义务教育化学课程中跨学科实践活动的设计与实施.pdf

第 卷第期 年月 ，学科研究义务教育化学课程中跨学科实践活动的设计与实施胡久华摘要：义务教育化学课程标准（年版）对跨学科实践活动提出了明确要求。开展跨学科实践活动，有助于促进学生核心素养的发展，促进教与学方式的转变，促进教师的专业成长。跨学科实践活动的系统设计，包括确定活动主题、开展任务分析、构建内容结构、明确实施途径和素养目标、拆解复杂任务、设计系列活动和评价方案等环节。跨学科实践活动既可以安排在核心内容教学之后，又可以替代新课教学，还可以融入常规教学之中或与其他学科教学融合实施。在实施过程中，应明确跨学科实践活动的素养定位，注重问题解决逻辑，设计挑战性任务，调控活动的开放程度，综合应用体验和表达、成就和激励、反馈和深化等策略，促进学生知、情、意、行的统一。关键词：义务教育；化学课程；跨学科实践活动中图分类号：文献标志码：文章编号：（）作者简介：胡久华，北京师范大学化学学院教授，教育学博士（北京 ）。义务教育课程方案（年版）规定，各门课程原则上用不少于 的课时设计跨学科主题学习。义务教育化学课程标准（年版）（以下简称“新课标”）专门设置了“化学与社会跨学科实践”学习主题，提供了 个跨学科实践活动供教师选择使用，并鼓励教师自主研发和开展跨学科实践活动。如何理解义务教育化学课程中的跨学科实践活动？如何设计和实施跨学科实践活动？对这些问题进行持续深入的探索，有助于化学课程中跨学科实践活动的高质量实施。一、跨学科实践活动的定位与意义“跨学科实践活动”一词虽然是首次出现在我国的课程标准之中，但其反映的综合化、实践化倾向早已在研究性学习、综合实践活动等课程中有所体现。所谓跨学科学习，是基于跨学科意识，运用两种或两种以上的学科观念以及跨学科观念，解决真实问题的课程与学习取向。以往的综合实践课程或校本课程主要是聚焦中心主题探索或真实问题解决，运用不同学科的知识和方法开展研究。在这样的课程和活动中，任务或问题的领域及类型决定了活动承载的主要内容和思路方法，课程的设计和实施难免会存在一定程度的随意性。我国学校课程体系以分科课程为主。为了提高课程的综合性和实践性，新课标提出了对跨学科实践活动的硬性要求。这是分科课程背景下实现课程综合化、实践化的一种积极稳妥的措施。基于这一定位的跨学科实践活动应具有以下三个方面的特征。一是立足学科。跨学科实践活动应承载化学核心知识，注重化学学科实践，在问题解决的过程中兼顾化学学科思想方法与其他学科的方法和观念。二是强调全体学生的参与。作为新课标硬性要求之一的跨学科实践活动与只有部分学生参与的校本课程或社团活动存在本质区别。三是常态化实施。学校和教师需要将跨学科实践活动纳入课程实施计划，构建常态化的实施机制和方案，积极开发相应的课程资源和教学活动。跨学科实践活动可以加强各门课程之间的横向沟通与关联，促进课程内部知识的结构化与体系化，强化学科实践，对学生核心素养发展、教学方式转变、教师专业成长及课程育人体系的形成等均具有积极意义。首先，开展跨学科实践活动，有助于促进学生核心素养的发展。核心素养是个体在解决复杂的、不确定的现实问题的过程中表现出来的综合性品质或能力。核心素养需要在活动中形成、发展和显现。一方面，核心素养的发展依托于真实问题，真实问题的解决往往具有复杂性，需要调用多学科的知识和方法；另一方面，核心素养指向思维方式和行为习惯，需要在实践中形成和发展。在跨学科实践活动中设计具有驱动性、富有意义的挑战性任务，可以促使学生全身心参与，建构大概念并发展问题解决能力，实现知识、技能和态度向素养的转化，使他们学会做事、做人。