和玄嬌 孫曉春

（云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 云南 昆明 650500）

“跨學(xué)科學(xué)習(xí)”是整合兩種或兩種以上學(xué)科的觀念、方法與思維方式以解決真實問題、產(chǎn)生跨學(xué)科理解的課程與教學(xué)取向［1］。2017 年，教育部印發(fā)了《中小學(xué)綜合實踐活動課程指導(dǎo)綱要》在“課程性質(zhì)”中描述了綜合實踐活動要從學(xué)生的真實生活和發(fā)展需要出發(fā)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的跨學(xué)科實踐性課程。近來，《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022年版）》［2］中各部分反復(fù)提到跨學(xué)科實踐活動，強調(diào)了“跨學(xué)科實踐活動所用課時不少于本學(xué)科總課時的10%”，進一步加強了課程改革對跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動實踐性的要求，倡導(dǎo)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”?？鐚W(xué)科實踐活動能轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)面向未來的4C（Critical thinking and problem solving，Communication，Creativity and innovation，Collaboration）核心素養(yǎng)。

一、問題的提出

在新時代背景下，教育現(xiàn)代化面臨諸多挑戰(zhàn)，《中國教育現(xiàn)代化2035》部署了發(fā)展中國特色世界先進水平的優(yōu)質(zhì)教育的戰(zhàn)略任務(wù)，提出要強化實踐動手能力、合作能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而化學(xué)作為一種基礎(chǔ)的自然科學(xué)，源自生產(chǎn)生活實際，并隨著人類社會不斷發(fā)展，因此與真實情境存在著千絲萬縷的關(guān)系，又與其他學(xué)科有知識關(guān)聯(lián)，給開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)提供了良好的契機?；谝陨?，開展化學(xué)實驗下的跨學(xué)科綜合實踐活動具有廣泛的應(yīng)用與發(fā)展前景，可為跨學(xué)科實踐課程提供應(yīng)用的基礎(chǔ)。根據(jù)學(xué)習(xí)遷移理論，學(xué)生在解決問題時需要積極的影響也就是正遷移，教師可以創(chuàng)設(shè)情境調(diào)動學(xué)生積極遷移不同學(xué)科、不同學(xué)段的知識。根據(jù)建構(gòu)主義理論，學(xué)生可以通過同化或順應(yīng)掌握新知識，皮亞杰強調(diào)新舊知識之間的聯(lián)系，認為要將所要學(xué)習(xí)的新知識與已有知識聯(lián)系起來。同時，教師要引導(dǎo)、幫助學(xué)生達到他們的“最近發(fā)展區(qū)”。

傳世名畫《千里江山圖》一經(jīng)面世，眾人皆為之震撼，其色彩讓人賞心悅目，王希孟用不同礦物制成的天然顏料使大宋的綠水青山栩栩如生，歷經(jīng)千年還熠熠生輝。以此引入，可以創(chuàng)設(shè)與顏料有關(guān)的情境，且顏料因媒介劑不同，可以分為油畫顏料、水彩顏料等，考慮到油畫顏料使用的油這種媒介比牛膽汁、阿拉伯樹膠等水彩顏料的媒介更貼近學(xué)生生活，因此，筆者創(chuàng)設(shè)油畫顏料制作的真實問題情境，有機整合跨學(xué)科內(nèi)容，以解決“如何制作油畫顏料及創(chuàng)作油畫作品”這一真實問題為主任務(wù)，設(shè)計跨學(xué)科綜合實踐活動，通過動手制作，讓學(xué)生提升解決真實問題的能力。

二、跨學(xué)科知識與方法

本活動需要學(xué)生主要運用化學(xué)、美術(shù)、生物三學(xué)科來解決問題，能深化、拓展學(xué)科知識與方法，具體體現(xiàn)如下:

（1）美術(shù):①顏料按照化學(xué)組成可以分為無機、有機兩大類，無機顏料又包括礦物顏料和化學(xué)顏料，有機顏料則提取于動植物；②油畫顏料、水彩顏料、丙烯顏料的區(qū)別在于媒介劑不同，分別是亞麻油等植物油、牛膽汁或阿拉伯樹膠、丙烯酸乳膠；③色彩三原色（紅、黃、藍）通過不同比例的調(diào)和可獲得大部分顏色，白色顏料可用來調(diào)深淺。

（2）化學(xué):①有色物質(zhì)可以通過活潑金屬與酸發(fā)生的置換反應(yīng)以及高中階段的氧化還原反應(yīng)等來合成；②配制一定質(zhì)量分數(shù)的溶液、常見化學(xué)儀器的使用、分離混合物的方法；③金屬材料的性質(zhì)。

（3）生物:①植物的細胞結(jié)構(gòu)和功能；②植物色素存在于液泡這一細胞器中；③破壞細胞結(jié)構(gòu)的方法。

三、活動目標

本活動旨在使學(xué)生鞏固已有的化學(xué)知識，訓(xùn)練化學(xué)實驗基本技能，遷移應(yīng)用獲得新的知識和能力，促進學(xué)段銜接。同時整合生物、美術(shù)學(xué)科知識，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)的結(jié)構(gòu)與功能觀和藝術(shù)領(lǐng)域的審美、創(chuàng)作能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本案例具體目標主要有以下三點:

（1）通過制作，熟練一定質(zhì)量分數(shù)溶液的配制和物質(zhì)分離操作技能，鞏固金屬與金屬礦物及酸、堿、鹽的性質(zhì)，通過提取植物色素，體會植物細胞結(jié)構(gòu)中細胞器的功能，提高跨學(xué)科知識的綜合運用能力。

（2）通過查閱相關(guān)資料，了解顏料，知道顏料中蘊含的學(xué)科知識，在教師的引導(dǎo)下初步完成油畫顏料制作方案并實施，在活動過程中總結(jié)油畫顏料制作的要點，建構(gòu)模型，最終能夠舉一反三設(shè)計出新的方案并實施。

（3）使用本活動制作的顏料，創(chuàng)作出一定主題的油畫作品，用美術(shù)語言傳遞自己的思想和情感，提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

四、活動任務(wù)及教學(xué)流程

化學(xué)產(chǎn)品在人類生活中應(yīng)用廣泛，顏料是其中之一，尤其是在美術(shù)專業(yè)上重要性凸顯。該項目以顏料的制作為核心，考慮作品創(chuàng)作的色彩多樣化和深淺差異需求，自主查閱資料設(shè)計顏料制作步驟，學(xué)生在制作過程中建構(gòu)出顏料制作的模型，通過類比遷移設(shè)計出白色顏料的制作方案并實施，與三原色顏料等產(chǎn)品調(diào)和出更豐富的色彩用以藝術(shù)創(chuàng)作。整個活動流程（見圖1）將化學(xué)、生物、美術(shù)三個不同學(xué)科取向的知識和技能有機整合在一起。

圖1 “油畫顏料制作及油畫創(chuàng)作”活動的流程

本活動以核心素養(yǎng)為宗旨，以真實情境為載體，以實際問題為任務(wù)，以學(xué)科知識為解決問題的工具。同時將問題解決線、知識邏輯線、素養(yǎng)發(fā)展線緊密結(jié)合（見圖2），從“如何制作油畫顏料”的真實問題出發(fā)，提升學(xué)生解決問題的能力，促進學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

圖2 “油畫顏料制作及油畫創(chuàng)作”活動的問題、知識、素養(yǎng)線

活動以任務(wù)驅(qū)動法來推進，學(xué)生圍繞任務(wù)展開學(xué)習(xí)，一個子項目包含若干小任務(wù)，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進行自主探索和互助協(xié)作。將“如何制作油畫顏料及創(chuàng)作油畫作品”這個主任務(wù)劃分出以下幾個子任務(wù):

1.任務(wù)一 資料檢索與匯報

將全班學(xué)生分為5 至6 人一個小組，從教師準備的資料庫或提供的書籍、網(wǎng)絡(luò)等途徑檢索相關(guān)信息，填寫任務(wù)問題清單（見表1）。

表1 “資料檢索與匯報”的任務(wù)安排

表2 學(xué)生填寫的任務(wù)清單預(yù)期結(jié)果

2.任務(wù)二 方案設(shè)計與實施

為了使學(xué)生更全面地體會不同類型顏料的制作方法，可將三原色與三種顏料類型一一對應(yīng)，例如教師引導(dǎo)學(xué)生分別設(shè)計方案制作藍色的化學(xué)顏料、紅色的礦物顏料、黃色的有機顏料，在獲得三原色的同時體會三種類型顏料制作的區(qū)別與聯(lián)系。在此過程中提示學(xué)生體會過程，總結(jié)方法，讓學(xué)生認識到在解決實際問題時需要運用到各學(xué)科的知識，充分體現(xiàn)跨學(xué)科綜合實踐活動的價值。

3.任務(wù)三 模型建構(gòu)與應(yīng)用

通過項目二的油畫顏料設(shè)計與制作，需要學(xué)生總結(jié)出油畫顏料制作的一般模型。同時隨著問題解決過程到了“有了三種顏色能調(diào)出更豐富的色彩了，但是如何改變顏色深淺呢？”階段，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用建構(gòu)的模型，設(shè)計出白色油畫顏料制作的方案并實施。

4.任務(wù)四 美術(shù)創(chuàng)作與鑒賞

初中美術(shù)教學(xué)是素質(zhì)教育中美學(xué)教學(xué)的主要表現(xiàn)形式，也是學(xué)生學(xué)習(xí)美術(shù)知識、提升美術(shù)素養(yǎng)和審美品位的主要途徑［3］。該階段由美術(shù)教師主導(dǎo)，可以在進行油畫創(chuàng)作技能教學(xué)的同時使學(xué)生了解油畫藝術(shù)的特點，提高油畫鑒賞水平，發(fā)展學(xué)生美術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。

