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关于跨学科实践的几点认识

2022-07-22李进,汤金波

关键词:协同育人新课标物理

李进,汤金波

摘要:跨学科实践跨越学科局限,基于学生发现的真实问题,遵守义务教育课程的基本原则,体现了“全面、综合、关联、实践”等要求,此为应然;跨学科实践符合中国当前国情、国际教育主流以及课程协同育人理念,此为必然;跨学科实践还处在“摸着石头过河”的启动阶段,要防止陷入各种误区,此为实然。

关键词:跨学科实践;新课标;协同育人;物理

《义务教育课程方案(2022年版)》(以下称“新课程方案”)和2022年版义务教育课程标准(以下称“新课标”)中,从不同的视角表述了“跨学科实践”的实施要求、教学建议以及评价建议等。通读新课程方案和各学科新课标,可以更加全面地理解跨学科实践的内涵以及实施要求,也不难发现散落在各学科新课标中的关于跨学科实践的表述或多或少有着“学科局限”。当前,需要厘清跨学科实践的内涵、意义以及实施中要面对的各种境况。

一、跨学科实践的应然

新课程方案在“基本原则”中明确要求“开展跨学科主题教学,强化课程协同育人功能”。根据这一要求,教学时学科内要注意知识整合,学科间要注意相互协同,交叉融合。跨学科实践是跨学科主题教学(学习)的“先行军”,也是综合实践活动的新路径。

(一)跨学科实践在各学科新课标中的表述

不同学科新课标关于跨学科实践的表述有所不同。科学新课标以及与自然科学相关的物理、化学、生物学等学科的新课标,对跨学科实践表述的篇幅较大,且均提供了跨学科实践案例,内容翔实。比如,科学新课标明确了“物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化4个跨学科概念”;物理新课标在“跨学科实践”一级主题下细化了 “物理学与日常生活”“物理学与工程实践”“物理学与社会发展”3个二级主题;化学新课标提供了“微型空气质量‘检测站’的组装与使用”等10项跨学科实践活动;生物学新课标指出“(生物学与社会·跨学科实践)学习主题包括模型制作、植物栽培和動物饲养、发酵食品制作三类跨学科实践活动”。由于学科特点,其他学科主要强调跨学科主题学习或学习的实践性。比如,数学新课标强调“注重数学知识与方法的层次性和多样性,适当考虑跨学科主题学习”;地理、历史、道德与法治等学科的新课标中均有跨学科主题学习的内容及活动要求。

可以看出,跨学科主题学习与实践性学习成为关键词,开展跨学科实践是将跨学科主题学习与实践性学习相结合的一种新方式,自然科学学科是这一学习方式的主要践行者。跨学科实践可以让学生经历发现问题、解决问题、建构知识、运用知识的过程,让学生在“做中学、用中学、创中学”,从而克服“认识与实践两层皮”的现象,有助于学生“知行合一”,提升综合素养。跨学科实践遵循学生认知和思维的发展规律,符合新课标的基本原则,体现“全面、综合、关联、实践”等要求。

(二)教育专家对跨学科实践的解读

除了研读新课程方案和各学科新课标,通过教育专家的解读,我们也可以加深对跨学科实践的理解。国家督学刘可钦解读新课标时指出:“跨学科主题学习,不是几个学科简单相加或轮番上场,也不是各自学科独立的信息和知识碎片。”国家中学物理课程标准研制组组长廖伯琴在物理新课标解读中指出:“有学科才能跨学科,在学科的基础上才能跨学科。我们要坚持学科立场的跨学科,才能避免庸俗化和浅表化。”还有专家认为跨学科实践应该“横向关联互动、纵向进阶衔接”。

不同专家的立场与站位不同,关于跨学科实践的说法也不尽相同。我们认为,首先要认识到跨学科实践是跨学科主题学习中极具生命力的一种方式。在跨学科实践这一概念中,跨学科作为实践的定语,意指实践要跨越或超越学科的局限。这要求教师有跨学科思维,敢于跨出学科,跨进学生的研究中,善于激发学生综合运用所学知识解决实际问题或完成现实任务。

二、跨学科实践的必然

在我国全面建成小康社会后,人们开始追求“上好学”。跨学科实践把科学(广义的概念,非单指科学学科)知识的学习和参与科学实践活动整合起来,让学生通过“做科学”来学科学。