将社会主义核心价值观、技术与工程教育、安全健康教育、劳动教育等有机融合在跨学科实践活动中，还可进一步有效地实现综合育人。其次，开展跨学科实践活动，有助于促进教与学方式的转变。深化教学改革，推进教学方式转变，是当前教育实践面临的重要挑战。新课标将跨学科实践活动作为硬性要求，既能促使学生主动参与，积极思考，应用多学科的思维方式解决问题，充分合作交流，建立和谐的生生、师生学习共同体；又能促使课堂教学转向对社会发展变革的适应和对学生学习需求的满足，从单一的知识传授向核心知识、学科观念、技术与工程方法的综合应用转变，从“教师中心”向“学生中心”转变。最后，开展跨学科实践活动，有助于促进教师的专业成长。跨学科实践活动为教师开展素养为本的教学提供了广阔的探索空间，需要教师持续研究化学知识在真实世界中的应用、认识化学观念和思想方法在解决实际问题中的作用，这必然会促进教师学科知识的丰富和对学科思想方法的理解。为了设计富有意义的跨学科活动，教师需要事先亲身实践。例如，教师需要自己组装制氧机，研究其中涉及的技术与工程方法；需要在不同的酸碱性环境下栽培植物，观察植物的生长情况。只有在了解真实应用和进行亲身实践的基础上，教师才能结合学生的实际情况设计出适切的学习活动。跨学科实践活动还对教师的教学策略和教学行为提出了新的要求，需要教师不断实践和反思以下问题：如何组织学生的小组实践活动，如何点拨和支持学生，如何在有限的时间内为学生提供充分的活动机会，如何开展表现性评价，如何综合运用体验和表达、成就和激励、反馈和深化等策略促进学生知、情、意、行的统一，等等。二、跨学科实践活动的设计思路与方法（一）分析育人价值，确定活动主题新课标给出的 个跨学科实践活动都具有丰富、真实的社会意义和价值，充分结合了“物质的性质与应用”“物质的组成与结构”“物质的化学变化”等学习主题的核心内容，考虑了资源、能源、材料、环境、健康等实际问题领域，兼顾了多样性与分类、系统与模型、结构与功能、相互作用与转化、比例与定量等跨学科大概念，根据实际问题解决的需要承载了生物学、地理、物理、道德与法治等其他学科的内容，综合应用了技术与工程的思想和方法。对于跨学科实践活动的主题，可从真实性、针对性、综合性、驱动性、可行性等方面加以论证。真实性，即强调实践活动具有真实的应用价值，以凸显其社会意义和育人意蕴；针对性，即要求实践活动能承载学科的核心内容，聚焦新课标要求学生形成的学科观念和掌握的问题解决思路方法；综合性，即强调实践活动能融合其他学科知识、技术与工程方法；驱动性，即要求实践活动能使学生感兴趣，实践任务对学生来说具有一定的挑战，能驱动学生进行持续探究；可行性，即要考虑学生的基础和学校的实际情况，满 足实践活动所需的资源和环境支持。（二）明确任务类型，开展任务分析跨学科实践活动包括调查研究、产品制作、综合问题解决等多种任务类型，不同类型的任务需要不同的解决思路。教师须在明确任务类型和解决思路的基础上，分析问题的解决过程，开展具体的任务分析。要特别注意的是，教师须基于学生立场，进行完整的问题解决过程分析，确定需要实施哪些活动，需要融入哪些知识，需要渗透怎样的技术与工程方法，需要准备哪些材料和资源等。通过任务分析，教师应对相关任务获得全面的认识和理解，清楚完成任务的思路和过程，明确完成任务所需的物质条件和环境，以便为构建内容结构和设计系列活动奠定基础。（三）构建内容结构，确定大概念跨学科实践活动不能止于“动手做”的活动或实践成果的展示，还需要促进学生形成知识结构，掌握学科思想方法。这必然要求跨学科实践活动具有大概念统领的内容结构。以“基于碳中和理念设计低碳行动方案”为例。