基于學(xué)業(yè)要求的跨學(xué)科實踐活動設(shè)計與實施
——以“水質(zhì)檢測及自制凈水器”為例

吳小朋

（深圳市蛇口育才教育集團(tuán)育才二中 廣東 深圳 518071）

一、跨學(xué)科實踐活動的學(xué)業(yè)要求

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）全面優(yōu)化了初中化學(xué)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，專門設(shè)立了“化學(xué)與社會?跨學(xué)科實踐”學(xué)習(xí)主題，提供了10個跨學(xué)科實踐活動供選擇使用［1］。該學(xué)習(xí)主題側(cè)重落實科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的發(fā)展，期望學(xué)生建立應(yīng)用化學(xué)、技術(shù)、工程融合解決跨學(xué)科實踐問題的思路與方法。

該學(xué)習(xí)主題有4個條目的學(xué)業(yè)要求，見表1，其中學(xué)業(yè)要求3 和學(xué)業(yè)要求4 都指向跨學(xué)科實踐活動，屬于綜合問題解決層次要求［2］。

表1 “化學(xué)與社會?跨學(xué)科實踐”主題的學(xué)業(yè)要求

綜合問題解決層次的學(xué)業(yè)要求表明：首先，跨學(xué)科實踐活動需要真實開展跨學(xué)科實踐活動；其次，強(qiáng)調(diào)活動表現(xiàn)評價；再次，注重評價學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識、技術(shù)、工程等解決實際問題的能力；最后，不僅考查關(guān)鍵能力，還強(qiáng)調(diào)評價做事過程表現(xiàn)出來的情感、態(tài)度［2］。

二、基于學(xué)業(yè)要求的跨學(xué)科實踐活動設(shè)計思路

基于學(xué)業(yè)要求的跨學(xué)科實踐活動設(shè)計應(yīng)以學(xué)科核心知識為基礎(chǔ)［3］，開發(fā)蘊(yùn)含問題的情境素材，通過真實的實踐活動，開展活動表現(xiàn)評價，以此促進(jìn)學(xué)生在深刻理解和問題解決的過程中實現(xiàn)核心知識獲得與核心素養(yǎng)發(fā)展的融合統(tǒng)一［3］，見圖1。在此過程中需要教師對知識育人價值進(jìn)行深入分析［3］，對跨學(xué)科實踐活動類型進(jìn)行判斷和設(shè)計，對評價結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和實施以及對學(xué)生關(guān)鍵能力和情感態(tài)度的培養(yǎng)和激發(fā)。

圖1 跨學(xué)科實踐活動設(shè)計思路

新課標(biāo)提供的跨學(xué)科實踐活動3“水質(zhì)檢測及自制凈水器”，是針對人類飲用水安全、水的凈化問題而設(shè)計的，屬于作品制作類實踐活動［2］。以水的凈化為學(xué)科核心知識，筆者設(shè)計“野外探險”“日常生活”和“走進(jìn)實驗室”三種情境，開展以“從地表水到飲用水”為主題的實踐活動，進(jìn)行“小組自評”“組間互評”“教師綜評”“個人自評”活動表現(xiàn)評價。學(xué)生在充分理解過濾、吸附等凈水原理的基礎(chǔ)上，選擇情境中給出的實驗用品和材料，采用合適的方法和工具，合作完成自制凈水器項目作品的制作；綜合運用多學(xué)科知識，完成從地表水到飲用水的過程；通過小組展示、匯報的形式，對實踐活動中遇到的問題及問題解決方法和結(jié)論進(jìn)行交流和評價，通過教師的綜合評價，初步提煉問題解決的一般思路和方法，養(yǎng)成辯證認(rèn)識問題的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)愛護(hù)水、尊重水的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

三、基于學(xué)業(yè)要求的跨學(xué)科實踐活動設(shè)計與實踐

1.教學(xué)目標(biāo)

依照新課標(biāo)中第五學(xué)習(xí)主題的學(xué)業(yè)要求，分析學(xué)情，制定出“從地表水到飲用水”教學(xué)目標(biāo)，見表2。

表2 “從地表水到飲用水”教學(xué)目標(biāo)

2.教學(xué)過程

【師】結(jié)合圖片及學(xué)過的知識，談?wù)勀銓λ恼J(rèn)識有哪些？

【生】學(xué)生從不同的角度認(rèn)識水：水的前世今生、水對人類生活生產(chǎn)的重要作用、節(jié)水生活小妙招、自來水廠凈水的主要步驟等。

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，明確“從地表水到飲用水”生產(chǎn)的過程

【師】生產(chǎn)飲用水的主要場所就是自來水廠，自來水廠生產(chǎn)的飲用水要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)才能輸送到千家萬戶。我們國家的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，對水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生要求有明確的規(guī)定。

