摘要：本文圍繞“電子煙對(duì)人體健康是否有害”這一驅(qū)動(dòng)性問題，引導(dǎo)學(xué)生在完成“辨煙”“探煙”“禁煙”三個(gè)任務(wù)的過程中，綜合運(yùn)用生物學(xué)、物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，解決真實(shí)情境下的實(shí)際問題，從而提高學(xué)生知識(shí)遷移和問題解決的能力，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；跨學(xué)科實(shí)踐；電子煙；人體健康

文章編號(hào)；1003-7586（2024）05-0025-04 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1主題的確立

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在課程設(shè)計(jì)思路上以“學(xué)習(xí)主題為框架”，設(shè)置了“生物學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”學(xué)習(xí)主題，旨在引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用生物學(xué)、化學(xué)、物理、地理、數(shù)學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)和方法，嘗試分析和解決實(shí)際問題。而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是打破學(xué)科壁壘，實(shí)現(xiàn)學(xué)科融合，開展跨學(xué)科實(shí)踐的良好載體。

隨著電子煙市場(chǎng)的快速開拓與發(fā)展，學(xué)生發(fā)現(xiàn)身邊出現(xiàn)很多吸食電子煙的例子，甚至私下有學(xué)生購買電子煙來吸食。探究電子煙對(duì)人體健康的危害既能幫助學(xué)生形成“人體通過呼吸系統(tǒng)完成與外界的氣體交換”“人體通過循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸”“生活習(xí)慣以及行為選擇能夠影響人體健康”等生物學(xué)重要概念，又能提升學(xué)生利用多學(xué)科的知識(shí)與方法解決實(shí)際問題的能力。

基于以上理念，本文圍繞“電子煙對(duì)人體健康是否有害”這一驅(qū)動(dòng)性問題設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)，通過豐富的活動(dòng)內(nèi)容和多樣的活動(dòng)形式，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)科知識(shí)深度融合，在解決真實(shí)的問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和核心素養(yǎng)。

2學(xué)情調(diào)研與子問題的確定

2.1學(xué)生問卷調(diào)查

學(xué)生設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，并發(fā)布給初二級(jí)部學(xué)生，調(diào)查問卷及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

2.2調(diào)查結(jié)果分析與子問題的確定

通過調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)81.05％的受訪學(xué)生知曉電子煙的存在，但66.01％的學(xué)生表示并不了解電子煙的具體情況。此外，87.58％的學(xué)生認(rèn)為電子煙會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響，但61.88％的學(xué)生并不清楚電子煙的具體危害。此外，45.1％的學(xué)生不清楚電子煙與傳統(tǒng)香煙相比，哪一種更具危害性?？梢?，通過問卷分析可知，部分學(xué)生并不了解電子煙對(duì)人體健康的具體危害，只是通過新聞報(bào)道等渠道了解到電子煙對(duì)人體健康有影響，同時(shí)對(duì)香煙與電子煙對(duì)人體健康危害的區(qū)別并不了解?；谝陨戏治?，結(jié)合學(xué)生興趣，本項(xiàng)目將驅(qū)動(dòng)性問題分解為三個(gè)子問題：電子煙與香煙的區(qū)別是什么？電子煙對(duì)身體健康的具體危害有哪些？在校園內(nèi)如何有效開展“禁煙行動(dòng)”？

3項(xiàng)目學(xué)科融合點(diǎn)

要探究電子煙對(duì)人體健康的具體危害，需要學(xué)生設(shè)計(jì)并制作煙霧收集裝置，同時(shí)需要測(cè)定煙油溶液與煙草浸出液對(duì)水蚤心率的影響。該項(xiàng)目除了涉及生物學(xué)相關(guān)知識(shí)外，還涉及數(shù)學(xué)、信息技術(shù)、化學(xué)、物理等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生確定項(xiàng)目主題后，梳理出該項(xiàng)目涉及的各學(xué)科任務(wù)（見表2）。

4項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)與成果呈現(xiàn)

