《義務(wù)教育課程方案(2022年版)》明確提出進(jìn)行跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的要求。本文以2024年版人教版九年級上冊第四單元課題1《水資源及其利用》為例,涵蓋跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)——水質(zhì)檢測及自制凈水器;以問題驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)系列活動(dòng),側(cè)重于落實(shí)科學(xué)態(tài)度與素養(yǎng)發(fā)展;注重培養(yǎng)學(xué)生將化學(xué)與生物、地理、物理、數(shù)學(xué)、歷史等學(xué)科融合解決跨學(xué)科實(shí)際問題的能力。本課例旨在為跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)融入初中化學(xué)大單元課堂教學(xué)提供實(shí)踐路徑和參考依據(jù)。
初中化學(xué)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)研究的必要性
當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,許多科技創(chuàng)新領(lǐng)域都需要交叉學(xué)科的相關(guān)知識,重大問題很難憑借單一學(xué)科知識解決。隨著教育改革的不斷推進(jìn),將學(xué)生培養(yǎng)為“全面發(fā)展的人”已成為中國學(xué)生核心素養(yǎng)的要義?!读x務(wù)教育課程方案(2022年版)》首次規(guī)定各學(xué)科開展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)安排不少于總課時(shí)的10%?;瘜W(xué)具有很強(qiáng)的綜合性,它與物理、生物、數(shù)學(xué)、地理等學(xué)科都有交叉融合之處,是實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)的良好載體。
《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》專門設(shè)置了“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實(shí)踐”學(xué)習(xí)主題,設(shè)計(jì)了10個(gè)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)。跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)可以幫助學(xué)生更好地了解化學(xué)和其他學(xué)科的關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識解決實(shí)際問題?;瘜W(xué)教師需要以化學(xué)教材為依據(jù),將其他學(xué)科知識融會貫通,培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科的思維能力,從而提升學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識解決實(shí)際問題的綜合能力。
跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)融入初中化學(xué)大單元的教學(xué)設(shè)計(jì)探索
設(shè)計(jì)思路。我們選取2024年版人教版九年級上冊第四單元課題1《水資源及其利用》一節(jié),依據(jù)新課標(biāo)學(xué)習(xí)主題“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實(shí)踐”中跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)——水質(zhì)檢測及自制凈水器展開設(shè)計(jì),這一實(shí)踐活動(dòng)運(yùn)用多門學(xué)科的知識,并運(yùn)用相應(yīng)的工程與技術(shù)。如:關(guān)于水凈化的原理需要科學(xué)知識,制作凈水器則需要技術(shù)與工程方面的知識。學(xué)生在物理學(xué)科“升華和凝華”中,已經(jīng)學(xué)習(xí)了水的三態(tài)變化、自然界中的水循環(huán)、水資源的利用和保護(hù);生物學(xué)科介紹了水在植物中的升騰作用及植物在涵養(yǎng)水源、保持水土方面的影響;地理學(xué)科介紹了大氣降水、水旱災(zāi)害、水資源狀況;歷史學(xué)科介紹了古今中外的水法。
我們通過查看相關(guān)文獻(xiàn),基于以上分析,結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展區(qū),設(shè)置如下課程目標(biāo)。第一,收集和整理與水相關(guān)的文獻(xiàn),進(jìn)行文化解讀,發(fā)現(xiàn)中國傳統(tǒng)文化中關(guān)于水利用的民族智慧;在對傳統(tǒng)文化進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)能夠關(guān)注當(dāng)下,找到弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化的方法。第二,收集并分析與水相關(guān)的藝術(shù)作品;運(yùn)用不同角度的文獻(xiàn)資料證實(shí)自己的觀點(diǎn);明確水資源在各學(xué)科中的文化屬性;查閱生活中影響各種水資源利用的主要因素,并對水資源的利用提出合理的構(gòu)思。第三,豐盈內(nèi)在感知,進(jìn)而建構(gòu)多種表達(dá)途徑;嘗試進(jìn)行多元化表達(dá);優(yōu)化表達(dá)方式和呈現(xiàn)形式;培養(yǎng)跨學(xué)科整合的視野和思維,不僅能夠整合各學(xué)科的關(guān)鍵知識要素,還能融合更多學(xué)科和技能;掌握跨學(xué)科知識,形成跨學(xué)科能力和跨學(xué)科思維。
教學(xué)過程如下。
環(huán)節(jié)一:問題形成任務(wù)清單。教師提問:古有大運(yùn)河,今有南水北調(diào),國家花巨資這樣做的原因是什么?以此導(dǎo)入新課,問題驅(qū)動(dòng),任務(wù)清單由學(xué)生自主討論,自主認(rèn)領(lǐng),調(diào)動(dòng)積極性,激發(fā)興趣。結(jié)合地理和歷史學(xué)科視角,解釋問題,使課堂教學(xué)不再局限于某一學(xué)科層面,旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)。
