐形式活動，豐富學生的情感體驗、方法體驗與過程體驗。教學中可通過調查、訪談、實物模型制作、仿真模擬、文獻資料閱讀、矛盾觀點辯論等形式開展實踐性教學活動。例如，在以“制作模型—展翅高飛”為主題的跨學科實踐作業設計中[8]，教師在“作業主題”環節設定驅動問題“如何應用科技館里自行車高空‘走鋼絲’展品的原理制作一只‘平衡鳥’”，通過科技館里的展品引導學生聯想重力相關知識來制作一只展翅高飛的“平衡鳥”，兼有趣味性和挑戰性；在“制作材料”環節設定驅動任務“觀測模型成品的內外結構，思考制作‘平衡鳥’的各個主要部分用到哪些材料”，旨在培養學生運用物理知識解決實際問題的動手實踐能力；在“原理探尋”環節設定驅動性任務“‘小鳥’與支柱上的一個點接觸，那么‘小鳥’穩定平衡的原因何在”，該任務的解決是完成本作業的難點；在“制作步驟”環節，設定驅動任務“請設計‘平衡鳥’的制作步驟并制作成品”；在“自我評價”環節設定任務“反思你的制作過程處于評價量表的哪個層級，若要達到下一個層級又該如何努力”。以上跨學科實踐作業設計方案通過設定一系列驅動性任務，以兼備趣味性和挑戰性的實踐性任務引導學生運用所學知識逐層深入地解決問題[9]，有效提升了學生的工程設計思維與動手操作的實踐能力，深化了學生的學習活動體驗。

5.開展包含實踐過程證據的學習評價

2022版新課標明確指出了物理學科核心素養，并就各章節教學給出相應的學業質量要求，對學業質量是否達成標準的學習評價成為了衡量學生核心素養是否達成的評價指標之一。根據調查數據，發現約8.7%的一線教師在跨學科實踐教學中仍然以傳統教學方式為主，注重終結性評價而忽視過程性評價?？鐚W科實踐教學作為一種具有實踐性的教學新范式，理應開展基于核心素養達成情況的學習評價?？紤]到跨學科實踐活動不同于傳統的講授式教學，就跨學科實踐教學而言，基于實踐過程證據的評價主要關注學生在真實情境中實現任務解決的動態過程以及最終活動成品和作品，涉及知識理解、表達溝通、提問探討、建模探究、實驗驗證、自我反思等方面的過程性評價和成果提交的終結性評價。為更好地依據核心素養發展要求和發揮活動主題價值導向，教師可酌情融入UbD逆向教學設計理論開展跨學科實踐教學，將評價環節前置，先是設定教學預期結果，然后設定學習評估證據，最終設計教學體驗與教學活動，讓學生形成對新知識的深層次、持久性理解。如此將UbD逆向設計理論有機融入跨學科實踐教學，不僅能打破傳統教學設計的思維定勢，還能促進“教學評一體化”理念的有效落實，實現以評促學、以評導學[10]。

參考文獻

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[9] 周遵倫，王國軍，姚華鑫.以自制教具提升科學發明史的育人價值[J].中國現代教育裝備，2024（04）：38-39+42.

[10] 胡選萍，封濤，王琦，等.指向核心素養的逆向教學設計之內涵與特征解析[J].教學與管理，2022（09）：85-89.

【責任編輯 孫曉雯】