信息技術(shù)2.0背景下初中物理跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐研究

盧慶廣　曹艷

摘 要：教師在信息技術(shù)2.0背景下開展初中物理跨學(xué)科教學(xué)，首先，應(yīng)厘清中外研究脈絡(luò)，了解跨學(xué)科研究方向；其次，應(yīng)深度研究課程標(biāo)準(zhǔn)，提升教師跨學(xué)科素養(yǎng)；最后，應(yīng)深層挖掘教學(xué)素材，融合跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容。文章從三個(gè)維度分析論述初中物理跨學(xué)科教學(xué)，為新時(shí)代、新課標(biāo)、新教材指導(dǎo)下初中物理教師開展基于項(xiàng)目主題的跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐研究提供參考。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)2.0；跨學(xué)科教學(xué)；跨學(xué)科素養(yǎng)；項(xiàng)目主題；初中物理

基金項(xiàng)目：本文系2022年度安徽省教育信息技術(shù)研究立項(xiàng)項(xiàng)目“信息技術(shù)2.0背景下初中物理跨學(xué)科融合實(shí)踐研究”（AH2022052）的研究成果。

作者簡介：盧慶廣（1983—），男，安徽省阜陽市阜南一中。

曹 艷（1983—），女，安徽省亳州市第三十一中學(xué)。

教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。新時(shí)代課堂教學(xué)呼喚創(chuàng)新型跨學(xué)科教學(xué)模式，培養(yǎng)高素質(zhì)數(shù)字化人才。在全國中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0實(shí)施、2022年義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱“新方案”與“新課標(biāo)”）發(fā)布、面向新時(shí)代課堂教學(xué)的新教材投入使用的背景下，本文圍繞國家自主可控技術(shù)數(shù)字化創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求，研究新課標(biāo)指引下基于項(xiàng)目主題的跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐，闡述在推動(dòng)數(shù)字化時(shí)代提升“數(shù)字原住民”（又稱“數(shù)字土著”）的數(shù)字素養(yǎng)與技能的同時(shí)，培育建設(shè)中國式現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國的數(shù)字化公民的必備品格與關(guān)鍵能力的策略。

一、厘清中外研究脈絡(luò)，了解跨學(xué)科發(fā)展方向

（一）國外研究現(xiàn)狀

1926年，美國心理學(xué)家伍德沃斯首次提出“跨學(xué)科”一詞，跨學(xué)科研究成為一種新型研究方式。2004年，美國國家科學(xué)院協(xié)會發(fā)表的《促進(jìn)跨學(xué)科研究》報(bào)告指出，跨學(xué)科研究是指個(gè)人或團(tuán)體整合兩個(gè)或兩個(gè)以上學(xué)科知識與技能，將信息、數(shù)據(jù)、技能、工具、觀點(diǎn)、概念和理論綜合起來，解決單一學(xué)科專業(yè)知識與技能無法解決的復(fù)雜情境下的劣構(gòu)問題?！洞龠M(jìn)跨學(xué)科研究》報(bào)告同時(shí)指出，跨學(xué)科研究重在跨學(xué)科思想觀念和思維方法的融合創(chuàng)新，主要目標(biāo)為提出新的思想觀念或思維方法，而不是學(xué)科專業(yè)知識與技能的拼湊堆疊。在信息技術(shù)的支持下，跨學(xué)科學(xué)習(xí)在世界各國得到迅速發(fā)展。如美國的“STEAM教育”、芬蘭的“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”、日本的“綜合學(xué)習(xí)”等，都屬于具備信息技術(shù)支持的跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