(一)跨学科实践符合我国当前国情

我国现阶段的社会生产力和科技水平相对于发达国家还有一定距离。我国人口基数大,全社会对普及教育的需求极大;国家亟须创新人才,离不开精英教育。所以,我国教育会在很长一段时间内仍呈现“普及教育与精英教育”的二元结构。开展跨学科实践,可以逐步打破二元教育结构,打破学科边界,整合知识结构,弥补我国基础教育阶段对工程、技术方面的教育关注较少的问题,从而既保障基础教育普及知识的作用,又促进创新人才的发展。另外,开展跨学科实践是理论与实践相互结合的教育方式,这一教育方式是习近平新时代中国特色社会主义思想在义务教育课程中全面落实的保障。跨学科实践是新时代五育并举的优选方式,突出体现实践育人和综合育人,让学生在实践中树理想、长本领、知担当。

(二)跨学科实践符合国际教育主流

教学改革是一项系统工程,跨学科实践不是突然出现的,它是在原来的综合实践活动基础上的升级。多年来,我国教育改革不断汲取国际教育改革的成功经验,并根据我国的国情坚持走自己的教育发展之路。STEM 教育引领国际教育风潮,各国的科学教育都启动了新一轮改革。美国近年来先后颁布的《K12 科学教育框架》和《下一代科学教育标准》中形成了“科学与工程实践、学科核心概念、跨学科概念有效整合的三维学习架构”。虽然我国的跨学科实践研究晚于美国,但是在小学科学学科中的标准开发与课程开设已经启动多年。对比国际科学教育与工程教育发展,以及研究美国新修订的《国家科学教育标准》中科学教育与工程教育的整合方案,在新时代的中国教育改革中,重视跨学科实践是必然的。

另外,建构主义学习理论如今得到了广泛认同。该理论认为知识不能给予,只能靠学习者自我建构。由建构主义学习理论引发的教学改革中,探究学习、大单元教学设计等教与学的技术逐步在一线教师中推广。这些课改的成绩都为跨学科实践的实施奠定了基础。素质教育的过程其实就是跨学科实践的过程,或者说,跨学科实践是素质教育的显现化、可操作化落实。

(三)跨学科实践符合课程协同育人理念

课程协同育人理念是指各学科的教学要以全面提升学生的核心素养为共同目标,积极融入社会主义先进文化以及我国科技进步成果,相互协作,或递进或互補地开展教学。要实现课程协同育人,首先要从课程标准的融合开始。虽然没有跨学科实践课程标准,但是在各学科课程标准的融合中可以清晰地看到跨学科实践的标准,所以开展跨学科实践教学时,需要参考多个学科新课标后制订教学目标。

例如,从物理新课标的要求出发,只要让学生探究影响滑动摩擦力的因素就行了;而科学新课标给出了一个研究“水到底能增大摩擦还是减小摩擦”的案例,但仅仅用于指导教学评价。实际上,“摩擦力”就可以作为跨学科实践的一个主题。以“摩擦力”为主题开展跨学科实践,可以按照下页图1所示的路径实施。

根据课程协同育人理念,再根据跨学科实践的要求,可以引导学生通过在物体下方放置牙签代替水,来做可视化的摩擦力与牙签根数关系的实验探究。具体实践的案例如下:

【实验准备】

一个长方体物体、若干根牙签、一个弹簧测力计。

【实验操作】

(1)分别将2根牙签、4根牙签、8根牙签及16根牙签放在水平桌面上;

(2)将长方体物体依次放在四组牙签上,其中牙签均匀地铺在物体底部;

(3)用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动物体,并观察记录弹簧测力计的示数。

【实验现象】

牙签越多,弹簧测力计示数越小。

【实验拓展】

将30根牙签放在水平桌面上,由于物体长度有限,30根牙签只能紧密地靠在一起。观察并记录沿水平方向匀速直线拉动物体时弹簧测力计的示数。可以发现:当牙签达到一定根数时,弹簧测力计示数增大。

【实验结论】

当牙签根数在一定范围内时,牙签根数越多,物体的滚动摩擦力越小;当牙签根数超出范围后,牙签根数越多,物体的滚动摩擦力越大。

跨学科实践之所以成为当前教学的必然,正是因为中国需要、时代需要、育人需要。

三、跨学科实践的实然

跨学科实践最终还是要落实到教学中,在“摸着石头过河”的启动阶段,需要避免踏入一些误区。

(一)跨学科实践不能等同于跨学科课程

跨学科课程很宽泛,交叉的、综合的以及整合的课程都可以认为是跨学科课程。一般来说,跨学科课程与分科课程是相对而言的,也是相辅相成的。分科是跨学科的前提,分科教学并不影响学生综合运用知识。

