蘇傳清　占小紅

摘要： 在探討化學課程中如何確定跨學科主題的基礎上，以“指紋破案”主題為例，從教學分析、教學目標設計、“教、學、評”一體化（包括基于問題分解的教學內容、基于子問題鏈的學習活動及相應的教學評價）設計、教學資源設計等方面，對化學課程中的跨學科主題教學設計作闡述，以期為中學化學教師提供借鑒與參考。

關鍵詞： 化學課程; 跨學科主題教學; 教學設計; 指紋破案

文章編號： 10056629（2019）10004905中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

1 研究背景

跨學科能力（interdisciplinary competence）是指面對無法靠單一學科來解決的真實復雜問題時，綜合運用兩個或多個學科知識和思維分析情境和解決問題的能力，是21世紀學習的重要高階思維能力，關乎學生如何應對生活中的復雜議題和日后的非常規(guī)工作[1]。因此，跨學科能力的培養(yǎng)受到各國教育的高度重視，跨學科教學（interdisciplinary teaching）也應運而生。跨學科教學有助于打破學科壁壘、培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力，有助于學生適應未來復雜情境下的學習、工作和生活，成為適應社會需求的應用型、復合型、創(chuàng)新型人才[2]。在基礎教育階段開展跨學科教學具有重要意義。

在學校中開展跨學科教學主要有兩種路徑： 一是開設跨學科綜合課程，如將生物、物理、化學、地理組合形成的科學綜合課程等;二是在學科課程中開展跨學科教學。鑒于目前我國學校課程體系以分科課程為主，若要在不打破課程體系的情況下，達到跨學科教學的培養(yǎng)目標，在學科課程中開展跨學科教學無疑是可行路徑之一。本研究嘗試探索化學課程中的跨學科主題教學設計，為中學化學教師提供借鑒與參考。

跨學科主題教學是指以一門學科為中心，在這個學科中選取一個中心主題，圍繞該中心主題，運用不同學科的知識和方法，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[3]。因此，化學課程中的跨學科主題教學將從化學學科出發(fā)，選取合適的跨學科教學主題，運用化學及相關學科的知識與方法，通過設計和實施系統(tǒng)化的教學，從而培養(yǎng)學生運用跨學科思維解決問題等能力。

2 跨學科主題的確定

跨學科主題的確定是進行跨學科主題教學設計的起點?；瘜W課程中開展跨學科教學強調讓學生應用多學科知識解決實際的復雜的問題，以實現跨越學科界限提高學生解決綜合問題的能力。因此，跨學科主題應具有以下特征： ①跨學科性： 所選主題不是僅靠化學學科就能解決的，需要整合其他學科才能更好地解決問題。②情境性、生活化： 關注化學在生產生活中的應用，讓學生在現實情境下解決真實問題。③具有實踐探索空間： 所選主題能讓學生進行研究性或探究性學習，讓學生在實踐探索過程中運用高階思維去分析、解決復雜的跨學科問題，提高跨學科問題解決能力。

結合以上特征，可從以下視角在化學教材內容中尋找跨學科主題： （1）與生命（即生物）相關的內容： 生物元素的組成及對生命體的影響，即更多涉及生物化學的知識，與人體健康、營養(yǎng)等息息相關的內容，如人體的基本營養(yǎng)物質及對人體的機能影響、食物成分及對個人健康的影響、化學肥料的組成及對植物的影響等;（2）與物理相關的內容，如原電池、電解池、電離等;（3）化學工藝品制作及流程： 更多涉及到化學產品或工程問題，如滅火器、凈水器、酒精探測器、天氣瓶及化妝品的制備等;（4）環(huán)境問題： 更多表現為化學與地理、生物的聯系，如溫室效應、石油污染、塑料“白色污染”、水體富營養(yǎng)化等;（5）與化學職業(yè)相關的內容： 與化學有關的職業(yè)不僅僅需要化學學科的內容，還會涉及多學科知識與方法，如食品檢測員、環(huán)保工作人員、法醫(yī)等。

在上述視角下，對相關內容進行選擇、重構及改造，從而形成跨學科教學主題。改造方式有： （1）使零散的知識系統(tǒng)化、邏輯化;（2）將教材中某些現有實驗改造成探究性、開放性實驗，如探究用量比例、影響因素等;（3）挖掘在生活生產實際應用中可能存在的各種影響因素的內容。例如，水的凈化是初、高中化學教材中的重要內容，由于考慮學生的心理特征及知識難易程度等因素，實際生活中“自來水廠凈水過程”的內容被分解，初中教材主要介紹如何利用吸附（明礬、活性炭）、過濾和蒸餾等途徑使水得到不同程度的凈化及“自制簡易凈水器”等內容;高中教材則側重運用化學方法除去水中的可溶性離子、氯氣可用于自來水的殺菌消毒但生成的有機氯化物可能對人體有害等內容。同時教材偏重于物理和化學方法如何凈水，而較少涉及“自來水廠凈水過程”需要考慮的地理、生物等學科知識與方法。因此，可在化學課堂中開展“自來水廠凈水”的跨學科主題教學，利用自來水廠凈水工藝流程組織跨學科教學內容： 在第一步（取水口）中，運用地理學科知識如海陸間水循環(huán)原理，引導學生思考水循環(huán)中的哪一環(huán)節(jié)（降水、地表徑流、地下徑流）可成為取水的來源，以及如何確定自來水廠的選址等，由此，可設計水的自然凈化探究實驗（即沙土、黏土過濾凈化能力差異對比實驗）;在第二步（加絮凝劑）中，首先設計鋁鹽和鐵鹽的凈水效果對比探究實驗，同時運用化學知識解釋凈水原理，從生物學的角度引導學生思考明礬凈水對人體的潛在危害及其作用機制;最后，可設計從簡易凈水裝置到階梯式凈水裝置的實驗探究，讓學生探究各凈水材料的凈水速度、凈水效果及水通過凈化材料的方式和原理，得出凈水材料的最佳放置順序，并利用生活中的可取材料自制階梯式凈水裝置。