4.1項(xiàng)目設(shè)計(jì)框架

該項(xiàng)目充分考慮項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)與該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)，圍繞驅(qū)動(dòng)問題，在三個(gè)子問題的指引下，設(shè)計(jì)了層層遞進(jìn)的項(xiàng)目任務(wù)——“辨煙”“探煙”“禁煙”，引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)與技術(shù)，親身體驗(yàn)問題解決的過程，學(xué)會(huì)在任務(wù)中遷移知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

4.2項(xiàng)目實(shí)施中遇到的問題與項(xiàng)目方案的修訂

4.2.1實(shí)驗(yàn)材料的選擇

學(xué)生經(jīng)過查閱資料，發(fā)現(xiàn)香煙與電子煙煙霧中的尼古丁可溶于水，香煙煙霧中的主要有害物質(zhì)一氧化碳、焦油不溶于水，所以使用煙霧溶解液的意義不大，最后選取煙草浸出液與煙油溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.2.2實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇

初次實(shí)驗(yàn)中，研究小組選擇了通體透明的玻璃拉拉魚作為研究對(duì)象，主要基于其身體透明、體型較大以及心臟跳動(dòng)明顯的特點(diǎn)，有利于簡(jiǎn)單快速地進(jìn)行心率計(jì)數(shù)。然而，在實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)玻璃拉拉魚對(duì)水質(zhì)要求較高，在煙草提出液和不同濃度的煙油溶液中，生存時(shí)間不足30s，顯微鏡觀察下心率明顯下降，甚至出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。學(xué)生通過預(yù)實(shí)驗(yàn)選用環(huán)境敏感性更低的水蚤作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以提高實(shí)驗(yàn)的可靠性與可重現(xiàn)性。經(jīng)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)水蚤在煙草浸出液與不同濃度的煙油溶液中5min仍然活動(dòng)如常，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

4.2.3溶液濃度的選擇

學(xué)生經(jīng)詢問化學(xué)教師，利用化學(xué)中的定容法配制體積分?jǐn)?shù)分別為1％、5％的煙油溶液。將水蚤置于兩種濃度的煙油溶液中5 min，顯微鏡下觀察心率，發(fā)現(xiàn)在5％煙油溶液中的水蚤心跳停止、死亡，而1％煙油溶液中的水蚤狀況良好且比在清水中時(shí)心率明顯升高。于是，項(xiàng)目組成員確定實(shí)驗(yàn)用煙油溶液的體積分?jǐn)?shù)分別為0.1％、0 2％、0.4％、0.6％、1％。

4.2.4水蚤心率的計(jì)數(shù)

項(xiàng)目組成員在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)水蚤個(gè)體只有2-3 mm，同時(shí)心臟跳動(dòng)很快，不易計(jì)數(shù)。學(xué)生查閱資料發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)記錄水蚤心率的方法是打點(diǎn)計(jì)數(shù)法。學(xué)生經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在快速打點(diǎn)時(shí)，有的點(diǎn)會(huì)重疊在一起，有的點(diǎn)沒有在紙上留下明顯痕跡，從而造成實(shí)驗(yàn)誤差。有學(xué)生提出，可以用手機(jī)拍攝水蚤10 s，然后使用手機(jī)上慢倍速播放功能播放錄下的視頻，根據(jù)視頻來數(shù)出水蚤心率。成員們經(jīng)過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)這種方法既能記錄實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，又能較精準(zhǔn)地記錄水蚤心率，于是確定了用該方法為水蚤心率計(jì)數(shù)。

4.3項(xiàng)目關(guān)鍵成果呈現(xiàn)

4.3.1煙霧收集器

如何設(shè)計(jì)并制作煙霧收集器呢？學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)中的壓力差和容積變化的原理，想到可以通過不斷增大裝置內(nèi)氣體的體積，減小裝置內(nèi)氣壓，使得裝置內(nèi)氣壓小于外界氣壓，從而使空氣經(jīng)過香煙和電子煙進(jìn)入裝置中，實(shí)現(xiàn)抽吸的效果。在這一理論的指導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)并制作了煙霧收集器，如圖2所示。

