柳聰慧，王宏社

(寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,陜西 寶雞 721013)

為加強(qiáng)各個(gè)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)學(xué)科和跨學(xué)科，培養(yǎng)解決問題的關(guān)鍵能力及必備品格，新課標(biāo)(2022年版)對(duì)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)立了多個(gè)跨學(xué)科主體實(shí)踐活動(dòng)，并規(guī)定實(shí)踐活動(dòng)所用課時(shí)不少于本學(xué)科總課時(shí)的10%。由此可見，設(shè)計(jì)并實(shí)行跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)很有意義。本文以“水質(zhì)檢測(cè)及自制凈水器”為例，設(shè)計(jì)了初中化學(xué)跨學(xué)科實(shí)踐的主題活動(dòng)。

1 活動(dòng)的育人價(jià)值

“水質(zhì)檢測(cè)及自制凈水器”是基于生活中飲用水的水質(zhì)好壞會(huì)影響人體健康，以及工業(yè)用水水質(zhì)好壞會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量等問題而提出的實(shí)踐活動(dòng)，屬于化學(xué)與健康等領(lǐng)域的作品制作類綜合實(shí)踐活動(dòng)，具有重要的實(shí)踐意義。

該活動(dòng)綜合體現(xiàn)“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)主題的大概念及核心知識(shí)，承載著學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)“水的組成及變化的探究”，以及“吸附”“過濾”等水的凈化方法，涉及“化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”學(xué)習(xí)主題中化學(xué)與材料、化學(xué)與健康等相關(guān)內(nèi)容，融合生物、地理等學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生元素觀、變化觀等化學(xué)觀念的形成，促進(jìn)“系統(tǒng)與模型”“比例與定量”“可持續(xù)發(fā)展”等跨學(xué)科大概念的進(jìn)一步構(gòu)建與發(fā)展。

該活動(dòng)給學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生思考如何檢測(cè)及處理水質(zhì)，使其達(dá)到生產(chǎn)生活用水的要求，鼓勵(lì)學(xué)生自主進(jìn)行探究，積極調(diào)動(dòng)所學(xué)過的化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物等相關(guān)知識(shí)，并結(jié)合技術(shù)與工程、材料等領(lǐng)域選擇合適的方法和知識(shí)解決現(xiàn)有的問題。促使學(xué)生積極參與各種綜合實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題和動(dòng)手操作能力；提高學(xué)生自主反思和探究問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和創(chuàng)新意識(shí)；促進(jìn)學(xué)生的綜合能力的發(fā)展(如圖1)。

圖1 “水質(zhì)檢測(cè)及自制凈水器”活動(dòng)的育人價(jià)值

2 內(nèi)容結(jié)構(gòu)

水在地球上有廣泛的分布，人類的生產(chǎn)生活都與水密切相關(guān)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、人類生活水平的逐漸提高，人們對(duì)生活(飲用水)、生產(chǎn)用水的水質(zhì)要求也越來越高，水質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)地不斷發(fā)展和完善。飲用水主要考慮對(duì)人體健康的影響，其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)除有物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)外，還有微生物指標(biāo)；對(duì)工業(yè)用水則考慮是否影響產(chǎn)品質(zhì)量或易于損害容器及管道。實(shí)踐活動(dòng)以水的凈化方法為核心，調(diào)查水在地球上的分布以及現(xiàn)有的水質(zhì)情況；通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，探究水的組成并分析含有物質(zhì)情況；結(jié)合生物所學(xué)知識(shí)衡量水中物質(zhì)對(duì)人體健康是否存在影響；綜合考慮人們對(duì)生產(chǎn)生活的水質(zhì)要求以及水質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的材料和方法，完成簡(jiǎn)易凈水器的設(shè)計(jì)和制作。

3 活動(dòng)設(shè)計(jì)

“水質(zhì)檢測(cè)及自制凈水器”活動(dòng)分為水質(zhì)檢測(cè)和自主設(shè)計(jì)并自制凈水器兩個(gè)內(nèi)容。本次活動(dòng)以設(shè)計(jì)制作凈水器為核心內(nèi)容，以檢測(cè)水質(zhì)為基礎(chǔ)進(jìn)行，雖然只是真實(shí)凈水器的模擬和簡(jiǎn)單的進(jìn)行制作，但也是一個(gè)開放、復(fù)雜的綜合實(shí)踐活動(dòng)，需要學(xué)生全身心投入，并且在完成任務(wù)的過程中，不僅要考慮人們對(duì)生活用水(飲用水)、生產(chǎn)用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，還要考慮材料的選擇以及裝置尺寸等相關(guān)問題，要結(jié)合運(yùn)用多門學(xué)科知識(shí)完成作品的整體設(shè)計(jì)，并且要對(duì)凈水器進(jìn)行多次試驗(yàn)并不斷地進(jìn)行優(yōu)化完善。