（二）國內(nèi)研究現(xiàn)狀

“跨學(xué)科”概念在20世紀(jì)80年代傳入我國。2016年，教育部印發(fā)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)，要在信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合下開展跨學(xué)科教學(xué)。新方案明確提出，應(yīng)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)綜合課程和跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，開展跨學(xué)科主題教學(xué)，強(qiáng)化課程協(xié)同育人功能。在新方案和新課標(biāo)頒布實(shí)施的推動(dòng)下，跨學(xué)科教學(xué)研究如雨后春筍般出現(xiàn)，如北京師范大學(xué)羅瑩等人的研究中提出項(xiàng)目學(xué)習(xí)是落實(shí)新課標(biāo)跨學(xué)科實(shí)踐的高效教學(xué)方式［1］；上饒師范學(xué)院萬昆的研究中提出跨學(xué)科學(xué)習(xí)要立足于學(xué)科學(xué)習(xí)，融合兩個(gè)或兩個(gè)以上學(xué)科知識與技能、思想與方法等解決真實(shí)情境問題，培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力［2］。新課標(biāo)下的跨學(xué)科教學(xué)，同時(shí)也是“雙減”政策背景下推動(dòng)新時(shí)代課堂教學(xué)提質(zhì)增效的有效教學(xué)方式。

本文在以上專家學(xué)者研究信息技術(shù)賦能跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，研究信息技術(shù)支持下的初中物理跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐。

二、深度研究課程標(biāo)準(zhǔn)，提升教師跨學(xué)科素養(yǎng)

新方案與新課標(biāo)提倡“跨學(xué)科教學(xué)”。新方案明確提出“加強(qiáng)課程綜合，注重關(guān)聯(lián)”，重在培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜情境下的劣構(gòu)問題中綜合運(yùn)用多學(xué)科知識與技能、思想與方法等創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題的綜合能力。在新課標(biāo)下設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)實(shí)踐的宗旨是發(fā)展學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科綜合知識的能力、分析與解決問題的能力、動(dòng)手實(shí)踐操作的能力、敢于實(shí)踐創(chuàng)新的能力，其目的是培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)素養(yǎng)。

跨學(xué)科教學(xué)實(shí)施的前提條件是教師具備一定的跨學(xué)科素養(yǎng)。如何提升教師的跨學(xué)科素養(yǎng)？下面筆者從三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

（一）加強(qiáng)縱向深度閱讀，提升課程綜合能力

新課標(biāo)是教師開展跨學(xué)科教學(xué)的準(zhǔn)繩，是培養(yǎng)“三有”時(shí)代新人的綱領(lǐng)，指引著新時(shí)代課堂教學(xué)的方向，教師應(yīng)認(rèn)真研讀、梳理。筆者在縱向深度閱讀中發(fā)現(xiàn)，在14門學(xué)科的新課標(biāo)目錄中，直接出現(xiàn)“跨學(xué)科”一詞的有7門學(xué)科（信息科技、物理、化學(xué)、生物學(xué)、地理、歷史、體育與健康）；其他學(xué)科的新課標(biāo)目錄中雖然沒有出現(xiàn)“跨學(xué)科”一詞，但也有以課堂教學(xué)融合的方式開展的跨學(xué)科項(xiàng)目主題教學(xué)。在深度閱讀中，梳理好義務(wù)教育階段各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)，明確需要發(fā)展學(xué)生哪些必備品格、關(guān)鍵能力以及跨學(xué)科素養(yǎng)，才能夠站在新時(shí)代課堂教學(xué)育人的頂層高度，實(shí)施一體化跨學(xué)科項(xiàng)目主題綜合設(shè)計(jì)，彰顯教師的跨學(xué)科素養(yǎng)。

（二）強(qiáng)化橫向分析比較，培養(yǎng)課程關(guān)聯(lián)能力

科技是第一生產(chǎn)力，人才是第一資源，創(chuàng)新是第一動(dòng)力。中國式現(xiàn)代化需要?jiǎng)?chuàng)新型、復(fù)合型數(shù)字化人才。跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐并不是綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的“翻版”，也不是勞動(dòng)教育課程的“家庭模式”在課外實(shí)踐活動(dòng)的“再現(xiàn)表演”，更不是藝術(shù)、體育與健康、信息科技、心理健康課程的簡單整合與拼湊。

在信息技術(shù)的支持下，新課標(biāo)真正需要的跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐是什么？是教師站在學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的頂層設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略高度，橫向分析比較各科課程之間的邏輯關(guān)系與本質(zhì)內(nèi)涵，結(jié)合各科課程本位的特征，用“支點(diǎn)”撬動(dòng)各學(xué)科課程融合，構(gòu)建各學(xué)科課程之間的邏輯關(guān)聯(lián)，融合兩個(gè)或兩個(gè)以上學(xué)科知識與技能、思維方式與思想方法等，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜情境下的劣構(gòu)問題的遷移創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（三）開展校本實(shí)踐研修，提升教師數(shù)字素養(yǎng)

