新課標視域下初中化學跨學科教學實踐

[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）17-0052-05

在新一輪課程改革的推動下，中學化學教育正邁向跨學科融合的新階段。這一改革促使化學教學跨越單一學科的界限，強調(diào)多學科知識的交匯與整合，旨在為學生提供具身性的學習體驗和實踐感悟。《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）在課程內(nèi)容方面增加了“化學與社會·跨學科實踐\"主題，強調(diào)跨學科實踐，要求不少于總課時的 10% 用于開展跨學科主題學習（實踐）活動，旨在培養(yǎng)學生在真實情境中綜合運用知識解決實際問題的能力。

土壤是植物生長的基礎環(huán)境，其酸堿性對植物生長態(tài)勢有著至關重要的影響。因此，“探究土壤酸堿性對植物生長的影響”成為跨學科實踐活動的重要主題。該活動圍繞自然科學領域的真實問題展開，不僅展現(xiàn)了化學與生物學、地理等其他學科知識的深度融合，更體現(xiàn)了跨學科實踐活動在促進學生綜合素養(yǎng)提升方面的重要作用。為確?？鐚W科實踐活動在課堂教學中有效落實，并結合實際情況，選擇“水培郁金香”作為本教學實踐活動的主題。通過參與這一跨學科實踐活動，學生能夠具備綜合運用多學科知識解決復雜問題的能力，為未來的化學學習和生活實踐奠定堅實基礎。

一、主題內(nèi)容的價值分析

本課程依據(jù)新課標要求，設計了“土壤酸堿性對植物生長的影響”跨學科實踐活動，通過“物質(zhì)性質(zhì)應用 + 科學實驗\"雙主線整合化學（溶液配制、pH測定）、生物（植物生理）和地理（土壤環(huán)境）三大學科知識。在實驗設計方面，采用控制變量法，具體步驟為：溶液配制 $$ 數(shù)據(jù)測量 $$ 多因素分析，構建“學科認知一跨學科整合一實際應用\"三維培養(yǎng)目標：知識層面，強化定量分析與環(huán)境適應認知；能力層面，發(fā)展實驗設計、多學科協(xié)作與問題解決能力；價值層面，滲透可持續(xù)發(fā)展理念。本課程以真實生態(tài)問題為情境，通過“基礎實驗一綜合探究一社會實踐”的進階路徑，實現(xiàn)科學思維、社會責任與跨學科素養(yǎng)的立體化培養(yǎng)。本課程通過創(chuàng)設真實情境，構建了“實驗探究為基、思維發(fā)展為核、素養(yǎng)提升為本”的三維培養(yǎng)體系，既落實了新課標要求，又培養(yǎng)了適應未來社會發(fā)展需要的復合型人才。本課程開設的必要性、核心培養(yǎng)維度及教學設計創(chuàng)新點如表1所示。

表1課程開設的必要性、核心培養(yǎng)維度及教學設計創(chuàng)新點

續(xù)表

二、教學目標

本課程聚焦于跨學科實踐，旨在通過構建多元、交織的學習路徑，實現(xiàn)教學目標的多維度覆蓋。通過融合不同領域知識，為學生搭建知識體系溝通橋梁，期望能夠激發(fā)學生對多領域知識的興趣，培養(yǎng)學生的綜合思維與創(chuàng)新實踐能力。具體教學目標如下：

1.通過精心策劃的教學活動與實踐項目，讓學生領悟化學和生物學科知識在現(xiàn)實中的應用價值，深化并拓寬學生的學科認知，引導學生建立化學與生物學間的內(nèi)在聯(lián)系，促使學生的知識體系更加完整。

2.引導學生親歷科學研究過程，從問題提出、實驗設計、數(shù)據(jù)收集、結果分析至結論得出，使其在實踐中學會像科學家一樣思考，運用科學方法探索未知、解決實際問題，旨在培養(yǎng)出既擁有深厚專業(yè)知識，又具備廣闊視野和強大探究能力的復合型人才，使他們在未來復雜多變的社會環(huán)境中，展現(xiàn)出卓越的跨學科綜合素養(yǎng)。

3.通過啟發(fā)性、實踐性教育活動，喚醒學生對自然環(huán)境的珍視與呵護之情，增強學生的環(huán)保意識與責任感，讓學生直觀感受土壤保護的緊迫性和必要性，進而使他們成為具備高度環(huán)保意識、強烈責任感的青年，成為土壤環(huán)境保護的倡導者、實踐者與推動者，為環(huán)境保護貢獻力量，提升他們的科學精神與社會責任感。

三、教學流程

“探究土壤酸堿性對植物生長的影響\"這一學習主題融合了資料搜集、實驗探究、成果展示等活動。為了實現(xiàn)跨學科實踐主題學習自標，我們將整個學習任務拆解為4個子任務，并為4個子任務的完成設計了相應的學習活動。同時，為了全面、客觀地評估任務完成情況以及學生在學習活動中的表現(xiàn)，我們基于“教一學一評”一體化理念，設計了系統(tǒng)的學習評價方案。本課程的主要教學流程如圖1所示。