環(huán)節(jié)二:課外實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生分為研學(xué)組、調(diào)研組、查閱組、綜合組四個(gè)小組開展課外實(shí)踐活動(dòng),如利用周末時(shí)間前往污水處理廠、深入社區(qū)調(diào)研城市用水情況、上網(wǎng)查閱水資源相關(guān)文獻(xiàn)資料等。通過以上活動(dòng),學(xué)生培養(yǎng)了實(shí)證意識,拓寬了學(xué)習(xí)視野,走向社會,增強(qiáng)責(zé)任感;突出學(xué)生主體地位,圍繞具體問題,學(xué)生選擇自身擅長的方式進(jìn)行探究,思維能力得到綜合發(fā)展。
環(huán)節(jié)三:小組交流展示。研學(xué)組參觀了污水處理廠,介紹了污水處理的過程;調(diào)研組深入社區(qū)調(diào)查城市用水情況,講述家庭簡易凈水器的構(gòu)造原理;查閱組上網(wǎng)搜集文獻(xiàn)素材,不僅整理了關(guān)于水資源及其利用的學(xué)科融合知識、從古到今對水的立法情況,還了解到了古人凈水的方法;綜合組整理了近代生活中過濾吸附操作應(yīng)用及各學(xué)科水資源知識集錦,并展示了家用水質(zhì)監(jiān)測筆。
環(huán)節(jié)四:課堂深入探究。通過多學(xué)科、多途徑總結(jié)凈水方法。在我國古代,人們早早就有了凈水意識,請大家思考以下記載中用到了哪些凈水方法?《調(diào)疾飲食辯》記載:春夏大雨,山水暴漲,有毒。山居別無他水可汲者,宜搗蒜或白礬少許,投入水缸中,以使水沉淀凈化?!娥B(yǎng)生要集》記載:凡煮水飲之,眾病無緣生也。再對照現(xiàn)代科技中的凈水方法:軟化硬水的材料,即離子交換樹脂、凈水新科技空氣制水機(jī)、空間站水循環(huán)等。學(xué)生通過閱讀總結(jié)凈水方法:沉淀、吸附、煮沸。拓寬解決問題的視角,在探究中不斷完成知識的內(nèi)化,培養(yǎng)綜合素養(yǎng)。
建構(gòu)思維模型,使用模型。渾濁的泥水在“生命吸管”的凈化下變成澄清的水,據(jù)此設(shè)計(jì)便攜式凈水器。學(xué)生通過課本上自來水廠凈水示意圖,分析自來水雜質(zhì)成分,總結(jié)出自來水廠凈水方法如沉淀、吸附、過濾等,并在教師的引導(dǎo)下總結(jié)出物質(zhì)分離與提純的一般方法,建構(gòu)物質(zhì)分離與提純的科學(xué)思維模型。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):如何把一杯自然界的渾水變成清水?通過分組討論、設(shè)計(jì)方案,合作探究、實(shí)施實(shí)驗(yàn),反思評價(jià)、表達(dá)交流,組間展示、互評完善,構(gòu)建模型并使用模型,實(shí)現(xiàn)知識遷移,落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)。
環(huán)節(jié)五:成果活動(dòng)復(fù)盤。理不辨不明,通過小組辯論“水是越純越好嗎”,學(xué)生不僅鞏固了知識,還清晰地知道為什么我們不飲用純水,將知識運(yùn)用于生活。學(xué)生討論回答:古有大運(yùn)河,今有南水北調(diào),歷經(jīng)千里后如何甘甜如初?學(xué)生通過手抄報(bào)、倡議書、辯論賽、你問我答等形式,小組復(fù)盤深入,展示形式多樣,每個(gè)人都能在實(shí)踐活動(dòng)中找到“成長節(jié)點(diǎn)”,養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。
評價(jià)方式創(chuàng)新。評價(jià)方式分為學(xué)生評價(jià)(自我評價(jià)和生生互評、組內(nèi)評價(jià)和組間評價(jià))、教師評價(jià)和家長評價(jià)。根據(jù)提煉的學(xué)科共通素養(yǎng),對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行全面評價(jià),根據(jù)維度設(shè)置不同的獎(jiǎng)項(xiàng),將評價(jià)與學(xué)生的頒獎(jiǎng)活動(dòng)結(jié)合起來。每項(xiàng)活動(dòng)都有過程性評價(jià),以跟蹤觀察、日志記錄的形式形成成長檔案。
教學(xué)效果反思。以“一杯水的北上之旅”為主題的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)學(xué)習(xí),創(chuàng)設(shè)古有大運(yùn)河今有南水北調(diào)的真實(shí)情境,學(xué)生感受到歷史和化學(xué)的距離不再遙遠(yuǎn),有利于將所學(xué)的化學(xué)知識和社會問題有機(jī)融合在一起,從而形成意義建構(gòu);通過調(diào)查城市污水處理廠、查閱用水法律、古代凈水工具——漉水囊和家用水質(zhì)檢測筆等生活實(shí)例,拓展學(xué)生思維的深度和廣度,促使所學(xué)知識立體化、結(jié)構(gòu)化、素養(yǎng)化。
跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)融入初中化學(xué)大單元教學(xué),首先,可以緩解九年級化學(xué)教學(xué)“時(shí)間緊任務(wù)重”的困境,使時(shí)間效益最大化。其次,經(jīng)常開展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)可以拓展教師的知識面,使其看待問題的視角不再局限于本學(xué)科,促使教師教學(xué)能力提升。最后,跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的側(cè)重點(diǎn)不再僅是課堂中把知識講明白,而是思考如何設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)才能促使學(xué)生更好地獲得知識,提升能力。
跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)融入初中化學(xué)大單元教學(xué)的整合是必然趨勢,但在一線教學(xué)中開展并不是一蹴而就的,如一線教師的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)和大單元教學(xué)的理論知識培訓(xùn)、學(xué)校的課時(shí)整體規(guī)劃、學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件的保障等,都需要進(jìn)一步研究和解決。
(本文系2024年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究課題“‘雙新’背景下大概念統(tǒng)領(lǐng)的初中化學(xué)大單元教學(xué)實(shí)踐研究”的階段性成果。課題編號:JCJYC2407zy1326)
(趙江華單位系南陽市第二十八中學(xué)校,王璐單位系鄭州市第六十一中學(xué),凡曉宇單位系鄭州市創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)校)
(本欄責(zé)編 桑 濤)