首先，“碳中和”既是低碳行动的目标，又是完成任务、实现目标的重要指导思想，对整个项目活动具有统摄作用。其次，“碳中和”包含了以二氧化碳为核心的一系列重要知识及由它们组成的知识结构，既涉及以二氧化碳作为生成物的化学反应和二氧化碳实验室制法等内容，又涉及以二氧化碳作为反应物的化学反应和二氧化碳的性质及应用等内容。最后，“碳中和”蕴含着天地万物各得其所、各遂其生的思想，有助于学生理解人与自然和谐相处的生态自然观。在任务分析环节，教师已经明确了完成任务所需要的知识、方法、观念等。在这一环节，教师要进一步查阅各学科的课程标准，明确学习活动所承载的化学学科知识、其他学科知识以及相关的技术与工程内容，构建大概念统领的内容结构。内容结构一方面要充分体现知识间的层级关系和同一层级内知识间的横向关联，明确核心知识和大概念；另一方面要体现内容与学习活动的对应性，避免脱节。例如，“基于碳中和理念设计低碳行动方案”的内容结构（见图）以化学与环境问题的解决思路作为整体框架，指向环境问题是什么（二氧化碳排放过多导致全球气候变暖）、有什么影响（气候变暖的危害）、如何防治（碳中和）、怎样解决（减少排放、增加吸收）等方面，由此呈现核心内容。eLe4+26+/*?KM+,KM?D/*+3O+*+ED+2-,KM+5KM?D/*2EK+5图拆解复杂任务、设计系列活动需要综合考虑的因素 （六）结合实践活动，设计评价方案新课标中的学业要求和学业质量都对跨学科实践活动提出了明确的评价要求；课程实施部分的评价建议也指明跨学科实践活动是义务教育学业水平考试的构成部分。对跨学科实践活动进行评价，既能促使教师不断改进活动设计，又能促进学生的素养发展。跨学科实践活动的评价，需要依据新课标构建评价指标、评价任务、评价标准，形成评价体系。即依据内容要求、学业要求和学业质量标准确定评价指标，将核心活动作为评价任务，基于评价指标和学生的素养表现制定评价标准，将观测到的学生活动表现和成果、学生个人自评与学生之间的互评作为评价证据，诊断和反馈学生学到了什么、能做什么、做得如何，综合认定学生的素养水平。首先，深入分析内容要求、学业要求和学业质量标准，并将三者联系起来，明确学生的素养表现，特别关注行为动词（能做什么）、状语（怎么做）的程度与水平，制定具体的评价指标。以学业要求“能从物质的组成及变化视角，分析和讨论资源综合利用、材料选取与使用、生态环境保护等有关问题”为例，其中的行为动词“分析”“讨论”要求学生能分析、讨论现象或者实际问题；状语“从物质的组成及变化视角”要求学生具有学科视角；“资源综合利用、材料选取与使用、生态环境保护”则是对实际问题的明确，如物质和能量的循环使用、材料与人体健康的关系等。基于上述分析，该学业要求指向学生在分析解决资源、材料、环境等实际问题时，是否具有学科视角，是否关注物质的组成、性质及变化与应用的关系，能否从环保、成本、健康等多角度综合考虑，以便分析解决问题。由此，可以确定如下具体的评价指标：能应用元素观、分类观、微粒观、变化观等学科观念，从物质组成与变化的视角，综合技术、环保、成本、健康等多个方面，系统分析解决材料选择、环境治理、资源开发等实际问题。其次，依据评价指标，结合具体活动，预测学生的可能表现，确定活动表现的评价标准。以低碳行动方案设计中的核心活动“大气中的二氧化碳从哪里来”为例。从学科视角方面看，一般学生只能凭借生活中的感性认识，基于生活经验认为汽车尾气排放、煤的燃烧等会产生二氧化碳，看不到具体的含碳物质；高水平的学生则能超越具体含碳物质，从碳元素及其守恒的视角，也就是学科观念的视角进行分析。对于实际问题的解决，高水平的学生会考虑到不同途径释放二氧化碳的量以及是否容易捕集等问题。