根據(jù)活動(dòng)內(nèi)容結(jié)構(gòu)要求，本活動(dòng)分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行：

1)環(huán)節(jié)1。通過教師介紹，讓學(xué)生明確本次活動(dòng)的背景、主要內(nèi)容及任務(wù)。查閱相關(guān)資料，明確以下問題：自然界中水資源是如何分布的，現(xiàn)在水污染的程度是怎樣的，未處理過的水含有的哪些物質(zhì)對(duì)人體健康有影響，現(xiàn)在的生活用水(飲用水)、生產(chǎn)用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是什么，怎么進(jìn)行水的組成探究實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在的自來水廠怎么進(jìn)行凈水的，學(xué)過哪些水的凈化方法。小組同學(xué)進(jìn)行合作，整理并分析查閱到的相關(guān)資料，初步確立簡(jiǎn)易凈水器的設(shè)計(jì)思路和制作目標(biāo)，明確每個(gè)人的具體任務(wù)分工，體會(huì)本次活動(dòng)的意義和價(jià)值。

2)環(huán)節(jié)2。根據(jù)查閱相關(guān)資料，小組同學(xué)合作完成“探究水的組成和變化”實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析水的組成元素，并且結(jié)合了解到水的凈化的方法和原理以及查閱到的自來水廠水的凈化方法；依據(jù)水質(zhì)檢測(cè)方法和要求，引導(dǎo)學(xué)生可以采用“看”(色度、渾濁程度)“聞”(有無異味)“測(cè)”(pH值)等方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)定。接下來初步確定簡(jiǎn)易凈水器所需要的材料以及程序方法，形成初步的設(shè)計(jì)方案。

3)環(huán)節(jié)3。小組同學(xué)從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)自己所選擇的材料(活性炭、沙粒、紗布、塑料瓶等)和設(shè)計(jì)方案，動(dòng)手繪制凈水器的設(shè)計(jì)圖，小組同學(xué)之間進(jìn)行合作，自主制作簡(jiǎn)易凈水器，并且不斷進(jìn)行試驗(yàn)、優(yōu)化，注意觀察記錄凈化前后水樣的變化，教師對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行收集匯總。

4)環(huán)節(jié)4。組間進(jìn)行模型成果展示，并對(duì)其原理、材料、效果等方面進(jìn)行說明，相互評(píng)價(jià)交流，再次對(duì)自己的凈水器模型進(jìn)行優(yōu)化。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思和總結(jié)自制簡(jiǎn)易凈水器過程中的經(jīng)驗(yàn)和不足，并歸納總結(jié)出這類主題下的活動(dòng)思路和方法，肯定每位同學(xué)在此次活動(dòng)中的表現(xiàn)。

4 實(shí)施建議和意義

開展“水質(zhì)檢測(cè)及自制凈水器”實(shí)踐活動(dòng)，因?yàn)樗|(zhì)檢測(cè)的內(nèi)容對(duì)于初中剛接觸化學(xué)的學(xué)生來說，可能比較陌生，此時(shí)建議教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行積極的引導(dǎo)和組織，幫助學(xué)生找到水質(zhì)檢測(cè)的簡(jiǎn)單方法。建議學(xué)生在設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器之前，要先對(duì)自然界中水的分布以及存在哪些成分對(duì)人體健康有影響進(jìn)行充分的調(diào)查和了解，并且緊密結(jié)合“探究水的組成和變化”實(shí)驗(yàn)對(duì)水進(jìn)行成分分析，根據(jù)水的凈化方法以及工程技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)制作凈水器的材料、方案進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。并且在模型制作完成之后，教師要給學(xué)生提供對(duì)自制凈水器不斷完善、展示交流、組間互評(píng)的機(jī)會(huì)，并且教師要對(duì)此次活動(dòng)進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)、總結(jié)與評(píng)價(jià)反饋。

開展“水質(zhì)檢測(cè)及自制凈水器”的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，通過教師引導(dǎo)，讓學(xué)生通過小組合作的形式完成“調(diào)查—設(shè)計(jì)—制作—優(yōu)化—評(píng)價(jià)”一系列過程，鍛煉了學(xué)生搜集以及匯總分析資料的能力，提高了學(xué)生運(yùn)用各個(gè)學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神和創(chuàng)新意識(shí)。在模型制作完成之后，學(xué)生還能夠?qū)υO(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)并不斷優(yōu)化，這是一個(gè)自我反思過程，有利于學(xué)生自身的提高和發(fā)展。并且，開展有趣味的跨學(xué)科主題活動(dòng)作為一種新的實(shí)踐方式，讓學(xué)生自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探索，避免了以往的照本宣科、空洞乏味的教學(xué)方式，有利于教學(xué)手段的豐富以及教學(xué)效果的提高。總之，開展初中化學(xué)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是一種能夠全面提高學(xué)生的綜合能力和核心素養(yǎng)的有效教學(xué)方法。