
摘" "要:跨學科學習已是當下教育研究的熱點,不同學者對跨學科概念的界定有所差異,落實到一線教學時也存在一些問題。鑒于此,梳理了“跨學科”概念的緣起及發展歷程,綜合分析了不同的關于跨學科概念界定的觀點,繼而提出物理“跨學科實踐”的內涵及主要特征,并通過具體案例對物理“跨學科實踐”的實施提出了建議。期待這些探討能為當下的“跨學科實踐”研究及實施提供參考。
關鍵詞:跨學科實踐;物理課標;跨學科概念;實施建議
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A " " 文章編號:1003-6148(2025)2-0001-5
當今科技進步日新月異,網絡新媒體等發展迅速,人們的生產生活及學習方式不斷變革。隨著時代的發展,科學研究不斷深入,不同學科間的融合越來越明顯。未來社會需解決的諸如能源開發、新材料應用、人工智能模型等重大科學問題,往往需要整合多學科的知識和方法來共同應對,未來社會對公民的綜合素養需要也越來越明顯,人才培養面臨新挑戰。義務教育課程應與時俱進,為此,2022年頒布的義務教育課程方案(以下簡稱“2022版方案”)中指出,應“加強課程綜合,注重關聯”“變革育人方式,突出實踐”,在“課程標準編制與教材編寫”中規定“原則上,各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習”[1]。自此,與“跨學科”相關的教學實踐探索層出不窮,同時也進一步吸引了諸多學者進行相關的研究。不過,如何理解“跨學科實踐”的內涵及育人價值,在教學實踐中如何有效體現“跨學科實踐”的育人功能,仍是需進一步探討的課題。
1" " “跨學科”概念的緣起
古代,人們往往把對自然、社會的思考包含在一門學問里,隨著時代發展,分類分科的思想逐漸顯化。例如,西周的“六藝”、西漢的“七略”以及魏晉時期的“四部”等都體現了分類思想。近代以來,人們意識到以“聲電光氣”為代表的“西學”在物質文明方面的作用與優勢,以分科為基礎的近代學科分類體系逐漸進入國人視野并被接受。1896年,秦綬章提出“六齋分科”方案,將書院課程劃分為經學齋、史學齋、掌故之學齋、輿地之學齋、算學齋、譯學齋;1901年,張之洞提出設立經學、史學、格致學、政治學、兵學、農學和工學的“七科”分立方案;1902年,張百熙提出政治科、文學科、格致科、農業科、工藝科、商務科、醫學科的“七科分學”方案[2]。隨著清末學制改革以及新式學校的成立,這種源自西方的學科分類體系開始成為我國近代大、中、小學校的學科框架,并隨著時代發展與教育理念的更新不斷被調整和完善。這種學科框架一直影響到現代的學校教育學科設置。
隨著學科不斷分化,單一學科內容愈來愈專門化,而現實問題往往涉及多個學科領域,因此,在學科分化過程中逐漸出現了學科整合。1926年,美國哥倫比亞心理學家伍德沃斯(R.S.Woodworth)首次提出“interdisciplinary”,認為“跨學科”是涉及兩個及兩個以上學科的研究[3]。1937 年,《新韋氏大詞典》與《牛津英語詞典(增補本)》第一次把“interdisciplinary”這個詞收錄其中,并且從詞源的角度對其進行解釋,指出該詞是在“discipline”的形容詞形式“disciplinary”的基礎上,添加前綴 “inter”組合而成的。從英文詞源可見,“interdisciplinary”含有學科之間關聯的意思,是在學科基礎上發展而來的。1994年,在我國發行的《韋氏大學詞典(第10 版)》對“interdisciplinary”的解釋為涉及兩個或更多個學術的、科學的或藝術的學科[4]。隨后,該詞在科學界、教育界逐漸普及。
國外學者認為,現代跨學科運動發展大致經歷了三個歷史時期[5]。首先是從第一次世界大戰到第二次世界大戰期間,在這一階段,戰爭等現實需求推動不同學科之間的融合與協作,因此跨學科活動主要表現為力圖從學科的橫向聯系出發去改組和綜合知識體系,抗衡知識不斷專業化的趨勢,跨學科理念開始萌芽并初步發展。第二次世界大戰后,跨學科運動進入第二個時期,這一時期很多問題很難再在單一學科范圍內得到解決,如戰爭、勞動力、社會保障等問題,跨學科研究逐漸從軍事等特定領域向社會科學等更廣泛的領域拓展,實踐的需要促使跨學科運動迅速發展,40年代末系統論、控制論、信息論作為橫斷學科的代表領域陸續問世,由此給跨學科思維和方法帶來了前所未有的突破。20世紀60年代到現在,跨學科運動進入第三個時期,在此時期,知識爆炸使得學科細化不斷加劇,一些專門性跨學科活動脫穎而出,形成“跨學科學”新的研究領域,與前兩個時期相比,產生了量和質的飛躍,如耗散結構理論、協同學、突變理論等新型學科誕生,并取得相當的業績[6]。這三個時期清晰地展現了跨學科從初步興起到蓬勃發展,再到全面深入的過程。
