新課標(biāo)導(dǎo)向下初中化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)的解析與策略

林淑惠,黃俊生

(1.汕頭經(jīng)濟(jì)特區(qū)林百欣中學(xué),廣東汕頭,515041;2.韓山師范學(xué)院,廣東潮州,521041)

《義務(wù)教育課程方案(2022年版)》明確指出,各學(xué)科要用不少于本學(xué)科總課時(shí)的10%開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)(實(shí)踐)活動(dòng)。[1]根據(jù)新課程方案的要求,《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡稱2022年版課標(biāo))不僅在課程理念、課程目標(biāo)等方面對(duì)初中化學(xué)教學(xué)開展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)提供了指向性要求,提倡“創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境,倡導(dǎo)‘做中學(xué)’‘用中學(xué)’‘創(chuàng)中學(xué)’,開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí),重視跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)”“學(xué)生能從跨學(xué)科角度初步分析和解決簡單的開放性問題,體會(huì)系統(tǒng)思維的意義”,還對(duì)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,新增跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng),正式將“化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”列為義務(wù)教育化學(xué)課程五大學(xué)習(xí)主題之一。[2]隨著新課標(biāo)的推行,教師需要深入探討初中化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)涵,明確跨學(xué)科教學(xué)的功能定位,明晰跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)容和要求,探索跨學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐策略。

一、功能定位

近年來,研究者從不同角度定義跨學(xué)科教學(xué)。于國文等人認(rèn)為,跨學(xué)科教學(xué)是打破學(xué)科界限,遵循各學(xué)科的內(nèi)在邏輯的融合教學(xué)。[3]杜惠潔等人將跨學(xué)科教學(xué)定義為以一門學(xué)科為中心,從中選取主題,并圍繞該主題整合多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行教學(xué)。[4]郭華認(rèn)為:“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是在強(qiáng)調(diào)學(xué)科課程的基礎(chǔ)性與邏輯性的前提下,體現(xiàn)義務(wù)教育階段課程應(yīng)有的綜合化和實(shí)踐化的一種課程設(shè)計(jì)?？鐚W(xué)科主題學(xué)習(xí)并不是新鮮事物,研究性學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、學(xué)科實(shí)踐、問題解決等,都必然是跨學(xué)科的,是實(shí)踐的、綜合的。在分科設(shè)置課程的現(xiàn)實(shí)背景下,跨學(xué)科主題學(xué)習(xí),是實(shí)事求是、積極穩(wěn)妥的一種課程綜合化、實(shí)踐化策略。”[5]縱觀眾多研究者對(duì)跨學(xué)科教學(xué)的論述,本文將初中化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)界定為:圍繞某一生活場景或者某一新技術(shù)變革,采用跨學(xué)科教學(xué)模式,引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科的知識(shí)、方法、視角聯(lián)系起來,共同解決復(fù)雜的問題或者完成綜合性的學(xué)習(xí)任務(wù)?？鐚W(xué)科教學(xué)模式要求教師積極推動(dòng)跨界學(xué)習(xí),全面關(guān)注學(xué)生的生活實(shí)踐,將未來的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)提前融入教學(xué)階段。

跨學(xué)科教學(xué)至少具有以下重要功能。一是培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)?？鐚W(xué)科教學(xué)有助于學(xué)生從多個(gè)角度和領(lǐng)域認(rèn)識(shí)世界,了解化學(xué)在生活、生產(chǎn)、科技等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和批判性思維,提高學(xué)生解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀,厚植學(xué)生的民族認(rèn)同感和使命感。二是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。跨學(xué)科教學(xué)可以將化學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)結(jié)合起來,使化學(xué)知識(shí)變得更加有趣,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。三是拓寬學(xué)生的學(xué)科視野?？鐚W(xué)科教學(xué)有助于打破學(xué)科之間的壁壘[6],幫助教師拓寬學(xué)生的學(xué)科視野,了解各學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài),使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上,更好地理解各學(xué)科之間的聯(lián)系,提高學(xué)科認(rèn)知水平和融合能力。四是推動(dòng)教育改革和創(chuàng)新?？鐚W(xué)科教學(xué)要求教師具備多元化的知識(shí)背景和教學(xué)能力,鼓勵(lì)教師持續(xù)探索新的教學(xué)策略和方法,以推動(dòng)教育創(chuàng)新,為教育改革提供有益的借鑒和啟示。通過開展跨學(xué)科教學(xué),教師可以不斷提升自己的專業(yè)素養(yǎng),提高教學(xué)質(zhì)量。

