文云全

(江苏省启东中学，江苏 南通 226200)

学科融合已成为新课程改革的发展趋势和创新人才培养的重要载体。中学通用技术与物理学科均为国家课程方案中的必修课程，两门学科之间存在诸多相近或关联之处，许多教师致力于这两门学科的融合，以更好地促进学生的发展。[1][2]然而，由于教育理念、学科性质、实施设备、评价要求、师资队伍等多种因素影响，通用技术与物理学科之间往往只是以简单相加的形式结合，学科融合难以真正发生。学科融合不是简单的跨学科教育，[3]学科融合真正发生需要适切的项目实施平台和策略。

笔者以自主开发并收录于《融浸：STEM项目案例荟萃》一书的“易刹车轮”思创项目为例，[4]谈谈促进通用技术与物理学科融合的实践与思考，以期能为学生提升综合素质，发展核心素养，促进他们全面而有个性发展，为教师开展跨学科教育提供参考。

1 思创教育与通用技术和物理的内在关联

“思”是指动脑思考，进行科学思维；“创”是指动手实践，创新创造。思创结合，体现了陶行知的手脑并用、知行合一的创造教育理念。思创教育正是在这一创造教育理念指导下，以发展科学思维和创新创造能力为核心，采用项目学习和STEM活动方式，在生产、生活、工作和学习中提出真实问题，通过问题聚焦、分析构想、设计制作、展示评价、拓展应用等环节加以创造性解决，培养学生的创新精神和实践能力。思创教育一般通过校本课程开发，以项目化、特色化、跨学科融合等方式进行，具有综合性、实践性、探究性和创新性等特点。思创项目是实施思创教育的重要载体，需要跨学科融合，尤其需要通用技术与物理学科的融合。

从核心素养视角看，思创教育与通用技术和物理学科之间存在着非常紧密的内在关联。通用技术学科核心素养包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任。不难看出，思创教育的问题聚焦、分析构想、设计制作、展示评价、拓展应用等环节均与通用技术和物理学科核心素养之间有着不同程度的内在关联(图1)。

图1

结合“易刹车轮”案例来看,为实现思创育人目标，按照思创项目实施过程的一般环节与通用技术和物理学科核心素养的内在关联，“易刹车轮”项目选取并聚焦路面交通事故中的“擅闯”(擅自闯入)问题，重点从客观车辆因素——与车轮有关的刹车问题导致的擅闯入手，开发设置了五个环节共11项活动，画出“易刹车轮”思创项目的STEM活动地图(图2)。“易刹车轮”思创项目以“擅闯”问题为主线，借助通用技术与物理学科核心素养的内在关联设置相应项目环节和活动方案，从而达成思创项目的各项目标，同时促进通用技术与物理的学科融合真正发生。

图2

2 思创教育促进通用技术和物理融合的活动设计

让通用技术与物理的学科融合真正发生，服务思创教育项目的活动需要根据思创项目与两学科核心素养之间的内在关联，结合新时代教育背景与新课程改革要求，深入分析学科融合的育人内涵，因地制宜地发挥相关教育资源优势，从目标、内容、过程和评价等方面着手进行活动设计。