2" " “跨學科”概念的剖析
自從提出“interdisciplinary”后,學界對此便有了不同的認識,大體可分為兩大類觀點。其中一類觀點認為跨學科具有學科性,這類學者傾向依據學科專業知識去認識和理解跨學科,認為跨學科是多個學科混合在一起解決問題的過程,以創造出實質性成果為目的,在此過程中保持不同學科的差異性[7]??鐚W科在概念和因果上都依賴于學科而存在,首先跨學科的概念必須根據學科的概念來定義,如果學科逐漸消失,沒有學科根基的存在,跨學科將會是無本之木,不會有長久發展;其次是因果關系上,先有學科,才會產生跨學科[8]。當“跨”作為動詞時,“跨學科”一詞可理解為“跨越多個學科”,是行為導向的語詞;而“跨”作為形容詞時,“跨學科”一詞可理解為“跨越多個學科的學科”,是學科導向的語詞。顯然,前一種理解更符合中文的使用和理解習慣[9]。另一類觀點則認為跨學科無學科性,這類學者認為,現實問題是真實且復雜的,故站在學科視角下去審視問題或任務往往過于狹窄或簡單。他們堅守“本質主義”,認為我們遇到的真實且復雜的問題,它們本身是存在的,而不是跨學科發展過程的附屬品,基于學科立場認識世界,往往是不夠全面的。秉持該觀點的人倡導“打破或超越現有學科邊界,基于問題或較大問題的研究領域進行人才培養?!保?0]
還有諸多學者或研究機構基于學科間不同層次的互動將跨學科進行了多種類型的劃分。例如,OECD(經合組織簡稱)提出四種類型:毫無關聯的學科構成的學科群、密切關聯的學科構成的學科群、兩個或多個學科融合后的交集領域以及橫跨多個學科的橫向學科,其學科間的互動從無到融為一體[11]。法國學者布瓦索將跨學科從形式角度分為三類:一是線性跨學科,即一門學科的知識和方法運用于另一門學科;二是結構性跨學科,即兩門或兩門以上學科在更深層次上融合產生新型結構的跨學科;三是約束性跨學科,即需在一定要求下,實現多個學科的協調合作[12]。德國黑克豪森將跨學科從實踐的角度分為六類:任意跨學科、偽跨學科、輔助型跨學科、綜合型跨學科、增補型跨學科、合一型跨學科[13]。Stember將跨學科從系統和整體角度分為五類:學科內跨學科、橫學科、多學科、跨學科和超學科[14]。
“跨學科”概念在我國也有相關的研究。1985年,我國首次召開全國交叉科學學術討論。我國著名科學家錢學森和錢三強等皆熱衷于交叉科學(與跨學科有相似內涵),他們曾指出交叉科學的發展是歷史的必然,具有強大的生命力,本世紀末到下一個世紀初將是交叉科學時代。我國有研究者相對系統地介紹了關于跨學科“interdisciplinary”的產生與演化,提煉了廣義的跨學科的三層含義:其一為跨學科是打破學科壁壘,把不同學科理論或方法有機地融為一體的研究或教育活動;其二指包含眾多的跨學科學(交叉學科)在內的學科群;其三指一門以研究跨學科規律與方法為基本內容的高層次學科[6]。這些探索皆推動了我國的跨學科研究。隨著研究的深入,我國關于跨學科的文獻、書籍、期刊等逐漸增多。我國學者關于“跨學科”的研究大多立足于學科。有研究者認為,已有的分科教學為跨學科學習提供了可能性和現實基礎,且跨學科是跨越學科間的邊界,但并不意味著抹平不同學科間的界限[15];是通過建立學科與學科、學科與生活的內在聯系,而促進學生的學科思維與學科理解的實踐路徑[16];“跨學科”概念有別于“融合”的概念,它指的是兩個學科結合的同時,又保留各門學科的特征和區別,利用各門學科不同的視角更好地求解某個問題,從而強化“有意義學習”[17]。總體看,就學科間互動程度而言,可得出三種類型,依學科互動程度從低到高依次是多學科、跨學科和超學科。多學科即任意學習不同學科,且學科間并置,其間無集成和交互,其中也包括偽跨學科;跨學科即學科間發生了交叉、互動、整合;超學科即合一型跨學科,學科間的邊界完全消失,形成了新的穩定的知識體系。若以這三種類型來看,當前我國倡導的“跨學科”學習,應屬于學科間發生了交叉、互動、整合的跨學科類型。
3" " 物理“跨學科實踐”內涵及主要特征