二、內(nèi)容和要求

將《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡稱2011年版課標(biāo))和2022年版課標(biāo)學(xué)習(xí)主題5的二級(jí)主題內(nèi)容進(jìn)行比較,結(jié)果如表1所示。

表1 2011年版課標(biāo)和2022年版課標(biāo)學(xué)習(xí)主題5的二級(jí)主題內(nèi)容

2022年版課標(biāo)二級(jí)主題內(nèi)容體現(xiàn)了大概念統(tǒng)領(lǐng)的BCMAP(big idea,core knowledge,method,attitude,practice)多維結(jié)構(gòu),內(nèi)涵更豐富,涉及范圍更廣。在具體教學(xué)過程中,教師需要幫助學(xué)生在“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”“物質(zhì)的化學(xué)變化”三個(gè)學(xué)習(xí)主題中建構(gòu)“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”的大概念(B)、掌握化學(xué)核心知識(shí)(C)?！盎瘜W(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”學(xué)習(xí)主題側(cè)重從科學(xué)探究與實(shí)踐的維度培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)、技術(shù)、工程等知識(shí)融合解決跨學(xué)科實(shí)際問題的能力(M),注重科學(xué)態(tài)度與責(zé)任(A)的培養(yǎng),首次強(qiáng)調(diào)了必須培養(yǎng)學(xué)生合理應(yīng)對(duì)未來不確定性挑戰(zhàn)的意識(shí)、勇氣和理性思維。在“化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”學(xué)習(xí)主題中,圍繞學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)要求,推薦了10個(gè)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)(P)。[7]這10個(gè)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)以真實(shí)任務(wù)為驅(qū)動(dòng),以具體任務(wù)為抓手,與必做實(shí)驗(yàn)緊密關(guān)聯(lián),目的在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和跨學(xué)科思維能力。10個(gè)實(shí)踐活動(dòng)可分為作品制作類、行動(dòng)改進(jìn)類、調(diào)查研究類三類。具體如表2所示。

表2 跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的分類及主題

三、關(guān)聯(lián)學(xué)科及建議

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)充分發(fā)揮整合功能,將“化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”與其他學(xué)習(xí)主題的核心知識(shí)和必做實(shí)驗(yàn)充分結(jié)合起來,同時(shí)涵蓋了其他學(xué)科的知識(shí)和方法?，F(xiàn)從三種活動(dòng)類型中各選取一個(gè)跨學(xué)科活動(dòng)主題,探討其可能關(guān)聯(lián)的學(xué)科知識(shí)以及活動(dòng)實(shí)施建議。

(一)作品制作類--基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器

1.可能關(guān)聯(lián)的學(xué)科知識(shí)

化學(xué):涉及氧氣的性質(zhì)、制取和儲(chǔ)存等知識(shí)。

物理學(xué):涉及流體力學(xué)、壓力、溫度等知識(shí)。

工程學(xué):涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、材料科學(xué)、制造技術(shù)等知識(shí)。

數(shù)學(xué):涉及流量、壓力等數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。

生物學(xué):涉及氧氣對(duì)生物體的重要性、缺氧的影響等知識(shí)。

環(huán)境科學(xué):涉及氧氣對(duì)環(huán)境的影響、供氧器的環(huán)保性等知識(shí)。

2.實(shí)施建議

(1)明確需求:教師在開始設(shè)計(jì)之前,與學(xué)生討論活動(dòng)的目標(biāo)和需求。明確活動(dòng)的目的是“提供一種簡易的供氧方式,用于實(shí)驗(yàn)或緊急情況等”。

