胡巢生

(宿遷市蘇州外國語學(xué)校, 江蘇 宿遷 223800)

一、問題的提出

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱“2022 版課標(biāo)”)核心素養(yǎng)內(nèi)涵中包含“科學(xué)探究與實(shí)踐”。“化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”主題設(shè)計(jì)了10個(gè)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng),與前四個(gè)主題的核心知識(shí)密切結(jié)合,“跨入”日常生活、工程技術(shù)、社會(huì)發(fā)展領(lǐng)域,考慮了化學(xué)與資源、能源、材料、環(huán)境、健康等實(shí)際問題領(lǐng)域,體現(xiàn)了以化學(xué)、技術(shù)、工程融合取向的跨學(xué)科學(xué)習(xí)特征。使得科學(xué)探究、學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)、學(xué)科實(shí)踐和跨學(xué)科實(shí)踐成為其具體表征,共同構(gòu)成了2022 版課標(biāo)對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生活動(dòng)、經(jīng)驗(yàn)、過程與方法的要求,呼喚“源于實(shí)踐、通過實(shí)踐、為了實(shí)踐”的真正的學(xué)科探究。

根據(jù)跨學(xué)科實(shí)踐的主要活動(dòng)形式,胡久華等將其分為產(chǎn)品制作、行動(dòng)改進(jìn)、調(diào)查研究、模型建構(gòu)4個(gè)類型[1]。王雨等將其分為調(diào)查、設(shè)計(jì)、探究、服務(wù)4個(gè)類型,涉及調(diào)查、方案設(shè)計(jì)、實(shí)物制作、論文寫作、職業(yè)體驗(yàn)等多種形式[2]。筆者借鑒不同學(xué)者的分類標(biāo)準(zhǔn)和思路,嘗試融合學(xué)生必做實(shí)驗(yàn),將其分為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、行動(dòng)改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)探究、調(diào)查研究、模型構(gòu)建、職業(yè)體驗(yàn)等活動(dòng)類型,兼顧了多樣性與分類、系統(tǒng)與模型、結(jié)構(gòu)與功能、相互作用與轉(zhuǎn)化、比例與定量等跨學(xué)科大概念的構(gòu)建與發(fā)展,承載了生物、地理、物理、道德與法治等學(xué)科內(nèi)容,綜合應(yīng)用技術(shù)與工程的方法和思想,有意識(shí)地應(yīng)用化學(xué)核心知識(shí),提升問題解決能力和創(chuàng)造能力[3](如表1所示)。

表1 跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)、學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)、活動(dòng)類型與大概念

二、跨學(xué)科實(shí)踐的內(nèi)涵解讀

任學(xué)寶認(rèn)為跨學(xué)科學(xué)習(xí)是堅(jiān)持學(xué)科立場(chǎng),打破學(xué)科界限,以主題為媒介,通過問題導(dǎo)向的整體性設(shè)計(jì)與實(shí)施,促進(jìn)學(xué)生在意義建構(gòu)中實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展的教學(xué)理念與實(shí)踐[4]。伍紅林等認(rèn)為跨學(xué)科學(xué)習(xí)以某一學(xué)科為依托,基于主題建構(gòu)學(xué)習(xí)任務(wù),進(jìn)行學(xué)科整合,形成以培養(yǎng)跨學(xué)科素養(yǎng)為目標(biāo)的主題單元網(wǎng)絡(luò),以完整的問題解決過程或任務(wù)完成過程貫穿始終[5]。2022版物理課標(biāo)指出,跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)“具有跨學(xué)科性和實(shí)踐性特點(diǎn),與日常生活、工程實(shí)踐及社會(huì)熱點(diǎn)問題密切相關(guān);旨在發(fā)展學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的能力、分析和解決問題的綜合能力、動(dòng)手操作的實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新的精神”。

筆者認(rèn)為義務(wù)教育化學(xué)跨學(xué)科實(shí)踐應(yīng)以化學(xué)學(xué)科為圓心,以“跨學(xué)科”知識(shí)與技能為半徑,拓展育人“面積”。在2022版課標(biāo)和教材的引領(lǐng)下,聯(lián)系學(xué)情和主題的素養(yǎng)導(dǎo)向,圍繞具有真實(shí)意義、探究和實(shí)踐性質(zhì)的研究問題或現(xiàn)實(shí)任務(wù),以化學(xué)觀念或主要概念為基點(diǎn),將化學(xué)知識(shí)、技能、原理、概念和方法作為生長(zhǎng)點(diǎn),發(fā)揮對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)實(shí)施的整合功能,融合科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境等社會(huì)熱點(diǎn),“跨出”本學(xué)科知識(shí)的視野,依據(jù)循證掌控學(xué)科跨度邊界、考量學(xué)科資源,運(yùn)用多樣化的學(xué)習(xí)方法和路徑,將化學(xué)核心知識(shí)與工程技術(shù)、設(shè)計(jì)制作和直觀模型等資源有機(jī)集合,推進(jìn)不同學(xué)科知識(shí)和方法的碰撞、交流、轉(zhuǎn)換和結(jié)構(gòu)化“聯(lián)結(jié)”,使學(xué)生能在實(shí)踐中運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)和技能發(fā)現(xiàn)日常生活、工程實(shí)踐、能源開發(fā)、新材料等社會(huì)發(fā)展中與化學(xué)有關(guān)的問題,提出假設(shè)、找尋證據(jù)、解決問題并以“做”的方式形成物化的實(shí)踐成果。