學習主題 學習任務 學習活動 學習評價→ √ √ √探究土壤酸堿性對植物生長的影響 任務1：理論準備，查找影響 課前搜集、整理有關資料，繪 小組合作，研討分享，成果搜集植物生長的因素 制圖片 與展示√ A A任務2：模擬土壤環(huán)境，水培郁 改善水的質(zhì)量，配制 5% 的乙 實驗儀器選配能力，操作規(guī)范金香之溶液配制 二胺四乙酸鈉溶液 性，實驗執(zhí)行效度√ √ √任務3：模擬土壤環(huán)境，水培郁 測定剛配制的 5% 的乙二胺 協(xié)作學習能力，環(huán)境數(shù)據(jù)適金香之溶液酸堿性檢測 四乙酸鈉溶液的pH 配性√ √ √任務4：水培郁金香，并觀察記 跟蹤記錄郁金香生長情況 生長指標監(jiān)測能力錄、成果展示。

四、教學過程

環(huán)節(jié)一了解植物生長的影響因素

[新課導人]課程伊始，教師呈現(xiàn)3份不同種類的水果，邀請3位學生品嘗，并請他們分享所品嘗水果的種類以及味道。

[問題生成]對比哈密瓜和橘子，二者品種不同、味道不同；同樣是橘子，產(chǎn)地不同，味道也不同。由此引發(fā)學生思考：除了品種和產(chǎn)地，還有哪些因素會影響植物的生長和品質(zhì)？

[任務1課前布置任務：通過網(wǎng)絡搜索或查閱書籍資料，探究植物生長的影響因素，并以手繪的形式呈現(xiàn)。

[成果展示]通過視頻展示學生查閱的資料以及手繪稿（如圖2和圖3），并請兩位學生上臺分享所獲得的信息。

圖1“探究土壤酸堿性對植物生長的影響\"的教學流程

圖2“植物生長的影響因素\"的手繪稿1

圖3“植物生長的影響因素\"的手繪稿2

[教師引導]列舉煙臺的蘋果（甜）吐魯番的葡萄（很甜）海南島的椰子（香甜）、福建平和蜜柚等實例，并引入“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳\"這一典故，深入淺出地闡述一棵植物從生根、發(fā)芽、開花到結果的生長過程中，必然會受光照、植株種類、土壤酸堿性等諸多因素的影響，進而強調(diào)在眾多影響因素中，土壤酸堿性對植物的生長有著較大的影響。

[PPT展示]利用PPT展示一些植物適宜生長的 pH 范圍（如表2）。其中適宜郁金香生長的 pH 為4.0～6.0

表2部分植物適宜生長的pH范圍

設計意圖：引導學生通過搜索網(wǎng)絡、查閱書籍、繪制簡筆畫等方式探尋植物生長的影響因素，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力；創(chuàng)設真實情境，讓學生感受到生活中化學無處不在，啟發(fā)學生學會從化學視角去觀察和認識身邊的化學現(xiàn)象，運用科學探究的方法和思維模式來學習和理解化學知識。

環(huán)節(jié)二 模擬土壤環(huán)境，水培郁金香

[導人這里展示的是郁金香的種球，我們將采用水培法模擬土壤環(huán)境種植郁金香。

[教師引導]生活中，我們常用自來水進行植物培育。但相關資料顯示，自來水中通常含有氯、氟化物、重金屬等成分，會阻礙植物根系對養(yǎng)分的吸收，不利于植物生長。因此，在進行水培時，需改善自來水的水質(zhì)。資料顯示，可以向自來水中加入5% 的乙二胺四乙酸鈉溶液（以下簡稱EDTA溶液）來改善水質(zhì)。

[任務2]如何配制 100g 溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為 5% 的EDTA溶液？配制過程中需要注意哪些問題？

[師生活動]學生小組合作，動手配制溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為 5% 的EDTA溶液。教師進行巡視指導，及時指出并糾正學生實驗操作中的不規(guī)范行為。

[教師示范]利用多媒體技術展示學生的錯誤操作，引導學生指出錯誤之處，并進行實驗誤差分析。隨后，教師親自示范正確的實驗操作，強化學生對溶液配制方法的理解與掌握。

設計意圖：通過配制溶液，引導學生復習相關方法、操作及注意事項，增進對溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的理解和對化學學科知識的系統(tǒng)認知，以此認識科學探究的基本過程，發(fā)展科學探究能力。

