傅永超

（蘇州市景范中學(xué)校 江蘇 蘇州 215000）

一、課題提出的背景

現(xiàn)代社會，需要的是“全面發(fā)展的人”，除了能夠?qū)W會學(xué)習(xí)、健康生活外，還要有一定的人文底蘊和科學(xué)精神，并在此基礎(chǔ)上有責(zé)任擔(dān)當(dāng)、勇于實踐創(chuàng)新，而核心素養(yǎng)正是這些育人目標(biāo)的集中體現(xiàn)。2022 年4 月，基于課程核心素養(yǎng)的《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》頒布，從“雙基”到“三維目標(biāo)”，再到現(xiàn)在的“核心素養(yǎng)”，標(biāo)志著教育改革正式進入“3.0時代”。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》不僅告訴我們要培養(yǎng)學(xué)生什么樣的核心素養(yǎng)，更關(guān)鍵的是如何真正地讓“核心素養(yǎng)”落地，規(guī)定了各學(xué)科課程用不少于10%的課時設(shè)計跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)［1］，旨在通過跨學(xué)科實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。張華教授認(rèn)為，當(dāng)前課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的學(xué)科核心素養(yǎng)蘊含著跨學(xué)科學(xué)習(xí)，“素養(yǎng)”本身具有整體性、綜合性、跨學(xué)科性的特點，而跨學(xué)科學(xué)習(xí)又植根于學(xué)科核心素養(yǎng)，兩者相得益彰，實施跨學(xué)科學(xué)習(xí)非但不會犧牲學(xué)科思維，反而能更好地實現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)［2］。

在2011 年版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)教材基礎(chǔ)上，如何設(shè)計和實施2022年版新義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)要求的“跨學(xué)科實踐活動”？這對于一線初中化學(xué)教師是一項挑戰(zhàn)。開學(xué)伊始，筆者按“滬教版”教材第1章第3節(jié)課題“一、學(xué)習(xí)化學(xué)需要進行化學(xué)實驗”中的［活動與探究］欄目，設(shè)計“銅綠”性質(zhì)實驗教學(xué)，依托真實問題情境，融合化學(xué)、語文、歷史、生物、科學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科內(nèi)容，開展跨學(xué)科實踐活動，激發(fā)學(xué)生對物質(zhì)世界的好奇心、想象力和探究欲，逐步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識，增強民族文化自信。

二、跨學(xué)科實踐活動：“銅綠性質(zhì)”課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

由“銅綠”人們自然聯(lián)想到青銅器，它既是我國重要的歷史文化遺產(chǎn)，也是考古學(xué)家們的研究熱點之一。在七年級歷史課本上，就展示了兩件國寶級青銅器——后母戊鼎、四羊方尊，利用青銅器表面呈現(xiàn)出的青綠色銹蝕，引出九年級化學(xué)教材中的一種重要物質(zhì)——銅綠，并進行深入探索實踐，不僅能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、豐富化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域知識，而且可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維邏輯和方法，增強文化自信。

1.環(huán)節(jié)1 歷史上的青銅器——“銅綠”的產(chǎn)生

［視頻引入］《身臨其境！帶你走進三星堆》

［提出問題］近幾十年，三星堆遺址出土了大量的青銅制品，因其造型獨特、制作精美，在世界上享有很高的聲譽。實際上，青銅是銅與錫的合金材料，新鑄造出的青銅器皿應(yīng)是閃閃發(fā)光的金黃色。經(jīng)年累月后，我們在博物館看到的許多出土的青銅器文物表面卻呈現(xiàn)銹跡斑斑的青綠色，是什么原因？

圖1 教學(xué)流程

［學(xué)生思考］在潮濕環(huán)境下，銅會與空氣中的氧氣等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而生銹。

［教師點評］青銅器會和空氣發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，我們看到的青綠色銹蝕其實是一層銅銹，我們稱它為“銅綠”，主要成分是堿式碳酸銅。接下來，我們一起探究這種物質(zhì)的性質(zhì)。

活動環(huán)節(jié)點評：本環(huán)節(jié)從教室走向博物館，通過寶貴的人類文化遺產(chǎn)引入，讓學(xué)生直面古代璀璨的文明。將青銅器原本的金黃色與現(xiàn)在的青綠色作對比，引發(fā)學(xué)生思考，引出對“銅綠”的探究。

