新課標下初中化學跨學科實踐活動設計
——以“水質(zhì)檢測及自制凈水器”為例*

柳聰慧，王宏社

(寶雞文理學院化學化工學院,陜西 寶雞 721013)

為加強各個學科之間的關聯(lián)，促進學生建構(gòu)學科和跨學科，培養(yǎng)解決問題的關鍵能力及必備品格，新課標(2022年版)對課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，設立了多個跨學科主體實踐活動，并規(guī)定實踐活動所用課時不少于本學科總課時的10%。由此可見，設計并實行跨學科實踐活動對學生綜合能力的培養(yǎng)很有意義。本文以“水質(zhì)檢測及自制凈水器”為例，設計了初中化學跨學科實踐的主題活動。

1 活動的育人價值

“水質(zhì)檢測及自制凈水器”是基于生活中飲用水的水質(zhì)好壞會影響人體健康，以及工業(yè)用水水質(zhì)好壞會影響產(chǎn)品質(zhì)量等問題而提出的實踐活動，屬于化學與健康等領域的作品制作類綜合實踐活動，具有重要的實踐意義。

該活動綜合體現(xiàn)“物質(zhì)的性質(zhì)與應用”“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”學習主題的大概念及核心知識，承載著學生必做實驗“水的組成及變化的探究”，以及“吸附”“過濾”等水的凈化方法，涉及“化學與社會·跨學科實踐”學習主題中化學與材料、化學與健康等相關內(nèi)容，融合生物、地理等學科的相關內(nèi)容，促進學生元素觀、變化觀等化學觀念的形成，促進“系統(tǒng)與模型”“比例與定量”“可持續(xù)發(fā)展”等跨學科大概念的進一步構(gòu)建與發(fā)展。

該活動給學生提供一個真實情境，引導學生思考如何檢測及處理水質(zhì)，使其達到生產(chǎn)生活用水的要求，鼓勵學生自主進行探究，積極調(diào)動所學過的化學、數(shù)學、生物等相關知識，并結(jié)合技術與工程、材料等領域選擇合適的方法和知識解決現(xiàn)有的問題。促使學生積極參與各種綜合實踐活動，提高學生運用知識解決實際問題和動手操作能力；提高學生自主反思和探究問題的能力；培養(yǎng)學生的合作精神和創(chuàng)新意識；促進學生的綜合能力的發(fā)展(如圖1)。

圖1 “水質(zhì)檢測及自制凈水器”活動的育人價值

2 內(nèi)容結(jié)構(gòu)

水在地球上有廣泛的分布，人類的生產(chǎn)生活都與水密切相關。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展、人類生活水平的逐漸提高，人們對生活(飲用水)、生產(chǎn)用水的水質(zhì)要求也越來越高，水質(zhì)的衡量標準也相應地不斷發(fā)展和完善。飲用水主要考慮對人體健康的影響，其水質(zhì)標準除有物理指標、化學指標外，還有微生物指標；對工業(yè)用水則考慮是否影響產(chǎn)品質(zhì)量或易于損害容器及管道。實踐活動以水的凈化方法為核心，調(diào)查水在地球上的分布以及現(xiàn)有的水質(zhì)情況；通過化學實驗，探究水的組成并分析含有物質(zhì)情況；結(jié)合生物所學知識衡量水中物質(zhì)對人體健康是否存在影響；綜合考慮人們對生產(chǎn)生活的水質(zhì)要求以及水質(zhì)的衡量標準，選擇合適的材料和方法，完成簡易凈水器的設計和制作。

3 活動設計

“水質(zhì)檢測及自制凈水器”活動分為水質(zhì)檢測和自主設計并自制凈水器兩個內(nèi)容。本次活動以設計制作凈水器為核心內(nèi)容，以檢測水質(zhì)為基礎進行，雖然只是真實凈水器的模擬和簡單的進行制作，但也是一個開放、復雜的綜合實踐活動，需要學生全身心投入，并且在完成任務的過程中，不僅要考慮人們對生活用水(飲用水)、生產(chǎn)用水的水質(zhì)標準要求，還要考慮材料的選擇以及裝置尺寸等相關問題，要結(jié)合運用多門學科知識完成作品的整體設計，并且要對凈水器進行多次試驗并不斷地進行優(yōu)化完善。