三、跨學(xué)科實(shí)踐能力培養(yǎng)的實(shí)踐進(jìn)路

陳丹等認(rèn)為要堅(jiān)持學(xué)科與實(shí)踐的辯證立場(chǎng),遵循“實(shí)踐目標(biāo)—實(shí)踐主題—實(shí)踐內(nèi)容—實(shí)踐活動(dòng)”的設(shè)計(jì)邏輯[6]。詹澤慧等構(gòu)建了以“概念群→問題鏈→目標(biāo)層→任務(wù)簇→證據(jù)集”為核心的“C-POTE”模型[7]。張玉華基于“學(xué)科整合”,提出跨學(xué)科學(xué)習(xí)的“三度”水平分析框架[8]。2022版課標(biāo)從項(xiàng)目育人價(jià)值、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、活動(dòng)設(shè)計(jì)及實(shí)施建議四個(gè)方面為活動(dòng)設(shè)計(jì)提供思路指引。筆者認(rèn)為不同類型的跨學(xué)科主題來源、認(rèn)識(shí)視角和組織方式,可以形成不同主題學(xué)習(xí)類型和解決思路,使得學(xué)習(xí)途徑更加多樣化。

教師對(duì)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的素養(yǎng)表現(xiàn)、學(xué)科邏輯、內(nèi)容承載、學(xué)習(xí)路徑和學(xué)業(yè)質(zhì)量的整體規(guī)劃教學(xué)設(shè)計(jì)是跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)發(fā)生的保障,目標(biāo)要注重頂層設(shè)計(jì)和實(shí)踐育人的素養(yǎng)指向,強(qiáng)調(diào)學(xué)生在探究實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)造過程中運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)創(chuàng)造性地解決劣構(gòu)問題和復(fù)雜性任務(wù)。在此過程中,深刻理解化學(xué)觀念、核心概念、反應(yīng)原理、科學(xué)思維方法等是基礎(chǔ)和前提,是跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)知識(shí)生長(zhǎng)的邏輯起點(diǎn)。情境的結(jié)構(gòu)化處理取向及路徑,有利于運(yùn)用層次化、邏輯化、結(jié)構(gòu)化思考。分析大任務(wù)和大問題,將其分解為小任務(wù)和小問題,將高階思維降維至低階思維;有利于構(gòu)建系統(tǒng)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)知框架,在學(xué)科間、主題間、單元間、活動(dòng)間、小組間等網(wǎng)絡(luò)中獲得整體意識(shí)。從而,將問題鏈條、主題任務(wù)和知識(shí)圖譜置于跨學(xué)科學(xué)習(xí)的整個(gè)流程,建構(gòu)問題解決的圖式,包括有哪些基本要素、該如何合理決策這些要素、還需要考慮哪些特殊因素等,通過適應(yīng)社會(huì)、分析多元觀點(diǎn)等引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)評(píng)判、抉擇和以“做”的方式解決問題,以培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科創(chuàng)新能力(如圖1所示)。

圖1 2022版課標(biāo)中跨學(xué)科學(xué)習(xí)的設(shè)置邏輯圖

(一)以跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)為載體,構(gòu)建跨學(xué)科知識(shí)的多維立體關(guān)系

化學(xué)學(xué)科知識(shí)是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的載體,教學(xué)中應(yīng)根據(jù)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)目標(biāo)、核心內(nèi)容需求和問題解決需要,確定相關(guān)學(xué)科知識(shí)、思想和方法的整合,并將其嵌入時(shí)代、文化和個(gè)人知識(shí)結(jié)構(gòu)中,構(gòu)建跨學(xué)科知識(shí)的多維立體關(guān)系,使之形成一個(gè)有機(jī)整體。