自從我國2022版方案提出關于跨學科主題學習的要求后,國內掀起“跨學科”探索的新浪潮。首先,各學科的課程標準紛紛設置了與跨學科主題學習有關的內容,如語文設置了“跨學科學習”,數學有“綜合與實踐”,化學與生物分別為“化學與社會·跨學科實踐”“生物與社會·跨學科實踐”,歷史與地理皆設置了“跨學科主題學習”等。物理學科也不例外,在《義務教育物理課程標準(2022年版)》(以下簡稱“2022版課標”)課程內容的一級主題中設置了“跨學科實踐”。其實,在2022版課標的課程性質中便強調了物理課程的跨學科作用,以及與其他課程的相互關聯,指出“物理學對化學、生物學、天文學等自然科學產生了重要影響,推動了材料、能源、環境和信息等領域的科學技術進步,促進了人類生產生活方式的變革,對人類的思維方式、價值觀等都產生了深遠影響,為人類文明和社會進步作出了巨大貢獻”“義務教育物理課程是一門以實驗為基礎的自然科學課程,與小學科學和高中物理課程相銜接,與化學、生物學等課程相關聯,具有基礎性、實踐性等特點”[18]。這是從課程標準層面提出了對“跨學科實踐”的要求,體現了對學生綜合素養提升的重視。下面側重從2022版課標相關內容要求的層面探討物理“跨學科實踐”的內涵及主要特征。
2022版課標中的一級主題“跨學科實踐”包含3個二級主題——“物理學與日常生活”“物理學與工程實踐”“物理學與社會發展”。在“物理學與日常生活”中,含3個三級主題:“能發現日常生活中與物理學有關的問題,提出解決方案”“能運用所學知識分析日常生活中的安全問題,提出解決方案,踐行安全與健康生活”“能運用所學知識指導和規范個人行為,踐行低碳生活,具有節能環保意識”,分別從物理學與日常生活、健康生活、低碳生活等方面提出內容要求。在“物理學與工程實踐”中,含3個三級主題:“了解我國古代的技術應用案例,體會我國古代科技對人類文明發展的促進作用”“調查物理學應用于工程技術的案例,體會物理學對工程技術發展的促進作用”“了解物理學在信息技術中的應用”,分別從物理學與古代科技、工程技術、信息技術等方面提出內容要求。在“物理學與社會發展”中,含3個三級主題:“結合實例,嘗試分析能源的開發與利用對社會發展的影響”“結合實例,了解一些新材料的特點及其應用。了解新材料的研發與應用對社會發展的影響”“了解我國科技發展的成就,增強科技強國的責任感和使命感”,分別從能源開發、新材料應用等方面提出內容要求[18]??傮w來講,這些內容在設計時,著眼于物理學和人類生活、工程實踐、社會發展之間的緊密關聯,致力于對學生的人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當以及實踐創新等核心素養的培養。
基于上面的“跨學科”概念解讀、研究觀點比較、2022版課標的分析等,可提煉出物理“跨學科實踐”的內涵,即突破物理學科自身邊界,將物理知識、方法等與其他學科的相關內容有機整合,圍繞真實且具有綜合性的問題或項目展開實踐活動,解決問題,這旨在促進學生全面發展和綜合素養提升。例如,在設計節能住宅時,需將物理中的熱學、電學、力學等知識和建筑學、生態學、材料學、美學等其他學科知識相結合,通過實地調研、模型制作、效果檢測等實踐操作,解決諸如怎樣高水平優化保暖隔熱、合理利用能源等一系列實際問題,以此提升學生綜合運用知識以及實踐創新等能力。根據以上分析,可提煉出物理“跨學科實踐”的主要特征:(1)真實問題導向性:圍繞源自生活、工程、社會中的實際問題展開,如解決建筑物的抗震設計問題,這是一個真實的與工程實踐相關的問題,需綜合不同學科的知識與方法尋找解決方案;(2)學科綜合性:跨出物理學科,將物理學與其他學科有機結合,如研究環保能源問題,不僅要運用物理學中關于能量轉換、電磁感應等內容,還會涉及化學中材料的化學性質,以及地理學中對能源分布環境的考量等;(3)實踐性:強調實際操作,如制作簡易太陽能發電裝置,涵蓋方案設計、動手操作、測試改進等實踐環節;(4)可評價性:注重對跨學科實踐的過程和結果進行評價,研判其與跨學科實踐目標的達成度,如實踐路線的設計,團隊的交流與合作,實踐作品的合理性、實用性與創新性等。針對常規的源自真實情境的“跨學科實踐”,通常應同時具有以上特征。對于一些具有更大挑戰性的“跨學科實踐”項目,還應具有思維創新性特征,通過不同學科的思維碰撞,催生創新想法,以此培養學生的實踐創新能力。
4" " 案例分析及教學建議
隨著2022版課標“跨學科實踐”的提出,中學一線涌現不少關于物理“跨學科實踐”的有參考價值的案例,但也有一些案例值得商榷。從與其他學科的關聯視角看,有的案例看起來是物理內容的大綜合,側重物理學科內的整合,與其他學科的關聯不強;有的案例強調與生活、工程或社會的聯系,但更多仍圍繞物理內容展開,與其他學科的關聯僅限于一些術語,沒有實質性的整合;有的案例看起來走向另一極端,脫離物理學科的基本定位,似乎在為其他學科教學。這些案例都還需要進一步體現物理“跨學科實踐”的內涵以及相關的特征。當下,有必要在眾多研究者和師生探索的基礎上,進一步探索“跨學科實踐”教學案例的規范,以便更有效地落實“跨學科實踐”的育人價值。下面提供的案例框架及其分析,也僅是某種參考,仍需進一步完善。