3 跨學科主題教學設計——以“指紋破案”為例

下文將以“指紋破案”主題為例，對化學課程中的跨學科主題教學設計作分析闡述。該主題適合在已學習了“有機化合物”專題的高中年級學生中開展。該主題源于化學教材的核心知識Ag++Cl-AgCl↓，聯系其在日常生活中的應用，經查閱資料發(fā)現利用指紋偵查犯罪是法醫(yī)破案的有用證據，符合跨學科教學主題的特征（跨學科性、情境性、生活化以及具有實踐探究空間），進而確定該主題。在“指紋破案”主題中，學生將扮演法醫(yī)的角色，借助化學、生物學、法醫(yī)學、技術等多學科知識和方法，重點探究不同化學方法探測指紋（硝酸銀法、碘熏法）或探測不同紙質上的潛指紋碘熏等的不同效果，最終在模擬案發(fā)現場中利用指紋破案。

化學課程中的跨學科主題教學注重培養(yǎng)學生的跨學科能力，而有效地評價該教學目標的達成效果，可遵循課堂教學“教、學、評”一體化的指導理念?！敖獭W、評”一體化的評價為形成性評價，尤其注重表現性學習評價，因為學生完成的表現性活動能為教學評價提供豐富的信息，利于判斷學生“學到了什么、能做什么、做得如何”[6]。在跨學科主題教學中，尤其要關注學生在跨學科學習中的活動表現，如在說、做、寫或畫等方面的表現。典型方式有觀察記錄、實驗記錄、量規(guī)評價、作品評價、匯報展示等。依據上述分析，“指紋破案”主題教學的教學評價設計見圖1。除圖1中所涉及的教學評價設計外，可在教學總結環(huán)節(jié)中引導學生繪畫以“指紋破案”主題所涉及的跨學科知識與方法的思維導圖，并在同學中分享與交流，進而依據學生所畫的跨學科思維導圖作品交流及分享效果，評價學生跨學科思維形成的情況。

3.4 教學資源設計

設計適宜的教學資源要從學生跨學科學習的需要出發(fā)，根據解決不同的子問題或子任務的需要選擇適當的教學資源。譬如，圍繞某子任務的學習需要設計任務單、問題的分析或決策需要借助信息技術手段（如計算機）進行獲取網絡資源或文獻資料、涉及實驗探究或工程制造通常需要儀器設備或相關材料等。在“指紋破案”主題中，學生需要從生物學科上解釋未學過的“指紋為何能成為破案的有用工具”，因此要設計信息化工具方便學生動手查閱資料;在探究不同化學手段探測指紋的效果，學生需要實驗藥品和儀器（如硝酸銀固體、碘單質、蒸餾水、燒杯、50mL容量瓶）等。此外，考慮指紋的形成過程較為抽象，可借助計算機模擬皮膚中的表皮、真皮及基質層的生長過程，讓學生更直觀地認識指紋的形成過程。同時，“指紋破案”在公安、法醫(yī)偵查中具有重要應用，若能邀請專業(yè)的公安或法醫(yī)人員進行分享或演示，更能加深學生對法醫(yī)、公安等職業(yè)的興趣和了解。

4 教學設計反思

本研究從理論上嘗試探索化學課程中的跨學科主題教學設計，并以“指紋破案”輔之說明，但該案例對課時長度及資源要求較高，需要根據教師實際教學進行適當的調整，譬如，適當刪減跨學科教學內容涵蓋的學科數目及相應的活動內容。此外，在落實跨學科主題教學設計時仍然面臨一些挑戰(zhàn)： 一是如何界定跨學科教學內容的整合程度，由于目前研究中對跨學科教學內容整合程度的劃分標準不一致，因此衡量跨學科主題教學內容整合程度的高低成為難點;二是跨學科主題教學對學科教師的能力提出較大的挑戰(zhàn)，且跨學科教師間的協作也面臨困境等。可見推進跨學科教學是一項長期且需循序漸進的工程，需要在課程設置、師資配備等方面不斷完善進而扎根于基礎教育中，與各分科教學相互促進、相輔相成。

參考文獻：

[1]Lattuca L.， Knight D. & Bergom I.. Developing a measure of interdisciplinary competence [J]. International Journal of Engineering Education. 2013， 29（3）： 726～739.

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[3]杜惠潔， 舒爾茨. 德國跨學科教學理念與教學設計分析[J]. 全球教育展望， 2005， 34（8）： 28～32.

[4]Newton D.E. 著. 楊延濤譯. 法醫(yī)化學[M]. 上海： 上?？茖W技術文獻出版社， 2011： 18～27.

[5][6]王云生. “教、 學、 評”一體化的內涵與實施的探索[J]. 化學教學， 2019， （5）： 8～10， 16.