碳達(dá)峰、碳中和、低碳行動(dòng)既是全球、全社會(huì)的行動(dòng),又是一個(gè)跨學(xué)科、跨學(xué)段的社會(huì)性科學(xué)議題。六、七年級(jí)地理教材提及溫室效應(yīng);七至九年級(jí)科學(xué)課程“人類活動(dòng)與環(huán)境”主題關(guān)注化石燃料。道德與法治課程標(biāo)準(zhǔn)“國情教育”主題以“建設(shè)美麗中國”“新夢(mèng)想、新征程”兩個(gè)議題認(rèn)識(shí)碳中和、碳達(dá)峰;物理課程標(biāo)準(zhǔn)從“能量守恒、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移”的視角,結(jié)合能量守恒和能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有一定方向性,分析、踐行低碳生活;生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在“生物與環(huán)境、植物的生活”主題,從生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力和光合作用的角度認(rèn)識(shí)碳中和與碳達(dá)峰的意義,該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)離不開化學(xué)的支持。

2022版課標(biāo)基于“物質(zhì)的性質(zhì)與用途”主題,利用二氧化碳、燃料等知識(shí)內(nèi)容討論低碳行動(dòng)?！盎谔贾泻屠砟钤O(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案”案例的大概念統(tǒng)領(lǐng)的內(nèi)容結(jié)構(gòu),以化學(xué)與環(huán)境問題的解決思路作為整體框架,圍繞核心素養(yǎng)目標(biāo)確定了元素觀和變化觀并鋪設(shè)了有邏輯結(jié)構(gòu)、序列化的問題驅(qū)動(dòng)和學(xué)習(xí)活動(dòng),搭建碳循環(huán)模型,體現(xiàn)在從直接應(yīng)用二氧化碳的性質(zhì)提升至尋找吸收和轉(zhuǎn)化二氧化碳的具體措施并綜合考慮其效果、成本和對(duì)環(huán)境的影響。使學(xué)生認(rèn)識(shí)碳中和基本原理、內(nèi)涵及其意義,理解碳中和方案蘊(yùn)含著天地萬物各得其所、各遂其生的思想,理解人與自然和諧相處的生態(tài)自然觀(如圖2所示)。

圖2 “碳中和”跨學(xué)科實(shí)踐體現(xiàn)的學(xué)科整合特征

(二)以素養(yǎng)導(dǎo)向目標(biāo)為依托,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)于過程中

跨學(xué)科學(xué)習(xí)倡導(dǎo)素養(yǎng)導(dǎo)向的綜合性深度學(xué)習(xí),旨在基于論證的科學(xué)實(shí)踐融合批判性思維和創(chuàng)新性思維,唯有將跨學(xué)科主題、學(xué)科觀念、學(xué)科思維建立起深刻聯(lián)系,使學(xué)生在探究過程中以體現(xiàn)學(xué)科本質(zhì)的方式處理課堂問題,得出自己的見解才是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的初衷和使命。

基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易供氧器、微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝與使用、水質(zhì)檢測(cè)及自制凈水器三個(gè)產(chǎn)品制作類跨學(xué)科實(shí)踐,需要符合工程問題解決的思路。圍繞“研究對(duì)象和載體是什么?”“體現(xiàn)哪些主題大概念及核心知識(shí)內(nèi)容?”“涉及哪些跨學(xué)科內(nèi)容?”“解決問題的思路和方法是什么……”讓學(xué)生經(jīng)歷界定任務(wù)、建構(gòu)模型、制作作品、發(fā)布作品四大核心活動(dòng),有意識(shí)地應(yīng)用相關(guān)化學(xué)核心知識(shí)和多個(gè)學(xué)科的相關(guān)知識(shí),應(yīng)用技術(shù)與工程的方法綜合分析和具體解決真實(shí)的問題。

以“基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易供氧器”為例,素養(yǎng)導(dǎo)向目標(biāo)應(yīng)著眼于學(xué)科間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的內(nèi)容、技能和方法,關(guān)照社會(huì)特定需求,促進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化,讓學(xué)生從科學(xué)、社會(huì)和個(gè)人等多元視角觀點(diǎn)與價(jià)值觀中論述自己的觀點(diǎn),明確任務(wù)和限定條件,確定供氧器的使用環(huán)境和對(duì)象,創(chuàng)造新產(chǎn)品。讓學(xué)生學(xué)會(huì)以理性、綜合、創(chuàng)新思維解決問題,發(fā)展批判性思維和做出價(jià)值判斷的決策能力(如表2所示)。

表2 “基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易供氧器”素養(yǎng)導(dǎo)向目標(biāo)

(三)以實(shí)踐問題解決為導(dǎo)向,融合核心知識(shí)和學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)

問題解決能力是學(xué)生在復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界中得以生存與發(fā)展的重要能力。引入實(shí)際生活情境問題,融合核心知識(shí)和學(xué)生必做實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)開展適切的活動(dòng)式、探究式、開放式為導(dǎo)向的多種教學(xué)策略,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)對(duì)跨學(xué)科素材進(jìn)行自主分析,與同伴合作交流,發(fā)現(xiàn)問題、理解問題,關(guān)注學(xué)生問題解決過程。通過有目的的行動(dòng)、交流和反思,使學(xué)生在動(dòng)手制作、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、調(diào)研訪談、展示表達(dá)、方案評(píng)價(jià)、反思改進(jìn)等多樣化活動(dòng)中進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)學(xué)科思維與表達(dá),積累豐富、積極的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)問題解決過程與核心知識(shí)獲得,以促進(jìn)學(xué)生批判性思維和跨學(xué)科思維的發(fā)展,形成新的跨學(xué)科理解。