结合上述表现，综合分析素养水平，可确定如下评价标准。水平：仅凭借生活经验举例（如汽车尾气排放、煤的燃烧等），基本不具备学科视角，看不到含碳物质。水平：从碳元素和具体含碳物质的视角，分析产生二氧化碳的途径，如天然气燃烧、甲烷中含有碳元素。水平：从元素视角，认识到碳元素守恒，分析碳元素的循环、含碳物质的转化。水平：基于元素视角，结合实际问题，关注产生二氧化碳的量以及是否容易捕集等。最后，充分关注学生素养表现证据的收集。一是有计划地收集学生在核心活动中的表现，在不同阶段中的成果，在学习过程中的自我评价、总结反思以及同伴之间的互评反馈等，为每位学生建立跨学科实践活动档案袋。二是注重多维度的评价内容，结合各个维度的表现对学生进行综合评定，主要包括学科核心知识和学科观念的理解与应用、问题解决的角度和思路、技术与工程的方法、态度与责任、合作交流等。可根据重要程度对不同维度进行加权处理，对评价内容进行赋值，以等级形式呈现整体评价，加强质性描述。三是探索小组评价与个体评价相结合。制定指向活动表现的评价量规，观测各个小组的活动表现，给出小组的评价结果。在小组评价的基础上，关注学生个体的贡献，结合学生的自我评价、总结反思以及同伴互评等，给出学生个体的评价结果。四是关注学生的发展变化，积极探索增值评价。关注学生在整个跨学科实践活动中的表现，特别是不同阶段中在同一评价维度上的表现，采取适切的统计分析方法，描绘学生的发展情况。基于上述分析，跨学科实践活动的设计框架如下页图所示。EK6D+U45-.-.-/U-C.-1UKM?+CU-KM?L+-04KM?D/U5;U2!UA/UM=(UF4A/U-U4CU2+,5-MC.C-14-E2,?24C图跨学科实践活动的设计框架三、跨学科实践活动的实施途径与策略（一）跨学科实践活动的实施途径跨学科实践活动应与核心知识、学生必做实验密切结合，充分发挥对课程内容和教学实施的整合功能。实践中，教师可以选择以下多种实施途径。一是安排在核心内容教学之后。即将核心知识与健康、环境、材料、资源、能源等真实问题紧密结合，在核心知识教学之后，增加实际问题解决、产品制作等实践活动。例如，学习二氧化碳的性质之后，让学生自主设计、分析、评价低碳措施；在实验室制备氧气的实验活动之后，让学生设计、制作简易制氧机并进行展示交流。二是替代新课教学。即利用跨学科实践活动承载核心知识的教学，让学生直面复杂问题和真实任务，在此过程中获得对核心知识的理解。例如，用“基于碳中和理念设计低碳行动方案”代替二氧化碳的常规教学，实施项目式学习，以低碳行动方案的设计驱动系列活动，让学生获得二氧化碳的性质及其转化的相关知识。三是全面融入常规教学之中。即开展多样化的跨学科综合教学，充分挖掘、利用跨学科素材，将跨学科元素渗透在常规教学之中。例如，在新授课中增加跨学科实践活动，关注化学学科知识与其他学科知识之间的联系；在复习课中增加实际问题解决活动；将项目式作业作为贯穿单元教学的大作业；在课时作业中设计家庭实验、小制作等实践活动；等等。四是与其他学科合作，共同研发实施。各学科教师可以联合研发、合作实施跨学科实践活动，以便在一定程度上缓解课时紧张问题，使学生有更充分的体验和实践时间。以碳中和为例，年版的义务教育化学、物理、生物学课程标准中都有相关的活动或素材，三个学科的教师可以围绕碳中和主题研发实践活动，同时承载三个学科的内容。多学科合作研发跨学科实践活动时，需要关注以下两个方面。（）适当增加深度综合的主题或活动。深度综合体现在学科思想方法的近似与共通，研究问题或核心概念的重合，学科认识角度和思路在分析解决问题时发挥的实质性作用等方面。