2.環(huán)節(jié)2 像科學(xué)家一樣探究——“銅綠”的性質(zhì)

［課堂展示］一塊生銹的銅片。

［學(xué)生活動1］“看一看”“摸一摸”

［提出問題］我們?nèi)绾蜗慈ャ~片表面的“銅綠”呢？［學(xué)生活動2］“加點水”

設(shè)計意圖：通過兩個學(xué)生活動，從顏色、形態(tài)、狀態(tài)、溶解性等幾個方面認(rèn)識了“銅綠”的一些性質(zhì)，并對固體、液體藥品的取用方法進行復(fù)習(xí)。

［教師過渡］既然“銅綠”用水洗不掉，那用什么能洗掉呢？

［學(xué)生思考］可以加一些酸試試。

［演示實驗］向生銹的銅片上滴加稀鹽酸。

［學(xué)生思考］銅片表面產(chǎn)生小氣泡，說明有氣體產(chǎn)生，可能是CO2氣體，“銅綠”也在不斷減少，所以鹽酸可以和“銅綠”發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是可以把“銅綠”洗掉的。

［學(xué)生活動3］“加點酸”并驗證產(chǎn)物

用提純好的“銅綠”進行實驗，并完成表1。

表1 “銅綠”與鹽酸反應(yīng)的實驗記錄

設(shè)計意圖：通過自主探究的方式，學(xué)生完成“銅綠”與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)實驗，并對反應(yīng)產(chǎn)物進行推斷和驗證，推理得到：“銅綠”中一定含有Cu、C 元素，由于鹽酸中有水（H2O），所以可能含有H、O、Cl元素。

［提出問題］“銅綠”還可能具有怎樣的性質(zhì)呢？

［教師引導(dǎo)］自古以來，人類對物質(zhì)的探索就離不開“火”，在中國古代，就有道家通過各種秘法燒煉丹藥用來服食的說法，這就是“煉丹”。當(dāng)人類想要充分了解某一種物質(zhì)時，首先想到的便是燒一下看是什么。之前，我們已經(jīng)知道了碳酸氫銨受熱易分解的實驗事實，那么“銅綠”是否具有類似的性質(zhì)呢？

［學(xué)生活動4］“加些熱”并驗證產(chǎn)物

用提純好的“銅綠”進行實驗，并完成表2。

表2 “銅綠”受熱反應(yīng)的實驗記錄

設(shè)計意圖：通過古人“煉丹”，引導(dǎo)學(xué)生用加熱的方式對“銅綠”的性質(zhì)展開探究，并復(fù)習(xí)給固體藥品進行加熱的實驗操作。結(jié)合學(xué)生活動三和四，推理得到“銅綠”中含有的四種元素：Cu、C、H、O。

活動環(huán)節(jié)點評：“銅綠的性質(zhì)”是九年級化學(xué)第一章第3節(jié)的內(nèi)容，是學(xué)生第一次正式用化學(xué)方法進行化學(xué)學(xué)習(xí)和研究的實踐機會。本環(huán)節(jié)希望引導(dǎo)學(xué)生將自己代入科學(xué)家角色中，而非學(xué)生，用“看一看”“摸一摸”“加點水”“加點酸”“加些熱”等操作方法，像科學(xué)家那樣進行日常思考、推理和實踐，完成對“銅綠”性質(zhì)進行探索的同時，推理得到所含有的四種元素。這樣的活動環(huán)節(jié)設(shè)計是建立在真實性的專業(yè)實踐基礎(chǔ)之上，學(xué)生才能夠?qū)W到更深層次的內(nèi)容，發(fā)展核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)1和環(huán)節(jié)2共同構(gòu)成了“銅綠”跨學(xué)科主題教學(xué)的第1課時，以《身臨其境！帶你走進三星堆》紀(jì)錄片為素材，從真實的“銅生銹”情境引入，引導(dǎo)學(xué)生圍繞“銅綠”的性質(zhì)展開具有專業(yè)性的實踐活動。為了更好完成接下來的活動環(huán)節(jié)，布置學(xué)生思考銅片生銹所需具備的條件，通過上網(wǎng)查閱資料、翻閱書籍、向長輩咨詢等方式，了解怎樣可以獲得“銅綠”，以及“銅綠”可以有哪些用途，為“銅綠”跨學(xué)科主題的第2課時教學(xué)做準(zhǔn)備。