信息技術(shù)2.0教師校本實(shí)踐研修，構(gòu)建了“以校為本、基于課堂、應(yīng)用驅(qū)動(dòng)、注重創(chuàng)新、精準(zhǔn)測評”的教師數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展新機(jī)制。教師校本實(shí)踐研修包含在線學(xué)習(xí)遠(yuǎn)程培訓(xùn)、實(shí)踐案例操作指導(dǎo)、分層集中專題講座，教師認(rèn)真聆聽，實(shí)踐創(chuàng)作數(shù)字化教學(xué)資源，學(xué)會運(yùn)用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具與數(shù)字化新技術(shù)。

教師的數(shù)字素養(yǎng)，即教師利用數(shù)字化技術(shù)獲取、加工數(shù)據(jù)和信息，使用、管理與評價(jià)數(shù)字信息和資源，發(fā)現(xiàn)、分析與解決教育教學(xué)中的數(shù)字技術(shù)問題，優(yōu)化與創(chuàng)新數(shù)字技術(shù)，變革教育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)所應(yīng)具備的數(shù)字技術(shù)能力、意識和倫理道德等。在校本實(shí)踐研修階段，教師通過自主學(xué)習(xí)、集體研討、實(shí)踐創(chuàng)作三個(gè)操作環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具與數(shù)字化新技術(shù)。教師結(jié)合自身微能力點(diǎn)和數(shù)字化教學(xué)資源創(chuàng)作要求進(jìn)行實(shí)踐研修，掌握課件制作美化設(shè)計(jì)、電子表格公式編輯、在線網(wǎng)絡(luò)資源檢索、微課視頻裁剪編輯、調(diào)查問卷生成二維碼、智慧教育資源學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)資源快速下載以及Python編程和3D建模打印等數(shù)字化學(xué)習(xí)工具與數(shù)字化新技術(shù)。

引導(dǎo)教師深度閱讀各學(xué)科新課標(biāo)，是培養(yǎng)教師跨學(xué)科素養(yǎng)的前提，也是進(jìn)一步開展校本實(shí)踐研修的抓手，有助于提升新時(shí)代教師跨學(xué)科教學(xué)素養(yǎng)。

三、深層挖掘教學(xué)素材，融合跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容

（一）基于學(xué)情，開展調(diào)研

跨學(xué)科學(xué)習(xí)是基于跨學(xué)科意識，運(yùn)用兩種或兩種以上的學(xué)科觀念解決問題的學(xué)習(xí)取向與學(xué)習(xí)活動(dòng)。其本質(zhì)是突破學(xué)科邊界，滲透和應(yīng)用所學(xué)課程知識，實(shí)施深度學(xué)習(xí)與科學(xué)探究。其在理解、分析、綜合、評價(jià)和創(chuàng)造等方面的認(rèn)知水平層次較高，是高階思維的智力培養(yǎng)方式，重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)際問題解決能力、決策力與批判性思維能力。

（二）貼近生活，培養(yǎng)素養(yǎng)

初中物理跨學(xué)科實(shí)踐主題內(nèi)容與日常生活、工程實(shí)踐和社會熱點(diǎn)緊密相關(guān)，設(shè)計(jì)宗旨是發(fā)展學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識與思維的綜合能力。例如，根據(jù)物理新課標(biāo)“跨學(xué)科實(shí)踐”的“物理學(xué)與工程實(shí)踐”內(nèi)容，開展什么樣的項(xiàng)目主題科學(xué)探究，才能貼近學(xué)生生活，培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)？參考物理新課標(biāo)附錄中的跨學(xué)科實(shí)踐案例“節(jié)能環(huán)保小屋設(shè)計(jì)和模型制作”，教師可以構(gòu)思設(shè)計(jì)“家庭裝修”這一實(shí)踐項(xiàng)目主題［3］。

