核心素養導向下的“跨學科項目式”教學設計

黃滿霞 秦晉 楊燕 傅志杰

摘要： “跨學科項目式”教學模式能巧妙地處理發展學生核心素養的“分解”和不同學科核心素養的“融合”之間的關系。通過以核心素養為導向的“跨學科項目式”教學設計實例，呈現跨學科教學內容的選取策略、項目式學習的設計思路、多學科教師分工以及具體教學的實施過程，以期為教師開展“跨學科項目式”教學實踐提供參考。

關鍵詞： 跨學科教學; 項目式學習; 科學素養; 核心素養; 教學案例

文章編號： 10056629（2020）10005006

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 設計思想

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確提出“教師應重視跨學科內容主題的選擇和組織，加強化學與物理學、生物學、地理學、材料科學等學科的聯系，引導學生在更寬廣的學科背景下認識物質及其變化的規律……”[1]?？鐚W科教學是以某一學科（要學習的學科）為主導，通過其他多門學科資源的介入，有效地解決問題，更好地達成教學目的，并在探究的過程中全面培養和訓練學生的學習能力和綜合素養[2]。對比化學、物理、生物三學科的核心素養可以發現，它們在科學思維、科學態度、科學探究和社會責任上具有相似性，體現的是綜合的科學素養，這為跨學科教學提供了學科素養融合的可能性。

項目式學習是以建構主義理論為指導，以小組合作方式進行規劃和解決真實世界中問題的學習方式[3]。與常規教學相比，項目式學習強調學習者的主體性和自主性，學習內容的向心性和真實性，學習過程的問題性和發展性，學習形式的合作性和多樣性，尤其重視學生自主建構項目問題解決邏輯[4，5]。

“跨學科項目式”教學模式是一種新型的教學組織形式。學生通過一定時長的小組合作學習，在項目任務解決過程中，調用、整合多門學科知識，打破學科之間的壁壘，提升科學思維?！翱鐚W科項目式”教學的根本目的是從發展學生單一學科核心素養轉變為發展學生綜合的科學素養，通過對真實情境素材社會價值的挖掘，培養良好的社會責任感，進一步提升學生的核心素養?！翱鐚W科項目式”教學模式發展學生核心素養的路徑如圖1所示。

2 “跨學科項目式”學習主題的選取

在“跨學科項目式”教學中，知識的選取要依賴于項目情境，項目情境的選取又依賴于核心素養目標的設計?；趯嶋H問題的解決，跨學科學習內容的選取可以是將同一學段不同學科原本交叉或不交叉的知識點進行整合，在實際教學中要依據教學目標有所取舍，突出主體學科的地位。

2.1 跨學科學習內容的確定

《義務教育化學課程標準（2011年版）》[6]要求初中學生要完成“一定溶質質量分數的氯化鈉溶液的配制”這一重要的定量實驗活動。為了賦予該實驗最大的功能，筆者從加強學生對“溶液的應用”的認識著手，利用“鹽水選種”這一活動，將“溶液的配制”和“溶液的應用”進行有機的融合。

本節課設置在學生學習完溶液的形成、溶解度和溶質質量分數的概念后。通過對相關任課教師和部分學生的訪談了解到學生在七年級生物課上以菜豆和玉米為例學習過種子的結構和種子萌發的條件，但沒有測試過種子發芽率;在八年級物理課上知道有密度計的存在，但沒有使用過密度計;學生知道鹽水選種的原理，但沒有做過鹽水選種的實驗。

基于上述學情分析，考慮到我國在水稻種植領域領先世界的研究成果，以“我幫稻農選好種”作為項目課題，以化學知識——“一定溶質質量分數的氯化鈉溶液的配制”作為認知對象，將生物知識——種子結構和種子萌發條件與物理知識——密度和密度計使用進行有效統整。具體學習內容參見表1。

由此可見，基于提升學生跨學科能力，發展學生核心素養的“跨學科項目式”教學模式要求教師不僅要立足于學情，還要熟悉本學段學生學習的各科教材和課標，合理安排教學內容，以深度學習為前提，在真實情境中落實核心素養[7]。

2.2 跨學科學習目標的確定

在“我幫稻農選好種”一課中，通過“測量鹽水密度”、“模擬鹽水選種”和“測試種子發芽率”三個實驗，打通學科邊界，融合化學、生物、物理三學科內容，發展科學思維，同時感受中國勞動人民的智慧。以時政新聞“袁隆平先生榮獲共和國勛章”作為切入點，落實立德樹人的根本任務。表2詳細介紹了本節課的學習目標，以及與之關聯的科學素養和中學生發展核心素養。

3 “跨學科項目式”學習規劃

3.1 項目學習設計思路

設計項目學習首先要明確項目的初始態和終態之間的差異[8]，篩選出消除這種差異的有效途徑，將問題拆分成一系列的子問題。以“我幫稻農選好種”一課為例，該項目的具體拆解思路見圖2。

3.2 項目學習流程

按照外顯項目拆解思路（圖2）的原則，“我幫稻農選好種”項目學習包含三個核心流程，即明確目標、確定方案和評估方案。它們對應的學生活動分別為： 明確選種的要求、確定選種的方法、確定鹽水的密度、模擬鹽水選種及測試種子發芽率?！拔規偷巨r選好種”項目學習流程見圖3。