3.環(huán)節(jié)3 模擬銅的銹蝕——“銅綠”的制備

［教師］我們已經(jīng)知道，“銅綠”中含有Cu、C、H、O四種元素，同學(xué)們可以推測銅片與空氣中哪些物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)嗎？

［學(xué)生回答］銅片生銹是銅與空氣中氧氣、水蒸氣和二氧化碳共同作用的結(jié)果。

［教師引導(dǎo)］在了解銅片生銹所需具備的條件后，我們需要思考可以用哪些方式比較快速地獲得“銅綠”。課前，相信大家都查閱了相關(guān)資料，下面時間就小組討論，利用已有的化學(xué)知識，商議出合理的方案，包括所需的實驗材料、實驗原理和關(guān)鍵的實驗步驟，用撰寫實驗方案的方法進行呈現(xiàn)。

［小組方案1］

實驗材料：銅片若干、燒杯1只、玻璃支架1個、保鮮膜1張、暖杯墊1個、小刀1把、蒸餾水。

實驗原理：銅片生銹需要在溫暖潮濕的氛圍中，且溫度越高，銅片生銹速率越快。利用扎孔的保鮮膜，可以讓銅片始終處于潮濕、空氣流通的環(huán)境中，通過暖杯墊使其保持在一個較高的溫度下，從而快速獲得“銅綠”。

實驗步驟：

1.向燒杯中倒入五分之一的蒸餾水，放入玻璃支架。

2.在玻璃支架上方疊放銅片，使得銅片與銅片之間保留一定空隙。

3.將燒杯口用保鮮膜覆蓋住，并扎上小孔，保持空氣流通。

4.將整個燒杯放置在通電的暖杯墊上。

5.一段時間后，取下燒杯，取出銅片，用小刀小心刮下銅片表面的綠色粉末，即“銅綠”。

6.裝瓶，貼標(biāo)簽。

［小組方案2］

實驗材料：銅片若干、培養(yǎng)皿1個、噴壺1把、小刀1把、食醋。

實驗原理：銅片生銹需要與氧氣、水蒸氣和二氧化碳同時接觸，而在溫暖、潮濕、多酸的環(huán)境下，能加速銅片生銹，從而快速獲得“銅綠”。

實驗步驟：

1. 在洗凈的培養(yǎng)皿中，錯開疊放一定數(shù)量的銅片，保持空氣流通。

2.向培養(yǎng)皿中的銅片上噴灑微熱的食醋。

3.每隔一段時間，重復(fù)步驟2。

4.觀察培養(yǎng)皿中銅片表面“銅綠”的生成情況，用小刀刮下綠色粉末，收集備用。

［小組方案3］

實驗材料：銅粉、培養(yǎng)皿1 只、噴壺1 把，玻璃棒1 根，蒸餾水。

實驗原理：用銅粉代替銅片進行實驗，可以增加銅與氧氣、水蒸氣和二氧化碳的接觸面積，從而加快“銅綠”生成的速率。

實驗步驟：

1.在洗凈的培養(yǎng)皿中，均勻撒上銅粉。

2.向培養(yǎng)皿中的銅粉上噴灑蒸餾水。

3. 每隔一段時間，用玻璃棒攪拌銅粉，重復(fù)步驟2。

4.觀察培養(yǎng)皿中銅粉變綠的情況，產(chǎn)生的綠色粉末即為“銅綠”。

5.將綠色粉末裝入試劑瓶中，貼上標(biāo)簽。

［教師總結(jié)］經(jīng)過激烈的討論，小組同學(xué)都列出了自己的實驗方案，但究竟能否成功、多長時間可以獲得“銅綠”，需要同學(xué)們課后進行實踐。提醒大家注意的是，同學(xué)們在實驗的過程中，可以進行分工合作，拍攝實驗過程的照片、視頻作為素材，并及時記錄下實驗過程中的一些新想法，最后以PPT、海報、短視頻、小論文等形式進行匯總。老師也會將你們的優(yōu)秀成果，在“學(xué)校官網(wǎng)”和“微信公眾號”上進行展示。