(2)設(shè)計(jì)方案:組織學(xué)生討論和制定設(shè)計(jì)方案,讓學(xué)生思考不同的供氧方式,例如使用化學(xué)反應(yīng)、壓縮氣體等,考慮它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

(3)材料準(zhǔn)備:根據(jù)設(shè)計(jì)方案,列出所需的材料和工具,例如試管、橡皮管、活性炭等。確保每個(gè)學(xué)生或小組都有必要的材料和工具。

(4)制作過程:根據(jù)設(shè)計(jì)方案,組織學(xué)生進(jìn)行制作,讓學(xué)生通過合作和互相幫助,逐步構(gòu)建供氧器。在制作過程中,提醒學(xué)生注意安全事項(xiàng)。

(5)測試和調(diào)整:完成制作后,讓學(xué)生對(duì)供氧器進(jìn)行測試,并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果;讓學(xué)生比較供氧器的供氧量、穩(wěn)定性和安全性等方面的表現(xiàn),并進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)。

(6)分享和交流:組織學(xué)生分享其設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與其他小組交流和討論。鼓勵(lì)學(xué)生分享成功和失敗的經(jīng)驗(yàn),提供必要的支持和指導(dǎo)。

(7)評(píng)估和反思:在活動(dòng)結(jié)束時(shí),對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估和反思,讓學(xué)生總結(jié)活動(dòng)中的收獲和不足之處,并提供必要的改進(jìn)建議。

(二)行動(dòng)改進(jìn)類--基于碳中和理念設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案

1.可能關(guān)聯(lián)的學(xué)科知識(shí)

化學(xué):了解碳排放和碳吸收的路徑。了解科學(xué)家如何對(duì)二氧化碳進(jìn)行了資源化利用。

地理學(xué):了解地球系統(tǒng)的基本組成和自然循環(huán),包括大氣、水、土壤和生物等,以及人類活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)的影響。

道德與法治:了解全球氣候變化和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系,包括人口增長、能源消耗和環(huán)境保護(hù)等方面。

數(shù)學(xué):學(xué)習(xí)計(jì)算能源消耗和碳排放的數(shù)據(jù),以及如何使用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)測。

技術(shù)和工程:了解各種低碳技術(shù)和工程應(yīng)用的原理和實(shí)踐,包括節(jié)能技術(shù)、可再生能源技術(shù)和環(huán)保工程技術(shù)等。

藝術(shù)學(xué):通過設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案的視覺形象和宣傳材料,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和環(huán)保意識(shí)。

2.實(shí)施建議

(1)活動(dòng)準(zhǔn)備:教師介紹碳中和理念和低碳行動(dòng)的意義,讓學(xué)生了解碳排放對(duì)環(huán)境的影響,以及低碳生活的重要性。同時(shí),教師提供相關(guān)資料和參考文章,引導(dǎo)學(xué)生了解低碳行動(dòng)的背景和相關(guān)知識(shí)。

(2)確定主題和目標(biāo):學(xué)生分組,選定低碳行動(dòng)的主題和目標(biāo),比如減少家庭碳排放、推廣太陽能、提倡公共交通等。學(xué)生要明確行動(dòng)計(jì)劃的目標(biāo),制定達(dá)成這些目標(biāo)的具體步驟。

(3)研究和分析:學(xué)生收集與主題相關(guān)的資料,進(jìn)行研究和數(shù)據(jù)分析。學(xué)生可以采訪專家、進(jìn)行問卷調(diào)查、查閱文獻(xiàn)等,以了解低碳行動(dòng)的影響和效果,并提出自己的見解和方案。

(4)設(shè)計(jì)行動(dòng)方案:學(xué)生根據(jù)研究和分析的結(jié)果,設(shè)計(jì)具體的低碳行動(dòng)方案。方案應(yīng)包括目標(biāo)、實(shí)施步驟、時(shí)間表、所需的資源和預(yù)算等。

(5)呈現(xiàn)和討論:學(xué)生以小組形式呈現(xiàn)自己的低碳行動(dòng)方案,并進(jìn)行討論和交流。教師和其他學(xué)生通過提問和提出建議,進(jìn)一步完善方案。