3.3 多學科教師分工

與傳統的教學不同，在“跨學科項目式”教學課堂上，有多位學科教師同臺授課。這樣既能夠兼顧更多學生的指導需求，提高課堂效率，發揮課堂主陣地的作用，也能給學生起到很好的分工、協作示范作用。在“我幫稻農選好種”的課堂上，化學、物理和生物三位教師分別擔任“項目主管”和“項目專家”，負責組織項目規劃和提供技術支持，及時對個別學生進行精確實驗指導，保障每一個任務的順利完成。

4 “跨學科項目式”教學實施

4.1 引入

[化學教師]播放袁隆平先生榮獲共和國勛章視頻，展示袁隆平先生經典語錄。

[學生]討論袁隆平先生舉世矚目的貢獻。

[過渡]水稻在育苗前進行選種會提高產量。今天大家一起來研究一下，如何幫助稻農選出好種子。

設計意圖： 增強學生民族自信心，激發民族自豪感，培養社會責任感，明確項目研究主題。

4.2 明確目標

任務1： 明確選種要求

[問題]什么樣的稻種是好種子？

[生物教師]引導學生回顧玉米種子結構、種子萌發的知識;利用稻種掛圖，將相關的知識遷移應用到稻種中來。

[學生]好稻種是個頭大、飽滿、胚完整、發芽率高的種子。

任務2： 確定選種方法

[化學教師]播放水稻選種方法介紹視頻。

[問題]同學們會選擇哪種方法幫稻農選種？

[學生1]風篩法。因為該方法操作簡單，不需要耗費大量的氯化鈉和水。

[學生2]鹽水選種法。雖然風篩法操作簡單，但該方法選種后在好種和劣種之間沒有明顯的分界線，需要靠經驗去判斷。鹽水選種時好種沉在鹽水下面，劣種漂浮在水面上，能夠清晰地進行區分。

[物理、生物教師點評]兩位同學的分析都有道理。風篩法易操作，成本低。鹽水選種法操作復雜，但好種質量有保障，在實際生產中，用過的鹽水可以加工成飼料添加劑。

設計意圖： 通過對比項目初始態（稻種）和項目終態（好稻種）的差異，引導學生利用已學過的生物學知識，細化項目目標，并使其可衡量化;通過對不同選種方法優勢和劣勢的比較，引導學生辯證地思考和看待問題，并根據項目目標和當下條件確定本項目采用的選種方法為鹽水選種法。

4.3 確定方案

[問題]鹽水選種有哪些步驟？哪一步是決定選種效果的核心？

[學生]討論，總結鹽水選種的步驟分別為： 配制鹽水、加入稻種、去除劣種、清洗好種。其中配制密度合適的鹽水是保障稻種質量的關鍵一步。

任務3： 確定鹽水密度

[問題]怎樣配出密度介于好種、劣種之間的鹽水？具體密度數值是多少？

[化學教師]播放民間配制選種鹽水（生雞蛋漂浮法）的視頻，提示學生思考如何利用所學知識幫助農民從經驗式鹽水選種過渡到科學指導下的鹽水選種。

[學生]先用密度計測量“民間方法”配制的鹽水，確定選種鹽水的密度，然后再大規模配制該密度的鹽水進行選種。

[物理教師]指導學生復習密度計的原理及其使用方法。

[學生實驗1]測量鹽水密度，測得結果為1.10g/cm3。

[所有教師]個別化指導學生測定鹽水的密度。

任務4： 模擬鹽水選種

[學習活動]請各小組同學嘗試設計配制1.10g/cm3鹽水的實驗方案。

[學生討論]通過計算發現，因為不能確定溶質和溶液的質量比，很難直接配制一定密度的鹽水。通過知識遷移和類比后（溶質質量分數的本質就是溶質溶液質量比），有部分學生表示溶液的密度和溶質質量分數都是與溶液濃度有關的物理量，提出能否將配制一定密度的鹽水轉化為配制一定溶質質量分數的鹽水。

[化學教師]提供氯化鈉溶液溶質質量分數密度對照表[9]。

[學生]結合當前溫度（25℃），查詢教師提供的表格，確定密度為1.10g/cm3的鹽水的溶質質量分數約為14%。

[學習活動]請各小組同學依據實驗盒中試劑和儀器，經討論后設計出模擬鹽水選種的實驗方案。

提供的藥品和儀器： 100mL燒杯一個、50mL和100mL量筒各一個、電子天平、玻璃棒、自制漏勺、藥匙、NaCl固體、蒸餾水、常規粳稻種子

[方案設計]見表3。

[化學教師]點評，引導學生總結出配制一定溶質質量分數溶液的一般步驟為： 計算、稱量、量取、溶解（裝瓶、貼簽，本節課沒有涉及到這一步），并提示實驗過程中各環節的注意事項。

