初中化學跨學科項目化學習設計與實踐

江薇 楊芷薇 倪韻涵

新課標背景下，探索化學跨學科實踐活動與項目化學習統整的廣域課程融合模式，能為跨學科實踐活動的落地提供路徑與方法，有利于凸顯化學課程的實踐性，培養學生的化學核心素養。

“制作簡易制氧機”跨學科項目化學習以“如何跨”和“跨到哪里”為切入點，將新課標主題5規定的跨學科實踐活動“基于特定需求設計和制作簡易供氧器”與項目化學習理念融合，從“生活中離不開氧氣”的真實情境入手，引導學生解決“如何供氧”的復雜問題。學生自主學習并創造性地整合化學、工程學等學科知識，最終形成“設計、組裝、推廣簡易制氧機”的項目成果，發展了深度思考、合作探究、創新實踐的能力，涵養了科學精神和社會責任感。

一、聚焦真實問題，分析育人價值

初中化學跨學科項目化學習要為解決真實的、有價值與有意義的實際問題，促進學生對問題的全面思考和對世界的充分認知而設計。氧氣是一種必不可少的自然資源，在維持地球生物的生命活動、參與生命呼吸代謝、影響氣候等方面有重要作用，初中生對氧氣并不陌生。同時，登山、旅游、潛水的特殊環境與某些特殊群體需要隨時攜帶便攜式氧氣儲存裝置和制備裝置。據此，筆者結合化學新課標中關于跨學科實踐活動的要求和項目化學習理念，制定了具有豐富育人價值的跨學科項目化學習主題——“制作簡易制氧機”，以發展學生的科學思維，培養學生的創新與創造能力。

項目啟動階段，筆者邀請部分學生參演“氧氣的用途”情景劇，錄制視頻，并在視頻最后提出“如何在生活中制取氧氣”的真實問題。隨后，筆者將視頻發布在班級群中，讓學生觀看情景劇，思考“如何在生活中制取氧氣”的真實問題，并查閱資料。除發布視頻外，筆者還通過線上、線下發布學生設計的項目宣傳海報（圖文并茂，寫有“明確需求，理清原理，探究裝置，我們一定行！”口號）等手段啟動項目，引導全體學生關注項目，同時培養學生的信息化素養。

二、梳理知識素養，設計內容結構

主題確定之后，教師需要做諸多準備工作。

第一，教師需要明確任務的具體類型，如本項目涉及調查研究、產品制作、問題解決等任務類型，對不同類型的任務應擬定不同的解決辦法。

第二，教師需要分析問題的解決過程，站在學生的角度思考問題解決涉及的學科內容，梳理要用到的知識、素養（這兩項的已知內容與未知內容分類統計）、材料、資源等，并制作清單（見表1），為實施途徑的確定及后續活動的開展奠定基礎。

第三，教師在關注跨學科項目化學習實踐性的同時，還要關注其學科整合性，提煉出由大概念統領的項目內容結構，促進學生形成跨學科的知識結構與解決問題的素養。首先，“制作簡易制氧機”是活動的行動目標和統領性任務，屬于項目成果；其次，“制氧”過程涵蓋了以氧氣為核心的一系列重要知識，以及由它們組成的知識結構，既涉及以氧氣為產物的一系列化學反應，以及制備裝置和實驗操作等內容，又涉及氧氣的性質、用途和使用價值等；最后，“制作”決定了項目的難度、開放度，教師需要思考如何搭建支架更有助于培養學生的創新思維與實踐能力?；诖?，筆者設計了如圖1所示的項目內容結構圖。

三、明確實施途徑，設計素養目標

初中化學跨學科項目化學習可以新授課、復習課等形式分散實施或集中實施。如果依托新授課實施，教師需將核心知識的學習融入活動過程中，引導學生逐步建構；如果依托復習課實施，教師需引導學生自主運用核心知識，從學科融合視角解決問題。如果是分散實施，教師要注重課程的銜接性與環節的連貫性；如果是集中實施，教師要整合課時，使既定任務在一段時間內集中、持續完成?！爸谱骱喴字蒲鯔C”項目是在人教版化學九年級第二單元《我們周圍的空氣》新授課結束后，依托復習課設計、實施的，需要2個課時。如果該項目依托新授課實施，則需要4個課時。

