中學化學跨學科教學研究評述

陳佳陽

摘要：化學跨學科教學是以化學為中心學科，其他學科共同參與的教學活動。從化學跨學科教學的概念、意義與實施三方面對現階段的中外化學跨學科教學的研究進行總結。認為中學化學跨學科教學應兼具育人價值與教學價值，同時發現現階段教學實施還存在較多問題，如教學內容選擇狹隘、教學活動手段單一等。通過存在問題的分析，對我國教學實踐提出幾點建議。

關鍵詞：化學跨學科教學；研究評述；教學研究

文章編號：1005–6629（2016）3–0009–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1926年，Woodorth于當時新成立的美國社會科學研究理事會（SSRC）首次提出跨學科（Interdisciplinarity）的概念[1，2]。在不到100年的時間內，跨學科理論飛速發展，并提出了許多與跨學科相類似的概念，如交叉學科（Crossdisciplity）、多學科（Multidisciplity）、超學科（Transdisciplity）、元學科（Meta-disciplity）等[3，4]。

化學作為一門自然學科，在發展的過程中也在不斷與其他學科發生交叉聯系。18世紀中葉俄國科學家羅蒙諾索夫首先把物理和化學聯系在一起[5]，開創了化學跨學科的先河。1953年，DNA雙螺旋結構就是由化學家和生物學家共同發現的劃時代的成果。進入21世紀，化學與其他學科交流更加密切，并且衍生出了物理化學、生物化學、材料化學、環境化學等跨學科專業?；瘜W跨學科研究正不斷成為熱點。

在這樣的背景下，中學階段化學作為化學教學的啟蒙時期，應關注化學跨學科素養的培養。本文通過梳理有關化學跨學科教學研究的文獻，了解現階段化學跨學科教學研究的現狀，思考現階段化學跨學科教學中存在的問題，為推進跨學科教學實踐提供一些啟示。

1 化學教學、跨學科教學和化學跨學科教學的概念

了解化學教學、跨學科教學的相關概念及概念之間的關系有助于理解化學跨學科教學的概念。

魏壯偉等人定義化學教學是指教育目標規范下，化學教師引起、維持與促進學生學習的所有有意識的實踐活動。其內涵主要包括“一個前提”（教師的教與學生的學雖然密切相關，卻相互獨立），與“三個關鍵詞”（化學學習、有意識的實踐活動與化學教師）。其外延在學校教育領域內[6]。

杜慧潔與舒爾茨認為，跨學科教學以一門學科為中心，在這個學科中選取一個中心問題，圍繞這個中心問題，運用不同學科的知識，開展對所指向的共同問題進行討論和解決而設計的教學活動[7]。

化學跨學科教學的概念應是化學教學與跨學科教學概念的融合，可以認為是在化學教育目標下，以化學學科為中心，選取問題并運用不同學科的知識解決問題的有意識的教學活動。

2 化學跨學科教學的意義

化學跨學科教學意義大致可分為兩類：化學跨學科教學的育人意義與學科教學意義。M. Florentia等人指出，跨學科教學的一個目標是培養學生探索、調查客觀物質世界的能力，同時建立組成這個物質世界的各個部分之間的聯系。從近幾年跨學科教學在各個學科教育領域的發展來看，其帶來的可能性是無限的[8]。

F. Calascibetta等人認為，學生、大眾和媒體都對化學具有廣泛的懷疑之感，因此他們會矛盾地將“自然”和“化學”區分開，造成這一現狀的重要原因之一是化學教學的方式。從學科發展歷史中可以發現，化學的發展離不開其他學科的進步，與其他學科關系密切。而現代教科書過于強調學科知識，忽略了化學與其他學科之間的聯系。在化學課程中進行跨學科教學有利于改善學生、大眾和媒體對化學的懷疑[9]。

許厚琴認為化學跨學科教學的意義有四點：（1）在漢語言文化中再現化學過程，提高學生良好的科學人文素養；（2）數學知識在化學試題中的再現，培養學生解決綜合問題的能力；（3）物理知識在化學試題中展示“才華”，讓學生更好地分析解決綜合試題；（4）更好地結合環保及生物知識進行化學教學，對開闊學生視野更有益處[10]。

張海燕指出不同形態的跨學科教學目標有共同性。這些共同的課程目標就稱為跨學科課程的教學目標?？鐚W科教學的目標為掌握學科性知識，形成完整的學科知識體系，同時掌握經驗性知識，形成完整的經驗體系[11]。