[學生實驗2]依據修改后的實驗方案模擬鹽水選種。

[所有教師]個別化指導學生完成鹽水的配制和選種實驗。

設計意圖： 讓學生充分利用所學的跨學科知識幫助農民從經驗化選種方式過渡到科學選種模式，提高對科學指導生活的認識;初步學會配制一定溶質質量分數的溶液，落實主導學科的知識。

4.4 評估方案

[問題]如何確定我們選出的種子真的是好稻種？

[學生]測試稻種發芽率。

任務5： 測試種子發芽率

[學習活動]請各小組同學依據實驗盒中的藥品和儀器，經討論后設計出測試稻種發芽率的實驗方案。

提供的藥品和儀器： 培養皿、鑷子、濾紙、洗瓶、常規粳稻種子、標簽紙

[方案設計]見表4。

[生物教師]點評，提醒學生要每天觀察種子發芽情況，記錄數據，并及時補充水分。提示學生根據糧食作物質量標準[10]，常規粳稻種子的發芽率要求不低于85%。

[學生實驗31]課上完成測試稻種發芽率實驗前期工作（步驟1和2）。

[所有教師]個別化指導學生完成測試種子的發芽率。

[學生實驗32]在課下持續觀察7天后，統計發芽稻種個數，計算稻種發芽率稻種發芽率=發芽稻種個數供檢稻種個數×100%，具體數值見表5。

[7天后進行總結]五組中用鹽水選種的稻種平均發芽率為89%，未選種的稻種平均發芽率為73%。可以發現，經過鹽水選種后，常規粳稻種子發芽率大于85%，符合國家要求;溶質質量分數為14%的鹽水能夠有效保障選種的質量，后續可以大規模配制該濃度鹽水進行該品種稻種的選種。

設計意圖： 完善學生在解決實際問題后的評價意識;通過測試種子發芽率實驗，理解抽樣調查的方法、對比實驗以及統計平均數的思想，提升科學探究能力。

4.5 總結提升

[學習活動]今天我們努力嘗試用自己所學的跨學科知識解決實際生活中的問題。同學們能不能總結一下解決實際問題的一般思路。

[學生]明確目標、確定方案、評估方案。

[總結]以“我幫稻農選好種”為例，在遇到真實問題時，我們要調用、整合多學科的知識，不僅要明確目標、確定方案，還要對方案進行評估，并根據評估結果再調整，只有確認方案合理后，才能進行大規模實踐（見圖4）。

5 教學效果與啟示

通過問卷調查進行學習效果反饋。經統計，有62%的學生認為這是一節具有綜合性和實踐性的跨學科課程;61%的學生非常喜歡這節課，39%的學生較喜歡;46%的學生認為自己的收獲非常大，43%的學生認為比較大，11%的學生認為一般;57%的學生表示非常想再上這樣的課，43%的學生表示比較想再上這樣的課?？梢?，學生對“跨學科項目式”教學模式接受度較高，該教學模式能夠有效激發學生的學習興趣，提升學生的跨學科能力，同時促進了學生核心素養的發展。在實施過程中，有以下幾點值得關注：

第一，“跨學科項目式”學習目標的設計要合理，要符合學生認知發展規律。杜絕為了跨學科而跨學科。達成項目目標所需的知識要符合學生的接受范圍，若學生解決問題需要融合的跨學科知識大部分都是未知的知識，可能會導致課堂難度較大，項目難以推行。

第二，“跨學科項目式”教學需要一定的時長，耗費多個課時。教師根據自身課時安排需要提前和教務部門做好溝通協調工作。課上應給予學生足夠的討論、交流、實驗、反思的時間，強調學生自主構建項目問題解決思路，切勿為了趕進度，導致課上學生探究活動有名無實。

第三，“跨學科項目式”教學可能需要多位不同學科的教師進行同臺授課，要提前和各科教師進行溝通協調并集體備課。合理安排各位教師的角色，既各司其責，又相互協調，確保項目各環節之間的有效銜接和對學生的精準指導。

第四，“跨學科項目式”教學有時需要從課上延伸至課下，教師需要及時跟蹤，適時反饋和總結項目結果。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 68.

[2]趙軍， 陸啟威. 學科融合不是簡單的跨學科教育——學科融合教育的時間和思考[J]. 江蘇教育研究， 2016， （31）： 32～34.

[3][4]楊金燕. 項目學習的特點[J]. 課程教材教學研究（中教研究）， 2017， （Z4）： 36.

[5]李情義， 何彩霞. 以“設計”為核心的項目教學實踐[J]. 化學教學， 2018， （9）： 42～46.

[6]中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011年版）[S]. 北京： 北京師范大學出版社， 2012.

[7]胡久華， 羅濱， 陳穎. 深度學習： 走向核心素養（學科教學指南·初中化學）[M]. 北京： 教育科學出版社， 2019： 1～4.

[8]王磊， 魏銳， 胡久華等. 項目學習實驗教材化學九年級上冊（第2版）[M]. 太原： 山西教育出版社， 2018： 1～8.

[9]劉光啟， 馬連湘， 劉杰. 化學化工物性數據手冊（無機卷）[M]. 北京： 化學工業出版社， 2002： 463.

[10]GB 4404. 1—2008. 糧食作物種子（第1部分： 禾谷類）[S]. 2008.