5.任務(wù)五 活動交流與評價

學(xué)生分小組進行成果展示、交流，可使用師生共同制定的評價量表來進行自我評價、組間評價或者教師評價，實現(xiàn)以評促學(xué)，以評促教。

五、活動實施過程

1.任務(wù)一 資料檢索與匯報

學(xué)生檢索資料后填寫教師下發(fā)的任務(wù)問題清單，并分組匯報，匯報環(huán)節(jié)可互相交流完善問題答案。

2.任務(wù)二 方案設(shè)計與實施

（1）藍色化學(xué)顏料

18世紀初，偶然發(fā)現(xiàn)了亞鐵氰化鐵（Fe［4Fe（CN）6］3），后稱作普魯士藍［4］，因其具有較強的著色力，被廣泛用于畫作、雕塑及染色。其作為一種化學(xué)顏料，可通過以下步驟制作:

①取鐵釘或鐵片于試管中，加入稀鹽酸；②過濾；③向濾液中加入過氧化氫溶液；④配制亞鐵氰化鉀溶液，滴入③所得溶液；⑤過濾；⑥風(fēng)干濾渣，粉碎研磨后過篩，裝瓶備用；⑦在色粉中加入亞麻油［5］混合研磨，灌裝顏料。

（2）紅色礦物顏料

紫金砂是朱砂的一種，主要成分為HgS，以其制作的礦物顏料性質(zhì)穩(wěn)定，顏色經(jīng)久不褪，為獲得極細粉末，可采用水飛法（將礦物與水共置研缽中研磨，使細粉漂浮于水面或混懸于水中，然后將此懸濁液傾出，余下粗料再加水反復(fù)操作至礦物研磨干凈）。紅色礦物顏料制作步驟如下:①將紫金砂用研缽碾碎；②加水進行水飛研磨；③倒出上層懸濁液，再次水飛研磨后倒出懸濁液；④靜置沉淀，抽濾；⑤風(fēng)干濾渣，粉碎研磨后過篩，裝瓶備用；⑦在色粉中加入亞麻油混合研磨，灌裝顏料。

（3）黃色有機顏料

紅花中含有紅花紅素和紅花黃素兩種色素［6］，加堿呈現(xiàn)黃色，加酸呈現(xiàn)紅色，亦可用于自制酸堿指示劑。黃色有機顏料制作步驟如下:①取紅花于燒杯中，加水熬煮；②過濾，取濾液；③加入石灰乳；④靜置沉淀，過濾；⑤風(fēng)干濾渣，粉碎研磨后過篩，裝瓶備用；⑥在色粉中加入亞麻油混合研磨，灌裝顏料。

本活動蘊含著豐富的跨學(xué)科知識（見表3、4、5），能讓學(xué)生在實施過程中提升各學(xué)科的學(xué)科核心素養(yǎng)。作品制作實施過程（見圖3）能培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，尊重個性發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)出應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力強的多面性人才。

表3 藍色顏料制作過程的跨學(xué)科分析

表4 紅色顏料制作過程的跨學(xué)科分析

圖3 油畫顏料制作過程

3.任務(wù)三 模型建構(gòu)與應(yīng)用

通過油畫三原色制作方法的設(shè)計和實施，學(xué)生建構(gòu)出了制作油畫顏料的一般模型（見圖4）。根據(jù)老師的問題意識到調(diào)色還需要白色，應(yīng)用模型設(shè)計白色顏料的制作方法并實施。

圖4 油畫顏料制作的一般模型

4.任務(wù)四 美術(shù)創(chuàng)作與鑒賞

運用形象思維，大膽想象，自主創(chuàng)作油畫作品（見圖5），表達自己的意圖、思想和情感，自覺運用美術(shù)表現(xiàn)能力。同時還要能對自己和他人的作品進行鑒賞。

圖5 油畫作品

5.任務(wù)五 活動交流與評價

師生共同制定評價量表（見表6），有利于教師優(yōu)化活動方案、提高跨學(xué)科綜合實踐活動指導(dǎo)能力。評價內(nèi)容包括過程和成果兩部分，通過充分的實踐活動和針對性的評價反饋，促進不同水平學(xué)生的核心素養(yǎng)都有所發(fā)展［7］。

六、總結(jié)

本文案例“油畫顏料制作及油畫創(chuàng)作”屬于作品制作類綜合實踐活動，它將不同層次的化學(xué)知識、化學(xué)實驗、化學(xué)應(yīng)用和其他學(xué)科的知識、應(yīng)用緊密結(jié)合，實現(xiàn)了知識的系統(tǒng)化和應(yīng)用的實踐化。在實踐活動中，教師轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生以小組協(xié)作的方式開展學(xué)習(xí)活動，進行科學(xué)探究、頭腦風(fēng)暴，探尋問題解決方案，完成小組作品。同時，教師引導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題或完成“作品”的過程中體驗知識獲取過程，并在完成任務(wù)的過程中鍛煉學(xué)生面向未來的4C素養(yǎng)，通過學(xué)習(xí)、探究、合作、實踐等環(huán)節(jié)和跨學(xué)科項目問題解決的實踐，循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科綜合素養(yǎng)。