以“基于碳中和理念設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案”為例,融合學(xué)生必做實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究CO2的性質(zhì),吸收試劑及效果,感受CO2的產(chǎn)生、捕捉、循環(huán)與封存(如圖3所示)。

圖3 跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的結(jié)合

設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問題與核心活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生在調(diào)查探究、設(shè)計(jì)制作、模型建構(gòu)、創(chuàng)新創(chuàng)造的過程中綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí),通過面對(duì)面交流,分享低碳行動(dòng)方案、改進(jìn)思路和跨學(xué)科實(shí)踐收獲,利用CO2的性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用或借助自然界的力量促進(jìn)其轉(zhuǎn)化,將人為過多排放的CO2再通過人為的方式吸收、轉(zhuǎn)化,引導(dǎo)學(xué)生融合多學(xué)科知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合、創(chuàng)新、批判等思維和認(rèn)識(shí)能力(如表3所示)。

表3 驅(qū)動(dòng)問題與活動(dòng)任務(wù)

展示人類活動(dòng)的溫室氣體排放量占比圖[9](參見圖4)和2019—2050年全球能源結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)圖[10](參見圖5)。展示二氧化碳的產(chǎn)生途徑。介紹李燦院士團(tuán)隊(duì)攻克全球首套千噸級(jí)“液態(tài)太陽燃料合成示范項(xiàng)目”,馬延團(tuán)隊(duì)在人工合成淀粉方面取得重大突破,綜合探討我國達(dá)到碳中和目標(biāo)的方案措施,達(dá)到碳循環(huán)的自然方式與人為方式的雙重動(dòng)態(tài)平衡,不斷提升學(xué)生的問題解決能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和家國情懷。

圖4 源于人類活動(dòng)的溫室氣體排放量占比

圖5 2019—2050年全球能源結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)

(四)以真實(shí)表現(xiàn)為評(píng)價(jià)依據(jù),促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維發(fā)展

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)將評(píng)價(jià)持續(xù)且實(shí)時(shí)地鑲嵌于過程和結(jié)果之中,以各種正式與非正式的方法搜集關(guān)于學(xué)生理解與表現(xiàn)的證據(jù),用來判斷學(xué)習(xí)任務(wù)與活動(dòng)是否在為達(dá)成目標(biāo)服務(wù)、達(dá)到目標(biāo)的程度如何及如何最有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)等[11]。結(jié)合活動(dòng)表現(xiàn),從跨學(xué)科創(chuàng)新思維、跨學(xué)科創(chuàng)新能力、社會(huì)責(zé)任感、文化自信和行為物化等表現(xiàn)制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),充分展現(xiàn)學(xué)生問題解決過程中的跨學(xué)科思維過程和跨學(xué)科理解程度。

以“基于碳中和理念設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)方案”為例,依據(jù)制定的目標(biāo)開展多元評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),探討實(shí)現(xiàn)碳中和的途徑——體驗(yàn)搜集證據(jù)、證據(jù)有效性識(shí)別、論證與推理、決策制定等一系列科學(xué)技能和方法,理解科學(xué)知識(shí)、實(shí)踐和社會(huì)責(zé)任(如表4所示)。

表4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

四、結(jié)語

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是一種融知識(shí)綜合與問題解決為一體的深度學(xué)習(xí)方式,是素養(yǎng)時(shí)代課程整合的重要實(shí)施途徑[12],凸顯學(xué)科育人價(jià)值。這對(duì)教師的教學(xué)能力提出很高的要求,既需要發(fā)揮教師的多學(xué)科整合、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)能力,又需要發(fā)揮教師跨學(xué)科實(shí)踐設(shè)計(jì)者和支持者的作用;既需要掌握精通的專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能,又需要掌握跨學(xué)科實(shí)踐知識(shí)和現(xiàn)代教育技術(shù);既需要很好地駕馭跨學(xué)科實(shí)踐課堂,又需要培養(yǎng)學(xué)生的主體合作意識(shí)、問題解決能力[13];既需要制定完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系,又需要養(yǎng)成跨學(xué)科實(shí)踐反思能力,全面審視與省思實(shí)踐內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法選擇、教學(xué)行為表現(xiàn)和教學(xué)結(jié)果反饋等,以提升跨學(xué)科教學(xué)素養(yǎng)能力。尊重并彰顯化學(xué)學(xué)科的獨(dú)特性,體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的精氣神,有待我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中不斷研究?！?/p>