[任務3]EDTA溶液雖然可以改善水質(zhì)，但它適用于所有植物嗎？如何檢測溶液酸堿性的強弱？

[學生回答]每一種植物的生長都需要合適的pH 環(huán)境，因此EDTA并不適用于所有植物。檢測溶液pH的最簡單方法就是使用pH試紙進行檢測。

[學生實驗]把pH試紙放在點滴板上，用玻璃棒蘸取溶液，涂抹在pH試紙上。以小組為單位開展實驗，仔細觀察并記錄實驗現(xiàn)象，分析討論實驗中遇到的問題。

[實驗匯報]4個小組測得EDTA溶液的pH為5； 2個小組測得6；1個小組測得4。

[教師提問]各小組采用同樣的方法檢測同一種溶液的pH，為什么檢測結果會不同？

[演示]使用pH計測定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為 5% 的EDTA溶液，結果顯示為5.3。

[提示]用 pH 試紙測定溶液的 pH ，誤差比較大。如果需要準確測定，建議使用 pH 計。

[資料卡片]適宜郁金香生長的 pH 范圍為 4～ 6，而溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為 5% 的EDTA溶液能夠滿足郁 金香的生長環(huán)境要求。

設計意圖：引導學生積極思考檢測溶液酸堿性的方法（ ΔpH 試紙和 pH 計），并且對這兩種方法進行對比分析，明確每種方法的適用范圍。通過小組交流與合作，體驗小組合作學習的樂趣，使學生學會對獲得的信息進行簡單的加工處理，培養(yǎng)學生比較、歸納、分析、概括等方面的能力。

環(huán)節(jié)三觀察記錄，成果展示

[任務4]請同學們將郁金香種球放入盛有小石子的杯子中，沿杯內(nèi)壁緩慢注入 5% 的EDTA溶液，只需浸泡根部即可，不可沒過種球（水位如圖4所示）。接下來，讓我們開啟水培郁金香之旅。請同學們組內(nèi)合作培養(yǎng)，并記錄郁金香的生長過程（記錄表如表3所示）。

圖4水培郁金香種球水位示例

表3郁金香生長觀察記錄表

[思考]除本節(jié)課采用的EDTA溶液改善水質(zhì)的方法外，還可以通過什么方法來促進郁金香的生長？比如，是否可以添加營養(yǎng)液，或施加氮、磷、鉀肥？各組可以進行PK，比一比哪組的花開得早，哪組的花長勢好。

圖5長出花苞的郁金香

[展示]圖5是教師經(jīng)過40多天水培培育出的郁金香。

[拓展]假如種植一種農(nóng)作物，你覺得應該從哪些角度進行考慮？

[學生回答]可以從農(nóng)作物的種類、空氣、土壤酸堿性等多方面考慮。

設計意圖：通過展示培育成功的郁金香，激發(fā)學生的種植熱情；鼓勵學生積極思考影響植物生長的其他因素，并付諸實踐，讓學生充分感受“化學源于生活，也服務于生活”

五、教學效果與反思

（一）以學科實踐活動培養(yǎng)學生真實情境下的問題解決能力

“探究土壤酸堿性對植物生長的影響”實踐活動融合了化學、生物學、地理等多學科知識，并以“水質(zhì)檢測一溶液配制一水培應用\"為活動主線，注重創(chuàng)設真實的問題情境。從“試吃水果\"到“郁金香水培”，從“EDTA溶液的制備\"到“ ΔpH 測定\"等一系列實踐活動，均充分凸顯了學生的主體地位。在此過程中，教師由活動的設計者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑д?。學生通過自主探究與合作學習，將所學的化學檢測技術應用于解決現(xiàn)實農(nóng)業(yè)問題中，發(fā)展了學科實踐能力。同時，鼓勵學生跨越學科界限，融合化學、生物學、地理等學科知識，從多角度、多層次分析解決問題，培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力。

（二）注重學生在學科實踐活動中的學習體驗

本課程深度融合了學科實踐、跨學科實踐以及情境教學等多種元素，旨在讓學生親身體驗化學的應用價值。通過規(guī)范的實驗操作訓練（溶液配制、儀器使用）實驗現(xiàn)象觀察與數(shù)據(jù)分析，著力培養(yǎng)學生的觀察能力、動手操作能力和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。特別是在引導學生對pH試紙與pH計的測量結果進行對比分析的過程中，促進了學生批判性思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展。學生通過親自操作，不僅能體驗學科實踐的樂趣與成就感，還能在情感上產(chǎn)生共鳴，從而由衷地熱愛化學學科，并主動參與跨學科實踐探索。

[參考文獻］

[1］中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準：2022年版[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]顏嬙，元英麗.學科育人視域下初中化學跨學科教學：以“保護生命之源”為例[J」.中學化學教學參考，2024（5）：33-36.

[3」錢柳云.初中化學跨學科實踐的任務化設計與實施：以“汽車的發(fā)展歷程”為例[J].化學教學，2024（8）：30-35.

（責任編輯 羅艷）