活動環(huán)節(jié)點評：銅在同時接觸氧氣、水蒸氣和二氧化碳時，就能夠生成“銅綠”，本環(huán)節(jié)給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個新任務(wù)——快速制備“銅綠”。根據(jù)查閱資料和已有經(jīng)驗，匯總出了三套方案設(shè)計，三組同學(xué)分別利用了升高濕度和溫度、噴灑食醋以及用銅粉代替銅片的方法加速銅生銹，其中升溫方法可以聯(lián)想碳酸氫銨受熱分解實驗，噴灑食醋可以聯(lián)想濃食鹽水加速鐵絲生銹實驗，增大接觸面積更是已有生活經(jīng)驗的遷移，盡管正式接觸化學(xué)僅2周左右，但已經(jīng)足夠完成這一任務(wù)。由于課堂時間有限，制備“銅綠”又需要比較長的時間，因此鼓勵學(xué)生課后來完成，通過借助手機、電腦等設(shè)備，學(xué)生可以把自己的實驗過程完整地記錄下來，并以適當(dāng)?shù)姆绞竭M行呈現(xiàn)。成果展示是跨學(xué)科實踐活動的重要方面，有助于培養(yǎng)21世紀(jì)人才，對整個跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)都有現(xiàn)實意義。

4.環(huán)節(jié)4 古今社會的價值體現(xiàn)——“銅綠”的用途

［教師］在我國古代，就有很多關(guān)于“銅綠”的記載，大家一起來看一下。

①梁州陌上女成群，銅綠春衫罨畫裙?！懹巍缎麓焊惺掳耸捉K篇因以自解》

②君家玉臂貫銅青，下客何時見目成?！K軾《次韻和王鞏六首》

③近時人以醋制銅生綠，收取曬干貨之?！顣r珍《綱目》

④銅青乃銅之液氣所結(jié)，酸而有小毒，能入肝膽，故吐利風(fēng)痰，明目殺疳，皆肝膽之病也?！顣r珍《綱目》

［提出問題］銅青，即“銅綠”，請同學(xué)們閱讀上述文本內(nèi)容，談?wù)劇般~綠”具有哪些用途？

［學(xué)生分享1］“銅綠”可以作為染色劑，印染衣服。

［學(xué)生分享2］銅青色的物品作為裝飾物佩戴。

［學(xué)生分享3］“銅綠”可以入藥，治療肝膽方面的疾病。

［教師講述］其實，古人很早就掌握了用醋來制備“銅綠”的方法，并用于生活的許多方面。銅綠色為飽和色彩，是中國傳統(tǒng)綠色系之一，不僅能夠印染衣服，還能作為顏料使用。15～17 世紀(jì)的歐洲，也逐漸完善了銅綠油畫顏料，但由于其不夠穩(wěn)定，慢慢被更艷麗、更穩(wěn)定的綠色顏料替代。

［教師展示］中國古代有關(guān)綠色的名畫。

《五星二十八宿神形圖》南北朝·張僧繇；《江帆樓閣圖》唐代·李思訓(xùn)；《明皇幸蜀圖》唐代·李昭道。

［教師總結(jié)］現(xiàn)代社會，“銅綠”主要作為一味中藥材被大家熟知，常作外用，具有解毒、去腐、殺蟲等功效?？梢姡般~綠”這種物質(zhì)具有很高的社會價值，這離不開一代代科學(xué)家們對它的研究。同學(xué)們，化學(xué)是一門能為人類社會帶來財富的學(xué)科，我們要充分了解化學(xué)科學(xué)對社會發(fā)展和人類文明進步的重要價值，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興和推動社會進步而不斷努力。

活動環(huán)節(jié)點評：本環(huán)節(jié)利用古人關(guān)于“銅綠”的記載，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識“銅綠”的主要用途。通過展示古代有關(guān)綠色的名畫，實現(xiàn)學(xué)生在化學(xué)課堂上與藝術(shù)繪畫作品的直接對話，而“銅綠”的藥用價值，更是化學(xué)物質(zhì)直接服務(wù)于人類生命健康的體現(xiàn)。這樣的跨學(xué)科活動環(huán)節(jié)設(shè)計是具有現(xiàn)實意義的，對培養(yǎng)學(xué)生正確的化學(xué)觀念、理念，幫助學(xué)生形成化學(xué)促進社會可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識具有重要價值。