【生】快速閱覽水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值，找到常規(guī)指標(biāo)項及限值。

【師】每一項指標(biāo)都有限制，有些是不得檢出，有些是有一定限值，你們怎么理解？

【生】主要考慮是否對人體健康造成威脅。

【師】水的凈化程度常常受到水質(zhì)本身及凈化條件的影響。老師周末爬山時采集了一些天然水，這節(jié)課就請大家用按照抽簽確定的情境和材料，見表3；用自制的凈水器對這瓶天然水進(jìn)行凈化，并對指標(biāo)中第三項內(nèi)容“感官性狀及一般化學(xué)指標(biāo)”，見表4，進(jìn)行抽項檢測。

表3 “從地表水到飲用水”生產(chǎn)情境及材料

表4 感官性狀及一般化學(xué)指標(biāo)

環(huán)節(jié)二：開展活動，實踐“從地表水到飲用水”生產(chǎn)的過程

【師】請每組的實驗員取水樣、用自制的凈水器凈化水，檢測員檢測水質(zhì)，工程師完善展板內(nèi)容，時間為5分鐘。

【生】小組同學(xué)用自制的凈水器凈化水，并進(jìn)行水質(zhì)檢測。

環(huán)節(jié)三：展示匯報，交流、評價“從地表水到飲用水”問題解決過程

【師】下面進(jìn)入?yún)R報展示環(huán)節(jié)。

【生】實驗員：介紹凈化情境；展示自制凈水器、凈化后水樣。

匯報員：（1）小組分工及完成情況，見表5；（2）結(jié)合示意圖講解凈水器的制作、遇到的問題及解決方法等；（3）匯報水質(zhì)檢測報告；（4）本組凈水器的優(yōu)點及改進(jìn)方向。

表5 小組自評量表

評價員：參照互評量表，見表6，對同情境小組作品及展板進(jìn)行評價。

表6 小組互評量表

環(huán)節(jié)四：總結(jié)提升，提煉問題解決的一般思路和方法

【師】每個小組都用集體的智慧初步完成了從地表水到飲用水的生產(chǎn)活動。下面參照教師評價量表，見表7，對各小組問題解決過程進(jìn)行評價。

表7 教師評價量表（問題解決評價量表）

【生】針對教師綜評量表的維度內(nèi)容對實踐活動進(jìn)行深入的思考和反思。

【師】老師發(fā)現(xiàn)各小組水質(zhì)檢測中TDS值和pH都在限制范圍內(nèi)，請問這是大家制作的凈水器凈化的結(jié)果嗎？

【生】不是，自制凈水器僅能起到物理凈化的作用，基本上不能除去可溶性的雜質(zhì)。TDS值都在限制范圍內(nèi)，說明了老師采集的水樣水質(zhì)好，適合生產(chǎn)飲用水。

【師】通過今天的“從地表水到飲用水”生產(chǎn)的實踐活動，我們初步提煉出了問題解決的一般思路和方法，見圖2。問題解決首先要對提出的問題進(jìn)行界定，屬于理論性問題還是技術(shù)性問題，然后選擇合適的問題解決方法，再然后是制定問題解決方案并實踐，實踐后要判斷問題是否被解決，如果沒有解決就要重復(fù)以上步驟，直到問題被成功解決。問題解決后一定要進(jìn)行反思，哪里做的好，值得推廣，哪里還不是很好，需要再提高和改進(jìn)。反思之后你才能對問題有更深的體會和認(rèn)識，才有更大的收獲和成長！

圖2 問題解決的一般思路和方法

環(huán)節(jié)五：作業(yè)布置，完成“從地表水到飲用水”學(xué)習(xí)個性報告

【師】《道德經(jīng)》有言“上善若水，水利萬物而不爭”。水雖至善，卻也無情。以彼之道，還施彼身，因此我們要尊重水、保護(hù)水、節(jié)約水！通過本單元的學(xué)習(xí)相信同學(xué)們對水的認(rèn)識有了更深層次的認(rèn)識。

【師】課堂上完成學(xué)習(xí)結(jié)果評價量表，見表8；課后完成個性報告：1.對“水的價值”和“飲用水生產(chǎn)”的再認(rèn)知（可以文字表述，也可以繪制思維導(dǎo)圖）；2.“從地表水到飲用水”項目實踐活動的反思（個人的參與態(tài)度、項目貢獻(xiàn)、獲得的收獲、提升和改進(jìn)的方向等，可以文字表述，也可以繪制思維導(dǎo)圖）。