2.1 目标共建，发掘核心素养交叉点

目标确立是思创活动设计的关键。打通学科间的壁垒，首先是找准学科间的相似之处、相向之处、相通之处。核心素养是学科育人的灵魂和重点，让通用技术与物理的学科融合真实发生，首先需要从两学科的核心素养出发，发掘其中的交叉点，然后分析其与思创项目相关环节之间的内在联系，从而共建思创项目活动的目标。通用技术与物理学科核心素养的交叉点，正是思创项目活动目标建立的切入点。如物理观念与技术意识、科学探究与创新设计和图样表达、科学态度与责任与物化能力等，都有着不同程度的交叉；科学思维与工程思维都以思维方法和领悟创意为核心，特别是在创新设计为目标指向的构思中，通过启发引导，产生灵感，形成问题解决的优化方案，可以更好地促进学生的思维发展和个性养成。据此，在“易刹车轮”项目中，根据通用技术与物理学科核心素养的交叉之处，包括观念、意识责任、科学创新思维、动手探究实践等要素共建目标。一是通过动手实验，学习运用DIS(数字化实验系统)及相关传感器，体验与摩擦力、牛顿运动定律、电磁感应、技术与设计、测量统计、函数、算法初步、分类讨论、图表分析、数形结合、转化与化归、信息搜索等相关的知识和技能；二是通过软件仿真，学会运用iRobotQ3D仿真机器人软件，探究影响刹车距离的因素；三是通过创新研究，运用工程思维和技术创新方法，设计科学合理的“易刹车轮”方案，并论证其可行性；四是通过动手制作，运用相关器材和工具制作“易刹车轮”项目的模型，或运用3D打印技术将“易刹车轮”项目的关键结构打印出来(图3)。除了相关知识和技能的学习、器材的选择和工具的使用外，还可以根据创新设计和拓展研究需要，学习传感器、无线传输、单片机、自动控制、图像识别等技术，以及工程报告书的撰写等。

图3

当然，除通用技术与物理共建目标以外，思创项目的活动目标确立还应在充分的学情分析基础上进行，考虑与主题相关的学科核心素养以及思创项目的特点和育人诉求。一是根据创新育人的根本诉求，确立创新发展或创造力发展目标；二是根据立德树人根本任务的要求，确立德育或其他综合性活动育人目标；三是结合除主体学科以外的其他关联学科特点和核心素养要求，确立多学科融合、多维度建构、多渠道育人的多元立体活动目标。中学思创项目实践往往需要多学科融合，可依托STEAM(科学、技术、工程、艺术和数学)项目开展，不仅涉及通用技术、物理、数学等多门学科的知识原理和技术方法，还要求紧紧围绕问题解决过程，收集整理信息，生成新型、独特和可行的解决方案，并通过研讨论证和实践检验，不断进行优化改进，同时体现问题解决的新型性、创造性、实用性和可行性，这就与普通的STEAM项目中的多学科融合不同，思创项目要求把创新作为灵魂，培养具有科学家潜质的创新人才。

2.2 内容共生，打通问题解决关键点

活动内容是思创项目设计的主体，国家课程内容确定原则除思想性、时代性、基础性、选择性外，还包括关联性，关注学科间的联系与整合，而思创课程项目活动内容的确定也不例外。同时思创项目活动设计还需要以解决真实问题为主线，运用相关学科知识、方法，打通学科之间有利于问题解决的关键点，开发基于问题解决、利于学科共生发展的活动内容。“易刹车轮”基于生活中的交通问题，不仅真实，有一定的挑战性，而且与通用技术和物理有着相当紧密的联系，属于典型的共生内容。思创项目往往需要让学生在生活中寻找发明课题、解决真实问题，这不仅可以让学生通过实际运用巩固知识，让理论与实践相结合，增强物理观念，还能培养技术意识，提升观察思考能力、创新思维能力、动手操作能力，同时还能在工程问题构思与设计过程中，通过科学知识与探究方法的运用，培养学生的科学思维能力、创新设计能力、图样表达能力和综合实践能力。