(6)實(shí)施行動(dòng)計(jì)劃:在得到認(rèn)可后,學(xué)生開始實(shí)施自己的低碳行動(dòng)方案。學(xué)生可以向家人、朋友和社區(qū)宣傳低碳理念,組織相關(guān)的活動(dòng),監(jiān)測行動(dòng)的效果等。

(7)反饋和評(píng)估:一段時(shí)間后,學(xué)生反饋低碳行動(dòng)方案的效果和問題,進(jìn)行自我評(píng)估。教師可以通過提問、討論和觀察等方式進(jìn)行評(píng)估,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考和改進(jìn)。

(三)調(diào)查研究類--調(diào)查家用燃料的變遷與合理使用

1.可能關(guān)聯(lián)的學(xué)科知識(shí)

化學(xué):了解不同燃料(如天然氣、液化氣、煤等)的化學(xué)成分和性質(zhì),以及燃料使用過程中可能產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)和污染物。

歷史學(xué):了解家用燃料的發(fā)展歷史,包括不同時(shí)期、不同地域的燃料種類和使用方式的變化。

環(huán)境科學(xué):研究不同燃料對(duì)環(huán)境的影響,包括碳排放、空氣質(zhì)量、水資源等。

能源經(jīng)濟(jì)學(xué):分析燃料的生產(chǎn)、運(yùn)輸和消費(fèi)等環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)成本和市場需求,以及能源政策對(duì)家用燃料選擇的影響。

工程學(xué):研究家用燃料的燃燒方式和設(shè)備設(shè)計(jì),包括爐具、熱水器等,以及如何提高能源利用效率和減少環(huán)境污染。

社會(huì)學(xué):了解家庭和社會(huì)對(duì)燃料選擇和使用的影響,包括文化、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)地位等因素。

地理學(xué):研究地理環(huán)境對(duì)家用燃料選擇的影響,包括資源分布、氣候條件等。

2.實(shí)施建議

(1)確定主題和目標(biāo):學(xué)生明確調(diào)查家用燃料的變遷與合理使用的主題和目標(biāo),例如了解不同時(shí)期家庭使用的燃料種類、價(jià)格和消耗量等信息,以及如何合理使用燃料以節(jié)約能源和減少環(huán)境污染。

(2)收集資料:學(xué)生可以通過查閱書籍、網(wǎng)上搜索、訪談等方式收集相關(guān)資料,了解家用燃料的變遷過程、各種燃料的特點(diǎn)、家庭燃料消耗情況等。

(3)設(shè)計(jì)調(diào)查問卷:學(xué)生設(shè)計(jì)調(diào)查問卷,以了解家庭燃料使用情況和態(tài)度,例如家庭使用的燃料種類、消耗量、價(jià)格、使用時(shí)間等,以及家庭對(duì)燃料選擇的偏好和合理使用的認(rèn)識(shí)。

(4)實(shí)施調(diào)查:學(xué)生通過網(wǎng)上或?qū)嵉卣{(diào)查的方式,向一定數(shù)量的家庭發(fā)放調(diào)查問卷,并收集數(shù)據(jù)。

(5)數(shù)據(jù)分析和處理:學(xué)生對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和處理,得出有關(guān)家庭燃料使用情況和合理使用意識(shí)的結(jié)論。

(6)撰寫報(bào)告:學(xué)生撰寫調(diào)查報(bào)告,闡述家用燃料的變遷、家庭燃料使用情況、燃料選擇的理由、合理使用的建議等內(nèi)容。

(7)分享和交流:通過展示報(bào)告、分享交流等方式,向同學(xué)和社區(qū)宣傳合理使用燃料的重要性和環(huán)保意識(shí)。

四、實(shí)踐策略

一是整合學(xué)科知識(shí),構(gòu)建跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容。教師應(yīng)熟悉各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)和教材,尋找可以融合的知識(shí)點(diǎn),將化學(xué)知識(shí)與物理、生物、地理、數(shù)學(xué)等其他學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行整合,為實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)提供基礎(chǔ)保障。初中化學(xué)與初中物理、生物兩門學(xué)科的知識(shí)交叉點(diǎn)具體如表3所示。