（）根据综合性内容的特点和功能，规划安排其位置。将最能体现共通学科思想方法、最具育人价值的内容以跨学科主题或项目式学习的形式加以呈现。（二）跨学科实践活动的实施策略当前，跨学科实践活动的实施中经常出现以下问题：为了活动而活动，仅注重问题解决的结果，素养目标泛化；活动过于简单或过于复杂，与核心内容或素养目标不匹配；活动的开放程度过小，学生体验或实践不充分；态度责任目标浅表化，达成方式以说教或资料介绍为主。针对上述问题，提出以下实施策略。一是明确跨学科实践活动的素养定位，避免盲目性。跨学科实践活动的目的是促进学生综合应用知识，解决真实问题，培养其合作、实践、创新等素养。在实施跨学科实践活动时，要注重让学生应用学科观念、探究方法和思路解决问 题。这就要求教师明确跨学科实践活动的素养要求，不仅关注问题解决的结果，还要关注学生解决问题的角度、思路及其思维方式。例如，“基于碳中和理念设计低碳行动方案”项目，不仅要关注学生对二氧化碳性质的应用，更要关注学生能否自主地从物质转化视角进行分析，能否从科学、技术、环境、政策等综合视角设计和评价低碳行动方案。有了清晰的素养目标，教师才能明确活动背后的素养要求，在引领活动实施的过程中关注学生的素养发展情况。二是注重问题解决逻辑，将问题解决线、知识逻辑线、素养发展线紧密结合起来。拆解复杂任务、设计系列活动的关键在于让学生尽可能经历问题解决的过程，遵从问题解决的逻辑，实现问题解决过程与核心知识获得、能力素养发展的融合；基于实际问题解决的需要，自然而然地实现跨学科，避免多学科知识的人为拼盘。这需要教师改变教学活动设计习惯，从基于教学逻辑的活动设计观转变为基于问题解决逻辑的活动设计观。以“为绿色植物配制营养液”为例。按照教学逻辑和知识逻辑，通常会设计如下问题和活动：物质在水中的溶解性如何如何定量描述溶质的溶解（质量分数、溶解度）如何配制一定质量分数的溶液为绿植配制营养液。按照问题解决逻辑，则可设计如下问题和活动：绿植需要哪些营养，营养液中含有哪些元素哪些物质能提供这些元素，如何获得这些物质营养液中各种元素的含量如何，怎样配比相关物质能够满足要求。为了实现问题解决线、知识逻辑线、素养发展线的紧密结合，既需要教师对问题本体有充分的了解，能够应用学科观念、技术与工程思想方法解决问题，又需要教师挖掘问题解决背后的素养发展进阶，清楚每个阶段的素养发展目标。这样，教师才能跳出问题解决过程和结论，关注学生的素养发展，注重引导学生反思提炼问题解决的思路和方法。三是设计挑战性任务，加强活动的适切性。跨学科实践活动的实施，要充分体现做中学、用中学和创中学。在日常教学中，教师要给学生提供更多直面原生态问题的机会。教师可调用丰富的社会资源，促进校内外联动，创造性地实施多样化的实践活动，让学生体验调研访谈、创意设计、动手制作、展示表达、方案评价、反思改进等多样化活动，鼓励学生有意识地使用信息技术解决问题。实践任务的挑战性既体现在学科思想方法的建构与应用方面，又体现在陌生真实问题解决所需要的综合、系统思维方面，还体现在发现问题、解决问题、改进解决方案的持续迭代方面。实践任务的挑战性要适中，既不能安排过于简单的小制作或资料查找，也要避免偏、繁、杂导致任务难度过高。以“基于碳中和理念设计低碳行动方案”为例，其挑战性既体现在从解决日常生活中的低碳问题提升至设计国家工业、能源领域的低碳措施，也体现在从直接应用二氧化碳的性质提升至寻找吸收和转化二氧化碳的具体措施并综合考虑其效果、成本和对环境的影响。四是调控活动的开放程度，实现学生自主完整做事。合理设计活动的开放程度，可以让学生亲身经历问题解决过程，促使他们自主思考、深度探究、总结反思问题解决的完整过程。