明確實施途徑之后，教師需要制定項目的素養目標。素養目標需要根據新課標的學業標準，聚焦跨學科的知識、方法、觀念與素養，遵循學生的認知規律來設計。目標的表述要遵循行為條件、行為動詞搭配行為程度的原則，以便診斷學生的學業水平，測量學生的素養進階。依照以上要求和原則，筆者制定出“制作簡易制氧機”的素養目標：①通過設計與制作簡易制氧機，鞏固實驗室制取氧氣的原理和裝置；②通過檢驗制取得到的氧氣，加深對氧氣化學性質的理解；③結合對家用制氧機原理的理解和自己制作簡易制氧機的過程，初步學會運用工程技術手段加快問題解決的方法，初步形成系統思想和模型建構等高階思維；④通過實踐操作和匯報交流，提高表達能力、合作能力，發展探究能力和創新意識。

四、基于真實問題，設計系列任務

初中化學跨學科項目化學習設計中，最關鍵的是任務設計。從驅動性的真實問題到富有邏輯的系列任務，考驗的是教師的問題拆解能力。首先，教師要將核心知識巧妙融入真實問題情境之中，使學生在探究真實問題的過程中主動學習、綜合運用相關知識，形成解決復雜問題的綜合視角；其次，教師要明確驅動性問題拆解的依據，即要依據問題解決的過程、學生素養目標的進階，以及教師把控活動過程的能力拆解子問題，進而對應問題設計具體任務。

在“制作簡易制氧機”項目中，筆者基于“如何在生活中制取氧氣”的真實問題，拆解出“現實生活中對制氧的需求”“如何制取氧氣”“評價制氧效果”三個核心問題，并進一步拆解出若干子問題。例如，核心問題“現實生活中對制氧的需求”對應“生活中氧氣的價值與用途”子問題，對應課前調研活動，是驅動任務。核心問題“如何制取氧氣”可拆解為“實驗室如何制取氧氣”“生活中如何制取氧氣”“我們如何制取氧氣”“如何設計并制作簡易制氧裝置”四個子問題，分別依托“重做制氧實驗”“拆解制氧機”“討論交流”“制作作品”四個具體任務來落實，以實現鞏固制氧模型，加深模型建構，確定設計思路、具體任務及應用模型的目標。核心問題“評價氧氣效果”可拆解為“制氧速率如何控制”“制氧純度如何檢驗”“制氧過程是否節能環?！薄爸蒲踹^程是否安全、合適”“制氧機是否方便攜帶”“制氧機是否美觀”等子問題，引導學生在“交流討論”“優化設計”“展示宣傳”任務中學會合作、學會反思、學會分享。

五、整合項目成果，設計評價方案

初中化學跨學科項目化學習成果可以調查報告、創新產品等形式呈現。教師要依據學業質量標準等學業要求，確定評價目標和要求，實施促進學生核心素養發展的評價，發揮評價的育人功能。

“制作簡易制氧機”項目成果評價量表從成果作品和學習過程兩個維度設計。其中，“成果作品”維度從原理、裝置、效果三個方面展開評價，“學習過程”維度從反思與改進、協同與合作、表達與交流三個方面展開評價，均給出合格、良好、優秀三個等級的評價標準。以“成果作品”評價維度為例，筆者這樣設計評價量表（見表2）。

“成果作品”的評價分為組內自評、組間互評與教師評價。組內自評在小組完成簡易制氧機的初次搭建活動之后進行，組間互評（評價主體為其他小組）與教師評價在小組展示宣傳過程中完成。評價標準的設計取向如下：原理上，期望小組從物質觀、能量觀、化學反應動力學與熱力學等角度定性與定量相結合地思考問題；裝置上，期望小組能夠有一定的創造能力，將原理與需求相結合進行一體化設計并使產品整體可調控；效果上，期望小組設計并制作出美觀與實用并存的成果作品。

（作者單位：江薇，武漢市洪山高級中學、武漢市洪山區教育科學研究院；楊芷薇，武漢市卓刀泉中學張家灣分校；倪韻涵，武漢市英格中學）

［本文系湖北省教育科學規劃2023年度一般課題“核心素養視域下中學化學跨學科融合教學的實踐研究”（課題編號：2023JB315）、湖北省教育信息技術研究2023年度重點項目“教育數字化背景下中學化學課堂教學效能提升路徑研究”（課題編號：2301011）的成果］

責任編輯? 劉佳