從上述文獻中可以發現，化學跨學科教學的育人意義更加宏觀，從素質教育的特點、學科教學的目標、化學學科的社會價值等方面對化學跨學科教學的意義進行闡述。而化學跨學科的學科教學意義則更加微觀，以學生在化學跨學科教學中學習的知識、技能、方法等作為化學跨學科教學的意義。

筆者認為，中學化學教師在進行化學跨學科教學時，在注重學科教學目標的同時，還需進一步關注其育人價值的體現。注重學科教學意義即注重在化學跨學科教學中，學生能得到哪些化學知識；學習哪些化學學科的技能、方法。化學跨學科教學育人價值可以體現在通過化學跨學科教學，學生對化學學科的印象有所改變，并能通過學生改變家庭其他成員對化學學科的偏見；也可以體現在學生能客觀地看待物質世界，并能初步建立物質之間的聯系等。

3 化學跨學科教學的實施

化學跨學科教學的實施可分為三個部分：內容的選擇、活動的設計和活動效果評價。

3.1 化學跨學科教學內容的選擇

化學跨學科教學內容的選擇十分廣泛。其中尤以化學與其他自然科學相關聯的部分作為教學內容的居多，但不乏將化學與人文科學相關聯的部分作為教學內容的，具體可分為三類。

第一類：高度整合的化學跨學科教學內容。Tamburini Fiona等人使用P2P（Paper to Plastics）作為教學內容，聯系了化學與生物學科，鼓勵學生進行科學探究并了解可生物降解的材料[12]。侯愛靜把“海水資源的開發和利用”作為教學主題，該主題又分為四個小課題，分別為“海水中的動物”、“海水中的微生物”、“海水中的礦物質”、“海水中的植物”，進行化學-物理-生物的跨學科教學[13]。此類教學內容的特點是以教學內容為主體，選定的教學內容中存在化學學科的相關知識、方法。并將化學與其他學科整合在一起，進行化學跨學科教學。endprint

第二類：中度整合的化學跨學科教學內容。M. Rash Agnes等人設計7個單元的化學跨學科課程，將數學與化學緊密結合。單元題目有：分子的對稱性、溫度-濕度目錄、藥品中的濃度等[14]。張妍將“生命體中的化學物質”作為化學-生物跨學科教學的教學內容。從身體對這些營養物質的需求及如何獲取這些營養物質的角度切入，討論了這些物質的化學性質，復習了相關官能團的化學性質[15]。此類教學內容的特點是以化學學科教學作為核心，將其他相關學科中與化學學科有關系的部分整合起來，進行化學跨學科教學。其中尤以化學與生活的內容居多。

第三類：低度整合的化學跨學科教學內容。王愛團將二氧化碳滅火原理作為課時教學內容，進行化學-英語跨學科教學[16]。Y. Furlan Ping等人將化學與人文學科進行聯系，鼓勵學生利用他們的想象力和創造性寫出與化學有關的詩歌[17]。此類教學內容的特點是以化學學科作為主體，其他學科只是作為工具或推手，促進學生的學習，而在實際教學內容上沒有建立實質的聯系。

3.2 化學跨學科教學活動的設計

對化學跨學科教學活動的設計，其文獻數量雖多，但同質化嚴重。多數研究所設計的活動作為課堂教學的一個或幾個環節，以教師與學生的互動為呈現形式。具體形式有提問、小組討論等。

孫玨提出11個項目來設計跨學科教學活動。其中包括學生提出問題，并分析評價問題；學生對同伴、教師的挑戰、評論、意見等[18]。張文平提出在設計活動時需要考慮的11個因素。其中包括：考慮學生的參與和親歷，提供學生更多進入社會實踐的機會等[19]。

K. Patrick等人研究藝術生對化學-藝術跨學科課程的學習。研究者將17名具有不同化學學習水平的學生分為對照組和實驗組。實驗組在進行攝影教學的同時，進行為期三周的化學學科教學。在化學教學中，注重照片沖洗液調配的實驗。通過調節照片沖洗液的化學成分、pH與照片曝光時間，得到照片的不同沖洗效果。在活動設計時，偏向于讓學生體驗不同配比的沖洗液沖洗出照片的不同風格，從而進一步了解照片藝術[20]。