環(huán)節(jié)3和環(huán)節(jié)4共同構(gòu)成了“銅綠”跨學(xué)科主題教學(xué)的第2課時，“銅綠”的科學(xué)制備方法是發(fā)揮其重要用途的關(guān)鍵。課后，教師在收集學(xué)生上交的“銅綠”制備匯總材料后，需要及時進行評價，并總結(jié)各種方法的優(yōu)缺點，以及學(xué)生們的表現(xiàn)，鼓勵學(xué)生提出在實驗過程中遇到的困難和成功經(jīng)驗。反思評價是學(xué)生跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)必不可少的組成部分，更是養(yǎng)成核心素養(yǎng)的重要途徑，這從來都不是一蹴而就的過程，而是通過反反復(fù)復(fù)地總結(jié)、歸納來實現(xiàn)的。

三、教學(xué)效果與反思

“銅綠”跨學(xué)科主題教學(xué)基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，共設(shè)4個活動環(huán)節(jié)，融合了化學(xué)、語文、歷史、生物、科學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科知識和技能，以真實問題情境引入，發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)世界的好奇心、想象力和探究欲，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識，增強民族文化自信。整個教學(xué)流程環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生參與度高，活動成效明顯。筆者通過對教學(xué)過程的反思小結(jié)如下：

1.注重學(xué)科融合，做好活動銜接

當(dāng)前，“跨學(xué)科融合”教學(xué)存在著各學(xué)科內(nèi)容雜糅、活動關(guān)聯(lián)性差、難以找到與之相匹配的真實情境等困難，導(dǎo)致此類活動難以順利開展。中學(xué)階段，跨學(xué)科主題通?？梢杂山處熯x擇決定，盡管課程標(biāo)準(zhǔn)提供了一些可以參考的主題，但仍需要教師留意日常生活和教學(xué)工作，選擇合適的真實情境進行方案設(shè)計，按照學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的基本規(guī)律，做好學(xué)科融合和活動銜接工作。例如，本節(jié)課圍繞“銅綠”這一基礎(chǔ)物質(zhì)，依據(jù)“青綠色物質(zhì)是什么？→有怎樣的性質(zhì)？→如何獲得這種物質(zhì)？→這種物質(zhì)有怎樣的用途？”的問題鏈精心設(shè)計了活動環(huán)節(jié)，并穿插了其他學(xué)科內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和探究能力的同時，弘揚了中華文化，使學(xué)生素養(yǎng)得到全面提升。

2.重視教師角色，提供活動支架

教師在整個跨學(xué)科實踐活動的開展過程中扮演著關(guān)鍵角色，盡管學(xué)生是活動的主體，但離不開教師的穿針引線。例如，教師需要通過展示素材、提示、引導(dǎo)性的問題來推動活動的開展；教師在學(xué)生遇到困難時，提供解決問題的思路；教師在學(xué)生進行成果展示時，及時進行點評；教師引導(dǎo)學(xué)生評價反思，幫助學(xué)生總結(jié)成功經(jīng)驗等。實踐過程中，教師需要擔(dān)起素材情景問題導(dǎo)向等支架的作用，努力為學(xué)生創(chuàng)造跨學(xué)科實踐的良好平臺，這也要求了教師必須對整個活動過程有整體把握。在此背景下，開展相關(guān)教師培訓(xùn)和設(shè)計撰寫跨學(xué)科實踐活動指導(dǎo)性材料的工作也應(yīng)該得到廣泛重視。

3.及時評價反思，做好迭代優(yōu)化

與學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展一樣，“跨學(xué)科實踐活動”的主題教學(xué)設(shè)計也不是一蹴而就的。每一次教師在進行跨學(xué)科主題教學(xué)后，應(yīng)當(dāng)及時進行評價反思，尋找實踐活動的開展與當(dāng)初預(yù)想的差異性，結(jié)合學(xué)生表現(xiàn)，分析存在的問題，從而對整個方案進行迭代優(yōu)化，使跨學(xué)科主題教學(xué)具有更好的效果。只有經(jīng)過反復(fù)地設(shè)計與實踐，才能使整個活動達(dá)到一個最佳狀態(tài)，并及時根據(jù)學(xué)生的實際情況和社會發(fā)展，替換或刪除一些達(dá)不到預(yù)期效果的環(huán)節(jié)，從而形成一套符合本校所任班級學(xué)情的、成熟的教學(xué)設(shè)計。