实际上,从学科教学的视角,不好理解跨学科实践;只有跨越了学科的局限,才能明白到底要做什么。跨越所有学科的教育任务是培养“全面发展的人”,使其具备关键能力与必备品格,成为有理想、有本领、有担当的时代新人。跨学科实践不是多个学科教师轮番串讲,也不是一科教师主讲,其他教师配合。以科学类课程中的跨学科实践为例,跨学科概念“物质与能量”“结构与功能”“系统与模型”“稳定与变化”是从各个自然科学中高度概括出来的。因此在开展跨学科实践时,必须摒弃传统的教学观念,通过真实的问题展开教学,组织学生开展研究式学习。

例如,把一个燃烧的酒精灯和一盆水仙花放在一起,从学科的视角看,酒精灯燃烧是化学问题,水仙花生长是生物学问题,两个问题之间似乎不相干;但是从跨学科实践的视角,很容易找到它们之间的联系,甚至还可以找到物理中的光、热等问题。进一步地,再来讨论菜农在密封的大棚里燃烧木炭来增强果蔬的光合作用,学生更容易体会到农业生产中的科学原理,能更好地激发对如何将知识应用于实践的思考。实际上,这也算是一个小小的生物工程研究,这样的研究放在生物学或化学学科中都可能顾此失彼,而作为一项跨学科实践任务,还可以更加深入,研究与道德与法治或地理学科相关联的问题,如食品安全、反季节种植蔬菜的经济与社会效益等。

(二)跨学科实践不能等同于工程学课程

跨学科实践需要融合工程学课程的知识与技能,科学新课标也将“工程设计与物化”作为一项重要的学习内容。但是,义务教育阶段,主修过工程学课程的教师很少,让现在的学科教师教授学生工程学内容,需要面临极大的挑战。区分跨学科实践与工程学课程是很有必要的,不能错误地把学生视为工程师来培养;跨学科实践只需要基于证据的决策、统筹各种资源等工程学关键知识与技能。

例如,学校卫生间水盆下面的地板总是湿的,经常有学生在此滑倒。这是一个常见的真实的问题,以此创设一个主题,开展跨学科实践,可以设计一系列的实践活动。水是怎么弄到地面上的?地面上的水对人有什么影响?对于第一个问题,很容易发现答案:虽然在水盆旁边装有干手器,但是学生在洗手后很少将手上的水吹干。这是一个思政教育的问题还是一个工程学与物理融合的问题?不同的视角下可以做不同的分析研究。如果从工程学与物理融合的视角看,可以改进干手器的结构、功率以及摆放的位置,从而解决这一问题。实际上,对于九年级的学生来说,设计符合要求的电热吹风机是很容易的(图2就是学生的一种设计示意图)。

(三)跨学科实践不能等同于学科的探究

跨学科实践中有探究活动,但是跨学科实践不能等同于各学科的探究活动,也不能因为在学科教学中有了探究活动,就误以为跨学科实践是多此一举。跨学科实践中的探究与学科教学中的探究的关注点并不一样:跨学科实践中的探究关注的是解决问题的能力,学科教学中的探究关注的则是知识建构或探究能力。跨学科实践以学科教学为依托,对多门学科的知识、技能、测量工具、基本概念或理论加以整合,创造性地找寻解决实际问题的方法。

例如,在物理课上,让学生探究弹簧的伸长量与所受拉力的关系;在跨学科实践中,可以让学生用弹簧自制弹簧测力计。这两个活动有明显的不同。组织学生开展“自制弹簧测力计”跨学科实践时,不提供现成的弹簧,而提供一些钢丝、铜丝、铁丝等,先让学生学习绕制弹簧,并淬火提高弹簧的强度和韧性,再测定弹簧的弹性范围,然后根据要求制作弹簧测力计。在制作中,还有一些工艺与技术,需要学生通过实践不断摸索。所以,跨学科实践往往比学科教学中的探究活动要花费更多的时间,当然学生的收获也更加丰富。

日本教育家佐藤学把课程编制分为以学科为单位编制和以特定主题为单位编制两类。跨学科实践是以特定主题编制的课程,以真实问题为“奇点”,让学生的思维体系像宇宙产生的过程一样逐步架构。跨学科实践为了培养“全面发展的人”,要面向全体,不能成为少数学生参与的“精品”校本课。跨学科实践不能边缘化,而要将普适性与精品性结合,坚持与各门基础学科之间横向关联互动,与日常生活、工程学、社会发展等纵向进阶衔接。

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