表8 學(xué)習(xí)結(jié)果評價量表

四、基于學(xué)業(yè)要求的跨學(xué)科實踐活動教學(xué)反思

1.跨學(xué)科實踐活動注重整合多學(xué)科認(rèn)識方式和思維模型，讓學(xué)生多角度、多維度對問題進(jìn)行認(rèn)識、探究和解讀。

本節(jié)課課前我布置了“看圖說話”的作業(yè)，學(xué)生項目作品的匯報等融合了語文學(xué)科的表達(dá)和交流；課堂上初步提煉了問題解決的一般思路和方法，融合了信息工程的模型和流程；對學(xué)生項目作品的評價運用了多種量表，融合了心理學(xué)的量表和評價；最后通過總括水的價值和作用，融合了道德與法制的辯證和責(zé)任。

2.跨學(xué)科實踐的活動需要指向真實、開放的問題情境，使學(xué)生在學(xué)科縱深和視野拓展的基礎(chǔ)上進(jìn)行真實實踐和創(chuàng)造性實踐。

本節(jié)課我努力地為學(xué)生創(chuàng)建一個真情境、真問題、真實踐和真學(xué)習(xí)的課堂。從一瓶天然水的取用開始，創(chuàng)設(shè)了學(xué)生能夠真實體驗到的三種情境（野外探險、日常生活和走進(jìn)實驗室），選取合適的材料和方法，自制凈水器，對天然水進(jìn)行凈化和常規(guī)指標(biāo)的抽項檢測，使學(xué)生在學(xué)科理解的基礎(chǔ)上，體驗了從地表水到飲用水完整的生產(chǎn)過程。學(xué)生在實踐的過程中也遇很多實際問題，比如，A1小組要考慮怎樣用兩只襪子把三種材料分隔開；A1 和A2 小組都遇到了所給的木炭本身有很多的碳粉，需要經(jīng)過反復(fù)地清洗，可能最后凈化的效果也不是很好。如何解決呢？A1小組選擇了用口罩再過濾掉碳粉，見圖3；A2 小組選擇在碳粉下面再放一些細(xì)沙，見圖4；B2 小組設(shè)計了一個筆芯筒，見圖5；為使水過濾的速度減慢，起到充分過濾的作用，暫不說效果如何，這些思考的過程就是學(xué)生產(chǎn)生創(chuàng)造性思維的過程；對實踐進(jìn)行真實的反思，注重過程性的體驗和評價，能從不同的角度認(rèn)識問題解決的過程和結(jié)果。

圖3 A1小組自制凈水器示意圖

圖4 A2小組自制凈水器示意圖

圖5 B2小組自制凈水器示意圖

3.跨學(xué)科實踐活動應(yīng)堅持評價的開放度和綜合性，培養(yǎng)學(xué)生在問題解決方案和評價問題解決結(jié)論的素養(yǎng)形成。

本節(jié)課的重點內(nèi)容在于對實踐活動進(jìn)行不同主體、不同維度的評價。我設(shè)計并使用了4個量表，建構(gòu)評價的系統(tǒng)性和結(jié)構(gòu)化。“小組自評量表”，見圖6，是小組在完成凈水器設(shè)計和組裝過程中，明確任務(wù)分工，并對個人完成情況及項目特殊貢獻(xiàn)進(jìn)行的過程性評價，由組長負(fù)責(zé)；“小組互評量表”，見圖7，是同情境小組的評價員對小組項目作品及展板進(jìn)行的終結(jié)性評價，由評價員負(fù)責(zé)；“教師評價量表”，見圖8，是對學(xué)生在實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、評價反思問題的過程性評價，由教師負(fù)責(zé)；“學(xué)習(xí)結(jié)果評價量表”，見圖9，是實踐活動完成后，學(xué)生對自己學(xué)習(xí)結(jié)果的自評量表。

圖6 B2小組自評量表

圖7 小組互評量表

圖8 教師評價量表

圖9 學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果評價量表

四個量表的結(jié)合使用，既關(guān)注過程也重視結(jié)果，既反映學(xué)生全程學(xué)習(xí)結(jié)果，又成為促進(jìn)學(xué)生潛能、個性、創(chuàng)造性發(fā)揮的有效手段，使每一個學(xué)生都具有自信心和持續(xù)發(fā)展的能力。

4.基于教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度的評價與反思。

基于教學(xué)目標(biāo)的分析和制定，我設(shè)計了教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度分析量表，并對7個維度的目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行了自評，見圖10，除了“認(rèn)識了團(tuán)隊合作解決問題的重要性”和“提高了合作創(chuàng)新解決問題的實踐能力”兩個維度有待提高外，其余5個維度的內(nèi)容，我認(rèn)為均已基本達(dá)成。

圖10 教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度分析量表