如“設計一個研學旅行方案”[19]。
問題緣起:研學旅行是一種將旅行與學習融為一體的實踐性學習方式,這體現了“知行合一”的思想。一趟有意義的研學旅行需要預先設計方案。下面大家來設計一個乘坐高鐵去研學的旅行方案。
活動方案:本活動涉及不同交通工具的時速、旅行地食宿條件與風土人情、旅行預算、安全健康及國家有關政策法規等方面的知識。任務一:查閱資料并整理信息。首先明確研學旅行的目的和主題,然后確定目的地并收集整理相關信息,包括有關部門關于研學旅行的政策文件、當地的學習資源、風土人情及食宿條件等。任務二:制訂乘坐高鐵的旅行方案。調研并了解我國不同交通工具的運行速度,以及所選擇的交通工具的發展進程(研學主題之一),綜合考慮時間、路程、成本、研學意義等,形成一個研學旅行方案。
交流評價:與同學分享旅行方案,交流并評價研學旅行方案的合法性、合理性及有效性。
拓展研究:查閱資料,了解我國古人及近代教育家關于“知行合一”的教育思想,設計一個有利于初中生科學素養提升的科普類研學旅行方案,踐行“生活即教育”“社會即學校”“教學做合一”的教育理念。
此案例中:(1)具有真實問題導向的特征,如怎樣讓學生的研學活動更有意義?當下經常由家長代替學生制訂研學方案,若讓學生自己設計,這將使學生的研學變得更加積極主動,更有利于其成長;(2)具有學科綜合性,研學方案的設計不僅涉及物理學的時間、路程及速度等概念,同時需跨出物理學科,運用地理、歷史或醫療等跨學科的知識與方法制訂研學方案,引導學生運用多學科知識和方法解決問題;(3)具有實踐性,學生在制作并展示研學方案的過程中,將涉及調查研究、信息處理、交流評價等實踐環節;(4)具有可評價性,學生可自己設計評價指標,也可參考他人的評價指標,以此來評價不同研學方案的合法性、合理性與可行性。在實施過程中,注重引導學生創新思維發展,此教學案例涉及多學科的思維碰撞,同時為師生開展“跨學科實踐”留有自由發揮的空間,教師可根據具體學情及已有的課程資源靈活地開展相關教學,更多元化地培養學生的綜合素養。
教學過程中,教師可針對不同的物理專題,設計豐富的“跨學科實踐”活動。例如,學習聲學時,可結合聲學、材料、工程實踐、藝術等相關內容,組織具有創意并且炫酷的音樂會,探索為何鍋碗瓢盆也能敲打出美妙的音樂;學習光學時,可結合光學、植物學、美學等相關的內容,創作七彩夢幻般的彩虹,或探究礦泉水瓶是否真能引發森林大火;學習力學內容時,可結合力學、天文學、文學寫作、繪畫設計等相關內容,創作飛天科幻故事,基于一定的科學知識,讓學生暢想自己的飛天夢;學習力與平衡時,可結合力的平衡、橋梁建筑史、工程技術及建筑藝術等相關內容,探索我國著名古橋(如趙州橋、洛陽橋、廣濟橋和盧溝橋)的歷史,以及其中蘊含的力學知識及建筑藝術等;學習壓強時,可結合流體壓強與流速的關系、仿生學等相關內容,組織一次紙飛機或飛機模型制作的大比拼[19]……這些案例分別與日常生活、工程實踐、社會發展密切相關,關鍵是在具體實踐過程中,需體現物理“跨學科實踐”的特征,充分發揮“跨學科實踐”的育人價值。
其實,在2022版課標提出“跨學科實踐”前,中學物理教材也有若干學科整合的內容。例如,在溫度與物態變化的章節中,涉及全球變暖和水資源危機的問題;在內能與熱機章節中,涉及熱機效率和環境保護的問題;在電磁波章節中,涉及電磁波與信息技術的問題;在材料相關章節中,涉及材料的利用與開發的問題……這些社會問題的探索都會涉及其他學科知識與方法。再如,一些具有學科綜合特點的欄目內容:我們是怎樣聽見聲音的,噪聲對人體的傷害及控制措施,霜與霜凍,氟利昂與臭氧層破壞,從烽火臺到“5G+北斗”導航,超輕固態材料氣凝膠等,皆具有跨學科特點,分別體現物理學與醫學、農學、工程、信息技術、能源、材料等的整合。
總體看,在“跨學科實踐”的教學中,應注意體現“跨學科實踐”的育人功能,不能為了跨學科而跨學科,牽強附會,應清楚為什么要進行跨學科實踐的教學,這對學生發展有怎樣的意義;“跨學科實踐”的選材應基于日常生活、工程實踐或社會發展的真實問題,綜合運用多門學科的知識和方法,通過綜合實踐活動來解決這些問題,最后形成相應的成果。這樣的基于真實問題,立足于某一門學科,運用兩門及兩門以上學科的知識與方法解決問題的綜合實踐活動的目的是為了促進學生的全面發展。隨著課程改革的深入,“跨學科實踐”的理論探索及教學實踐也將不斷發展,不斷完善。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.義務教育課程方案(2022年版)[S].北京:北京師范大學出版社,2022.