1.參觀考察，構(gòu)建框架

房屋既是學(xué)生身邊最熟悉的居住與學(xué)習(xí)的場所，也是跨學(xué)科知識與思維在工程實(shí)踐創(chuàng)造中的勞動(dòng)結(jié)晶。教師先帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地考察商品房空間大小、格局劃分、功能位置以及居住要求，初步構(gòu)建家庭裝修框架效果圖，激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意識，是在有意識地引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建工程思維框架，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何使用數(shù)字圖片處理的信息技術(shù)進(jìn)行表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)素養(yǎng)。

2.綜合資源，科學(xué)選取

裝修并不是一件簡單的事情，教師可帶領(lǐng)學(xué)生去當(dāng)?shù)亟ú氖袌鰧?shí)地考察，詢問裝修人員并記錄家庭裝修所需的各種材料的價(jià)格、數(shù)量以及涉及人員的各項(xiàng)費(fèi)用等，讓學(xué)生綜合自身的人力資源、現(xiàn)有材料工具以及資金額度，科學(xué)預(yù)算和選取建材，初步構(gòu)建家庭裝修框架效果圖。

讓學(xué)生綜合資源，科學(xué)選取各類建材，目的是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)統(tǒng)籌思維，即整體部署工程、策劃協(xié)調(diào)工程、科學(xué)選取資源等思維。在選取建材的過程中，教師可引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識家裝板材的種類、規(guī)格，滲透節(jié)能環(huán)保的生態(tài)學(xué)理念；在設(shè)計(jì)改造墻體結(jié)構(gòu)的方案時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識施工安全原則；等等。

3.演講展示，優(yōu)化方案

為了體現(xiàn)學(xué)生所制訂的家庭裝修方案的科學(xué)性、藝術(shù)性、多樣性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，教師可讓學(xué)生以小組為單位，采用演講報(bào)告的方式展示家庭裝修方案，并通過投票打分選出優(yōu)勝小組方案。作為應(yīng)用信息技術(shù)的跨學(xué)科實(shí)踐融合成果，家庭裝修方案能體現(xiàn)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思維、個(gè)性化審美以及藝術(shù)素養(yǎng)，而報(bào)告過程中語言的表達(dá)與觀點(diǎn)的提煉等，能體現(xiàn)學(xué)生的語文素養(yǎng)。

（三）應(yīng)用項(xiàng)目，綜合探究

1.自主學(xué)習(xí)，理解跨學(xué)科概念

項(xiàng)目主題中包含許多跨學(xué)科概念，如在家庭裝修中，與“能量”有關(guān)的就有節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境、太陽能發(fā)電、高效利用能源等。教師引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)字化學(xué)習(xí)工具認(rèn)識相關(guān)概念，通過網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)的學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識與技能的良好習(xí)慣和樂于實(shí)踐、勇于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.科學(xué)實(shí)踐，領(lǐng)悟跨學(xué)科思維

學(xué)生應(yīng)具備跨學(xué)科思維，能夠在兩種或兩種以上學(xué)科思維方式的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地提出新思路，從而更好地解決實(shí)際問題。家庭電路設(shè)計(jì)與安裝，體現(xiàn)了工程思維與物理思維的融合創(chuàng)新。由于初中生已經(jīng)學(xué)過“串并聯(lián)電路”“歐姆定律”等電學(xué)知識，因此，家庭電路設(shè)計(jì)對于學(xué)生來說較為簡單；但學(xué)生仍可能會遇到新問題，如雙控開關(guān)既不屬于并聯(lián)也不屬于串聯(lián)，而是一種特殊的連接方式。遇到這類情況，教師可組織學(xué)生結(jié)合電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材開展科學(xué)實(shí)踐。

3.協(xié)作研討，分享跨學(xué)科評價(jià)

跨學(xué)科項(xiàng)目的實(shí)施，需要跨學(xué)科評價(jià)的全程參與和指引?？鐚W(xué)科評價(jià)的方式有書面綜合評價(jià)、項(xiàng)目成果展示、利用數(shù)字化工具制作線上展覽等?？鐚W(xué)科評價(jià)的多樣性和靈活性提升了跨學(xué)科評價(jià)的廣度和深度，是跨學(xué)科項(xiàng)目的價(jià)值引領(lǐng)，是學(xué)生科學(xué)態(tài)度養(yǎng)成的準(zhǔn)繩。

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