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，煙霧收集器的密封效果直接影響實(shí)驗(yàn)效果，所以瓶蓋開口應(yīng)盡量與香煙、電子煙直徑相近，瓶底下方開口應(yīng)與軟管直徑相近，最好用熱熔膠槍將礦泉水瓶與軟管接口處密封。使用時(shí)，用止水夾夾住下方軟管，在瓶?jī)?nèi)接人適量的水，瓶蓋上方插入香煙或電子煙，打開止水夾，隨著瓶?jī)?nèi)水的流出，瓶?jī)?nèi)氣壓減小，從而將煙霧“吸”人瓶中。

4.3.2實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告

學(xué)生對(duì)比觀察煙霧收集器瓶口的棉花，發(fā)現(xiàn)電子煙中由于不含焦油，沒有在棉花上留下痕跡，而香煙由于含有焦油，在棉花上留下明顯的黃色痕跡。成員們結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析焦油會(huì)沿呼吸道附著于肺泡，進(jìn)而影響肺泡與血液的氣體交換過程，從而導(dǎo)致肺換氣功能障礙，長(zhǎng)期大量吸煙所產(chǎn)生的焦油甚至?xí)T發(fā)肺癌。

那么，電子煙不含焦油，就對(duì)呼吸系統(tǒng)沒有影響了嗎？學(xué)生通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)電子煙都通過添加二乙酰增味劑，使電子煙具有類似黃油的口味，這種化學(xué)物質(zhì)會(huì)通過呼吸道進(jìn)入肺部，造成閉塞性細(xì)支氣管炎——“爆米花肺”。這一疾病輕則導(dǎo)致患者呼吸受阻，重則導(dǎo)致肺組織纖維化，使肺功能喪失，甚至致人死亡。因此，吸食電子煙同樣會(huì)危害人的呼吸系統(tǒng)。

學(xué)生對(duì)水蚤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在煙草浸出液與1％煙油溶液中，水蚤心率有不同程度的加快。在一定范圍內(nèi)，隨煙油溶液濃度的增加，水蚤心率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但高濃度煙油溶液會(huì)導(dǎo)致水蚤死亡（見圖3）。即香煙與電子煙都會(huì)影響循環(huán)系統(tǒng)，其中所含的尼古丁會(huì)加快心率，增高血壓，過量的尼古丁會(huì)致人死亡。

4.4項(xiàng)目活動(dòng)評(píng)價(jià)

項(xiàng)目組成員根據(jù)項(xiàng)目開始前制定的評(píng)價(jià)量規(guī)進(jìn)行自評(píng)，并上臺(tái)交流分享參與跨學(xué)科實(shí)踐項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)與反思，筆者也基于評(píng)價(jià)量規(guī)對(duì)成員們的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并針對(duì)項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)程中成員們表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)與不足進(jìn)行總結(jié)，評(píng)價(jià)量規(guī)如表3所示。

5反思

優(yōu)秀的驅(qū)動(dòng)問題是跨學(xué)科實(shí)踐項(xiàng)目成功的重要條件。驅(qū)動(dòng)問題的設(shè)計(jì)要基于各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)，能夠反映學(xué)生需要掌握的基本知識(shí)和技能，具有發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)和學(xué)科能力的價(jià)值。同時(shí)，問題的選取要貼合學(xué)生的生活實(shí)際，找準(zhǔn)學(xué)生的興趣點(diǎn)，具有一定的開放性和挑戰(zhàn)性。驅(qū)動(dòng)問題確定后，教師要精心思索如何將其分解為相關(guān)的子問題鏈并轉(zhuǎn)化為任務(wù)鏈。

在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，教師要做好“觀察者”，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際體驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)踐需求，為學(xué)生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生順利完成項(xiàng)目，形成物化的產(chǎn)品和成果并進(jìn)行展示交流。教師通過項(xiàng)目成果來判斷學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中對(duì)知識(shí)、概念的掌握程度以及關(guān)鍵能力的發(fā)展?fàn)顩r，通過評(píng)價(jià)來促進(jìn)學(xué)生的總結(jié)與反思。學(xué)生在項(xiàng)目活動(dòng)中，除了應(yīng)用本學(xué)科的核心知識(shí)外，還要自主調(diào)用多學(xué)科的知識(shí)與方法，在真實(shí)情境中體驗(yàn)解決問題的過程，最終促進(jìn)其核心素養(yǎng)的發(fā)展。