“易刹车轮”项目在分析构想环节活动设计时，为让调查体验助力问题分析与创造性方案构想，促进通用技术与物理相关知识技能的共生发展，设计了“测量车速”活动。活动提供的器材包括车轮、马达、电池盒、电池、软尺、DIS软件、光电门传感器、小磁块、双面胶等，要求学生研讨：测量车速的方法有哪些？(如利用估测、速度计、计时器、光电门、频闪照相、运动轨迹、旋转齿轮、旋转转筒、电流计、电磁流量计、单摆、脉冲信号、多普勒效应、旋转光源、激光散斑等)如何让测量车速更加准确而省力？在此基础上设计测量方案并实际动手体验操作。活动不仅涉及车速测量的原理、误差分析、数据处理等物理知识与方法，还涉及传感器、信息技术、机械结构等技术手段。同时，本活动依托实验专用软件及计数传感器，为师生探究活动提供数据采集与处理的互动式精确化探究实验平台。数字化探究实验与传统实验相比具有独特的优越性，使实验效率得到空前提高，在切实减轻学生负担的同时，为培养学生的探究能力、创新能力提供了整体解决方案。数字化探究实验创设了以综合、探究、创新为理念的新课程实验教学环境，有利于实施自主、合作探究等学习方式。

2.3 过程共轴，抓住知行合一关联点

图4

思创项目中设计共轴活动过程，需要兼顾活动主线、原则和策略。一是在思创活动主线上，需要让问题解决、活动体验、学科核心素养发展和综合素质提升全程共轴，互相促进。二是在思创活动原则上，需要抓住知行合一关联点。思创项目活动设计需要体现动手与动脑的结合、科学与技术的结合、抽象与具体的结合、知识与能力的结合、思维与行动的结合，让通用技术与物理等相关学科真正融合，从而突破问题解决中概念和原理理解的难点。三是在思创活动策略上，需要在知行合一理念指导下，加强学生手脑并用训练，发动学生开展发明创造，自制教具学具，尽量让学生多参与实验，多动手操作，让通用技术和物理学习与生产生活实际紧密联系，自然实现理论与实践结合、感性与理性结合、课内与课外结合，从而真正实现让教育与生产劳动相结合，促进学生综合素质提升。

2.4 评价共融，培植创新发展生长点

评价是教育实施有效性的工具、结果和保障。如“易刹车轮”项目设置了“易刹车轮展示与评价”活动，本环节是在项目报告撰写完成的基础上，让学生分享设计过程、展示设计成果，并开展针对研究小组和研究作品的评价。教师带领学生回顾整个思创活动过程，撰写“易刹车轮”项目报告。然后分享设计过程，展示设计成果，并按照“易刹车轮”项目的新颖性、创造性、实用性、科学性、可行性、完整性、融合性、合作性、美观性、有效性等方面进行评价。

基于创新人才培养的思创项目的核心作用在于培植创新发展的生长点，而它具有的跨学科性和综合性决定了其评价原则、要素和方式的多元共融。一是在评价原则上，需要体现过程性、发展性和激励性共融。学生核心素养的发展是渐进过程，深刻体会到真实物理情境在发展学生学科核心素养上的作用。评价任务设计应该符合中学生的认知特点，能提高学生在物理情境中提取信息、建立模型、分析综合、创造性地解决实际问题的能力。二是在评价要素上，需要体现知识与能力、共性与个性、过程与结果共融。进行基于核心素养的教育，不但要让学生掌握知识与技能，更强调通过实践探究，实现全面发展和终身学习，尤其要重视人与社会之间的协调发展。[5]三是在评价方式上，需要体现形成性与表现性、自评与互评、定性与定量共融。无论何种评价方式，均需要有利于启迪好奇心，培育想象力，激发创造力，让学生敢于批判质疑，探索解决问题，勤于动手，善于反思，具有一定的创新精神和实践能力。

3 结语

通用技术与物理的真正融合有利于在思创教育中培养创新人才, 但是如果技术学习初期就强调创造，学习的知识积累极易形成空中楼阁。[6]科学将继续从分化、深入走向交叉、综合、统一，从简单有序走向复杂有序，这让科学与技术整合发展具有更加广阔的天地，也为思创教育促进学科融合创造了更多更好的机会。无论涉及多少学科融合，思创教育都应依托项目活动，以问题为导向，让学生在实践动手与问题解决的过程中，不断养成社会化品格和创造性思维，以及责任态度和担当精神，为培养创新人才奠定基础。