概括地说，就是让学生做真事、真做事、真反思、真收获。例如，在启动阶段，应让学生成为问题解决的主人，避免由教师代替学生进行任务拆解，切忌将问题解决思路直接告知学生；在探究阶段，应给学生提供充分的体验及自主活动空间，让学生经历完整的探究实践过程，避免直接提供实验方案或指定实验活动；在总结展示阶段，应让学生在呈现活动成果的基础上进行深入总结反思，提炼问题解决的思路和方法。五是综合应用体验和表达、成就和激励、反馈和深化等策略，促进学生知、情、意、行的统一。跨学科实践活动具有综合育人价值，应通过综合运用多种教学策略，促进学生知、情、意、行的统一。例如，不仅要让学生知道绿色化学、可持续发展等基本观念，更要让学生意识到这些观念的重要性，身体力行并影响他人。为了达成综合育人目标，一方面要关注、概括和外显活动的育人价值，尽量明确、具体地分析情境任务对学生发展具有哪些意义；另一方面提倡通过沉浸式活动使学生获得体验，综合应用体验和表达、成就和激励、反馈和深化等教学策略，避免窄化、浅表的情境素材利用和空洞的讲说式教育。以“基于碳中和理念设计低碳行动方案”为例，在启动阶段提供习近平总书记关于“双碳”目标 的讲话、我国在实现“双碳”目标中面临的挑战、温室效应的危害等素材，带领学生进入问题情境，促使他们认识到项目研究的重要性、迫切性以及当前国际、国家、个人层面面临的挑战，激发学生的社会责任感；在总结展示阶段，给学生提供充分的展示机会，使他们体会研究的成就感，鼓舞激励学生持续探索，促使学生树立远大志向，带领他们进入更高的态度责任境界。总之，跨学科实践活动不是在原有教学的基础上增加新的知识性内容，而是改变原有的教与学方式，加强课程和教学的综合性与实践性。跨学科实践活动要求义务教育阶段的全体学生都要参与，需要教师在日常教学中因地制宜，给学生提供更多直面真实问题的机会，依据内容要求、学业要求和学业质量对学生的活动表现进行评价反馈，促进学生核心素养的融合发展。参考文献：中华人民共和国教育部义务教育课程方案（年版）北京：北京师范大学出版社，：中华人民共和国教育部义务教育化学课程标准（年版）北京：北京师范大学出版社，：张华跨学科学习：真义辨析与实践路径中小学管理，（）：郭华跨学科主题学习及其意义文教资料，（）：杨向东以科学探究为例看素养与知识的关系基础教育课程，（）：崔允誋学科实践：学科育人方式变革的新方向人民教育，（）：王耀村浙江省综合科学课程改革 年课程教材教法，（）：房喻，王磊义务教育化学课程标准（年版）解读北京：高等教育出版社，：詹泽慧，季瑜，赖雨彤新课标导向下跨学科主题学习如何开展：基本思路与操作模型现代远程教育研究，（）：（责任编辑：郭晨跃）犇 犲 狊 犻 犵 狀犪 狀 犱犐 犿狆 犾 犲 犿 犲 狀 狋 犪 狋 犻 狅 狀狅 犳犐 狀 狋 犲 狉 犱 犻 狊 犮 犻 狆 犾 犻 狀 犪 狉 狔犘 狉 犪 犮 狋 犻 犮 犲犻 狀犆 狅犿狆 狌 犾 狊 狅 狉 狔犈 犱 狌 犮 犪 狋 犻 狅 狀犆 犺 犲 犿 犻 狊 狋 狉 狔犆 狌 狉 狉 犻 犮 狌 犾 狌犿 犃犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋：犆 狅犿狆 狌 犾 狊 狅 狉 狔犈犱 狌 犮 犪 狋 犻 狅 狀犆狌 狉 狉 犻 犮 狌 犾 狌犿犛 狋 犪 狀 犱 犪 狉 犱 狊：犆犺 犲犿 犻 狊 狋 狉 狔（犈犱 犻 狋 犻 狅 狀），犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊：；