表3 初中化學(xué)與初中物理、生物兩門學(xué)科的知識(shí)交叉點(diǎn)

跨學(xué)科教學(xué)并不僅僅是將不同學(xué)科的知識(shí)簡單堆砌在一起,而是要在這些知識(shí)之間找到關(guān)聯(lián)。通過以上知識(shí)點(diǎn)的交叉,學(xué)生可以更好地理解化學(xué)與物理、生物學(xué)科之間的聯(lián)系,并將其應(yīng)用于更廣闊的領(lǐng)域,更有效地提高綜合能力。

二是創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科的問題情境。教師在化學(xué)教學(xué)中以其他學(xué)科的知識(shí)為鋪墊,創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科的問題情境,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。如在設(shè)計(jì)“溶液的濃度”教學(xué)活動(dòng)時(shí),教師可以創(chuàng)設(shè)生物學(xué)科的情境:了解某農(nóng)作物生長所需營養(yǎng)素及其最佳濃度,將如何配制無土栽培營養(yǎng)液以促進(jìn)農(nóng)作物更好地生長作為問題引入教學(xué)。教師引導(dǎo)學(xué)生將計(jì)算溶液濃度和配制溶液的方法遷移到具體情境中,提高解決問題的能力。

三是提倡跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式。教師鼓勵(lì)學(xué)生采用合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等多元化的學(xué)習(xí)方式,促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。關(guān)于學(xué)生的合作學(xué)習(xí),教師在學(xué)生剛升上九年級(jí)時(shí),根據(jù)學(xué)生自由分組和教師統(tǒng)籌安排兩個(gè)原則,盡快確定一個(gè)學(xué)年的合作探究學(xué)習(xí)小組,培養(yǎng)同組學(xué)生之間的默契和合作精神,有利于學(xué)生更好地開展各項(xiàng)跨學(xué)科探究學(xué)習(xí)活動(dòng)。

四是整合多元的評(píng)價(jià)方式。教師采用多元的評(píng)價(jià)方式,包括書面測試、實(shí)驗(yàn)操作、項(xiàng)目展示等多種形式,全面了解學(xué)生的知識(shí)掌握和應(yīng)用情況。

五是結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,因地制宜、就地取材地進(jìn)行跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)。教師結(jié)合實(shí)際情況,組織學(xué)生參與跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng),有助于增強(qiáng)學(xué)生的跨學(xué)科思維、實(shí)踐能力和解決問題的能力,深化家鄉(xiāng)情懷和社會(huì)責(zé)任感。例如,針對(duì)“海洋資源的綜合利用與制鹽”的實(shí)踐活動(dòng),有條件的學(xué)?？梢詭ьI(lǐng)學(xué)生到鹽場進(jìn)行研學(xué),有效促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。再如,針對(duì)“基于紙芯片的水質(zhì)檢測及自制凈水器”的實(shí)踐活動(dòng),教師可以帶領(lǐng)學(xué)生到附近的自來水處理廠進(jìn)行研學(xué)。如表4所示,學(xué)生在“化學(xué)與環(huán)?！贝蟾拍罱y(tǒng)領(lǐng)下確定學(xué)習(xí)主題,完成跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)。

表4 “基于紙芯片的水質(zhì)檢測及自制凈水器”跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)

五、結(jié)語

初中化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)是一種創(chuàng)新的教學(xué)方式,可以將化學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科進(jìn)行有效的交叉與融合,讓學(xué)生在深入理解化學(xué)知識(shí)的同時(shí),提高其他學(xué)科的學(xué)習(xí)效果,實(shí)現(xiàn)促使學(xué)生全面發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。教師應(yīng)該充分挖掘課本與生活素材,多層次、多領(lǐng)域地獲取知識(shí),拓寬知識(shí)面,迅速提升自己的專業(yè)水平,設(shè)計(jì)并推廣跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)知行合一。