[2]丁汶萍,郭玉嬌.中國近代學科流變研究分析[J].文化學刊,2023(11):110-114.
[3]Frank R,Bailis S,Klein J T,et al.Interdisciplinary:The First Half Century[J].words,1988(9):73-78.
[4]韋氏詞典編輯部.韋氏大學詞典(第10版)[M].北京:世界圖書出版公司,1994:610.
[5]Gunn G.Interdisciplinary studies[J].Introduction to scholarship in modern languages and literatures,1992(2):239-261.
[6]劉仲林.交叉科學時代的交叉研究[J].科學學研究,1993(2):11-18,4.
[7]Zaman G,Goschin Z.Multidisciplinarity,Interdisciplinarity and Transdisciplinarity:Theoretical Approaches and Implications for the Strategy of Post-Crisis Sustainable Development[J].Theoretical and Applied Economics,2010,17(12):5-20.
[8]M?覿ki U.Philosophy of interdisciplinarity.what?why?
how?[J].European Journal for Philosophy of Science,2016(6):327-342.
[9]魯瑞麗,李愛彬.學科交叉何以可能——基于“學科間性”的學科交叉內在邏輯[J].大學與學科,2023,4(1):10-25.
[10]Lattuca L R.Creating Interdisciplinarity:Interdisciplinary Research and Teaching among College and University Faculty[M].Nashville:Vanderbilt University Press,2001.
[11]Organisation for Economic Cooperation and Development. Centre for Educational Research and Innovation. Interdisciplinarity:Problems of teaching and research in universities[M].Paris:OECD Publications Center,1972.
[12]Boisot J M.Knowledge Assets:Securing Competitive Advantage in the Information Economy[M].Oxford:Oxford University Press,1998.
[13]Heckhausen H. Motivation und Handeln[M].Berlin: Springer-Verlag,1989.
[14]Stember M.Advancing the social sciences through the interdisciplinary enterprise[J].The Social Science Journal, 1991,28(1):1-14.
[15]程龍.重申跨學科學習的學科立場[J].全球教育展望,2023,52(3):25-34.
[16]張華.跨學科學習:真義辨析與實踐路徑[J].中小學管理,2017(11):21-24.
[17]鐘啟泉.學科教學的發展及其課題:把握“學科素養”的一個視角[J].全球教育展望,2017,46(1):11-23,46.
[18]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準(2022年版)[S].北京:北京師范大學出版社,2022.
[19]廖伯琴.義務教育教科書物理八年級[M].上海:上??茖W技術出版社,2024:31.
(欄目編輯" " 廖伯琴)