T. Fiona等人將“紙張變為塑料”（P2P）分為六個模塊，如紙張脫墨、乳酸發酵等。每一個模塊均對應一個實驗，每個實驗又各有側重。有的實驗偏重生物，如使用纖維素酶硝化紙張，有的實驗偏重于有機化學或高分子化學，如丙交酯的聚合。通過這六個實驗建立化學實驗與生物實驗、化學學科與生物學科之間的聯系[21]。

F. Ping等人進行有關化學詩歌創作的跨學科教學。首先，讓學生了解如何書寫一篇好的詩歌，其中包括書寫詩歌的一般方法、鑒賞優秀的詩歌等。其次，學習如何在海報上闡述自己的想法，其中包括理論學習、觀看優秀作品。最后教師鼓勵學生進行化學詩歌的創作。在創作的詩歌中必須含有一至二個化學概念，可以含有一些化學幽默[22]。

從上述研究中發現，對于化學跨學科教學設計的重點應在于建立化學學科與其他學科之間的聯系。一個優質的化學跨學科活動的設計應在設計時充分考慮化學學科在該跨學科內容下的作用，讓學生在活動中認識學科之間的聯系。

3.3 學生評價

化學跨學科教學活動效果評價相關文獻較多，總體來說分為兩大部分：過程性評價和紙筆評價。大多數文獻將兩種評價方式整合并進行使用。

K.Patrick等人將不同組的學生有關化學的攝影進行評分。同時還進行相關問題的研究，通過三個研究問題來指導數據的分析：與對照組相比，實驗組在照片設計、照片工藝、照片理解上有何區別[23]。

江中根探討了跨學科化學綜合實驗題的分類和解法。從與物理知識相結合、與生物知識相結合和與多學科知識相結合三個部分、六個小點進行分析。每一個小點均舉了一至二個例子進行闡述、分析，題后進行詳細的解答[24]。

鄭剛以英國北愛爾蘭為例，對跨學科教學實施過程中的評估進行分類，主要有：（1）成績評價。對教學過程中的學科性知識學習結果的評定，類似于考試或小測驗，題型以簡答題為主。（2）過程評價。在跨學科學習的過程中，收獲了哪些知識、方法，有哪些積極的影響等。通過學生自我評價和教師評價兩方面，對學生努力情況、進步情況等進行評價[25]。

從上述研究中可以發現，在進行化學跨學科教學評價時，教師或研究者已經意識到多方面評價的重要性，也試著從多方面對學生進行評價。多樣的化學跨學科教學評價給予學生全面的評價，也給予教師反觀教學成果的途徑。

4 我國化學跨學科教學啟示

4.1 教學內容選擇

前文總結的化學跨學科教學內容按整合程度分為三類：高度整合、中度整合、低度整合。高度整合的化學跨學科教學內容設計需要對多門學科進行統籌性的考慮，對一線化學教師有一定的難度。低度整合的化學跨學科教學則很難體現跨學科特有的育人價值。

中度整合的化學跨學科教學既能體現跨學科教學的特點，又較易實施。若想開展內容中度整合的化學跨學科教學，在內容選取時可以遵循以下兩點：

（1）選取“化學與生活”主題作為切入口，尋找教學內容。“化學與生活”貼近學生的日常生活，且容易涵蓋其他相關學科，教學內容容易尋找。

（2）在尋找內容時，應更加偏向于化學與其他自然科學相聯系的部分。化學雖然可以與人文科學進行跨學科教學，但更多浮于形式，容易形成低度整合。而與自然科學聯系，則能對問題進行深入探討。

4.2 教學活動設計

為了解決化學跨學科教學活動同質化嚴重的問題，設計活動時應首先找尋不同學科之間的聯系，其次深挖聯系設計教學活動。實驗作為自然科學的一種重要手段，是聯系不同自然科學的重要手段，也是最常用的手段。在化學跨學科教學活動設計時，應充分利用此方法，建立不同學科的聯系。

4.3 教學評價應用endprint

化學跨學科教學評價時，對學生的多元評價已經被廣泛應用。在設計評價量表時，應有所側重。過程性評價量表應偏重學生自身在進行化學跨學科學習前后動手水平、學習能力、學習興趣等方面的比較，而紙筆評價則偏重于進行化學跨學科學習后學生對該學科知識的學習程度的比較。

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