根據(jù)活動內(nèi)容結(jié)構(gòu)要求，本活動分為以下幾個環(huán)節(jié)進行：

1)環(huán)節(jié)1。通過教師介紹，讓學生明確本次活動的背景、主要內(nèi)容及任務。查閱相關資料，明確以下問題：自然界中水資源是如何分布的，現(xiàn)在水污染的程度是怎樣的，未處理過的水含有的哪些物質(zhì)對人體健康有影響，現(xiàn)在的生活用水(飲用水)、生產(chǎn)用水的水質(zhì)標準是什么，怎么進行水的組成探究實驗，現(xiàn)在的自來水廠怎么進行凈水的，學過哪些水的凈化方法。小組同學進行合作，整理并分析查閱到的相關資料，初步確立簡易凈水器的設計思路和制作目標，明確每個人的具體任務分工，體會本次活動的意義和價值。

2)環(huán)節(jié)2。根據(jù)查閱相關資料，小組同學合作完成“探究水的組成和變化”實驗，根據(jù)實驗現(xiàn)象分析水的組成元素，并且結(jié)合了解到水的凈化的方法和原理以及查閱到的自來水廠水的凈化方法；依據(jù)水質(zhì)檢測方法和要求，引導學生可以采用“看”(色度、渾濁程度)“聞”(有無異味)“測”(pH值)等方法進行簡單的測定。接下來初步確定簡易凈水器所需要的材料以及程序方法，形成初步的設計方案。

3)環(huán)節(jié)3。小組同學從實際出發(fā)，根據(jù)自己所選擇的材料(活性炭、沙粒、紗布、塑料瓶等)和設計方案，動手繪制凈水器的設計圖，小組同學之間進行合作，自主制作簡易凈水器，并且不斷進行試驗、優(yōu)化，注意觀察記錄凈化前后水樣的變化，教師對測試結(jié)果進行收集匯總。

4)環(huán)節(jié)4。組間進行模型成果展示，并對其原理、材料、效果等方面進行說明，相互評價交流，再次對自己的凈水器模型進行優(yōu)化。教師引導學生進行反思和總結(jié)自制簡易凈水器過程中的經(jīng)驗和不足，并歸納總結(jié)出這類主題下的活動思路和方法，肯定每位同學在此次活動中的表現(xiàn)。

4 實施建議和意義

開展“水質(zhì)檢測及自制凈水器”實踐活動，因為水質(zhì)檢測的內(nèi)容對于初中剛接觸化學的學生來說，可能比較陌生，此時建議教師對學生進行積極的引導和組織，幫助學生找到水質(zhì)檢測的簡單方法。建議學生在設計制作簡易凈水器之前，要先對自然界中水的分布以及存在哪些成分對人體健康有影響進行充分的調(diào)查和了解，并且緊密結(jié)合“探究水的組成和變化”實驗對水進行成分分析，根據(jù)水的凈化方法以及工程技術的相關知識，對制作凈水器的材料、方案進行選擇和設計。并且在模型制作完成之后，教師要給學生提供對自制凈水器不斷完善、展示交流、組間互評的機會，并且教師要對此次活動進行有針對性的指導、總結(jié)與評價反饋。

開展“水質(zhì)檢測及自制凈水器”的跨學科實踐活動，通過教師引導，讓學生通過小組合作的形式完成“調(diào)查—設計—制作—優(yōu)化—評價”一系列過程，鍛煉了學生搜集以及匯總分析資料的能力，提高了學生運用各個學科知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)了學生的合作精神和創(chuàng)新意識。在模型制作完成之后，學生還能夠?qū)υO計進行試驗并不斷優(yōu)化，這是一個自我反思過程，有利于學生自身的提高和發(fā)展。并且，開展有趣味的跨學科主題活動作為一種新的實踐方式，讓學生自主動手實驗探索，避免了以往的照本宣科、空洞乏味的教學方式，有利于教學手段的豐富以及教學效果的提高?？傊?，開展初中化學跨學科實踐活動是一種能夠全面提高學生的綜合能力和核心素養(yǎng)的有效教學方法。