初中化学跨学科项目化学习设计与实践

江薇 杨芷薇 倪韵涵

新课标背景下，探索化学跨学科实践活动与项目化学习统整的广域课程融合模式，能为跨学科实践活动的落地提供路径与方法，有利于凸显化学课程的实践性，培养学生的化学核心素养。

“制作简易制氧机”跨学科项目化学习以“如何跨”和“跨到哪里”为切入点，将新课标主题5规定的跨学科实践活动“基于特定需求设计和制作简易供氧器”与项目化学习理念融合，从“生活中离不开氧气”的真实情境入手，引导学生解决“如何供氧”的复杂问题。学生自主学习并创造性地整合化学、工程学等学科知识，最终形成“设计、组装、推广简易制氧机”的项目成果，发展了深度思考、合作探究、创新实践的能力，涵养了科学精神和社会责任感。

一、聚焦真实问题，分析育人价值

初中化学跨学科项目化学习要为解决真实的、有价值与有意义的实际问题，促进学生对问题的全面思考和对世界的充分认知而设计。氧气是一种必不可少的自然资源，在维持地球生物的生命活动、参与生命呼吸代谢、影响气候等方面有重要作用，初中生对氧气并不陌生。同时，登山、旅游、潜水的特殊环境与某些特殊群体需要随时携带便携式氧气储存装置和制备装置。据此，笔者结合化学新课标中关于跨学科实践活动的要求和项目化学习理念，制定了具有丰富育人价值的跨学科项目化学习主题——“制作简易制氧机”，以发展学生的科学思维，培养学生的创新与创造能力。

项目启动阶段，笔者邀请部分学生参演“氧气的用途”情景剧，录制视频，并在视频最后提出“如何在生活中制取氧气”的真实问题。随后，笔者将视频发布在班级群中，让学生观看情景剧，思考“如何在生活中制取氧气”的真实问题，并查阅资料。除发布视频外，笔者还通过线上、线下发布学生设计的项目宣传海报（图文并茂，写有“明确需求，理清原理，探究装置，我们一定行！”口号）等手段启动项目，引导全体学生关注项目，同时培养学生的信息化素养。

二、梳理知识素养，设计内容结构

主题确定之后，教师需要做诸多准备工作。

第一，教师需要明确任务的具体类型，如本项目涉及调查研究、产品制作、问题解决等任务类型，对不同类型的任务应拟定不同的解决办法。

第二，教师需要分析问题的解决过程，站在学生的角度思考问题解决涉及的学科内容，梳理要用到的知识、素养（这两项的已知内容与未知内容分类统计）、材料、资源等，并制作清单（见表1），为实施途径的确定及后续活动的开展奠定基础。

第三，教师在关注跨学科项目化学习实践性的同时，还要关注其学科整合性，提炼出由大概念统领的项目内容结构，促进学生形成跨学科的知识结构与解决问题的素养。首先，“制作简易制氧机”是活动的行动目标和统领性任务，属于项目成果；其次，“制氧”过程涵盖了以氧气为核心的一系列重要知识，以及由它们组成的知识结构，既涉及以氧气为产物的一系列化学反应，以及制备装置和实验操作等内容，又涉及氧气的性质、用途和使用价值等；最后，“制作”决定了项目的难度、开放度，教师需要思考如何搭建支架更有助于培养学生的创新思维与实践能力。基于此，笔者设计了如图1所示的项目内容结构图。

三、明确实施途径，设计素养目标

初中化学跨学科项目化学习可以新授课、复习课等形式分散实施或集中实施。如果依托新授课实施，教师需将核心知识的学习融入活动过程中，引导学生逐步建构；如果依托复习课实施，教师需引导学生自主运用核心知识，从学科融合视角解决问题。如果是分散实施，教师要注重课程的衔接性与环节的连贯性；如果是集中实施，教师要整合课时，使既定任务在一段时间内集中、持续完成。“制作简易制氧机”项目是在人教版化学九年级第二单元《我们周围的空气》新授课结束后，依托复习课设计、实施的，需要2个课时。如果该项目依托新授课实施，则需要4个课时。

明确实施途径之后，教师需要制定项目的素养目标。素养目标需要根据新课标的学业标准，聚焦跨学科的知识、方法、观念与素养，遵循学生的认知规律来设计。目标的表述要遵循行为条件、行为动词搭配行为程度的原则，以便诊断学生的学业水平，测量学生的素养进阶。依照以上要求和原则，笔者制定出“制作简易制氧机”的素养目标：①通过设计与制作简易制氧机，巩固实验室制取氧气的原理和装置；②通过检验制取得到的氧气，加深对氧气化学性质的理解；③结合对家用制氧机原理的理解和自己制作简易制氧机的过程，初步学会运用工程技术手段加快问题解决的方法，初步形成系统思想和模型建构等高阶思维；④通过实践操作和汇报交流，提高表达能力、合作能力，发展探究能力和创新意识。

四、基于真实问题，设计系列任务

初中化学跨学科项目化学习设计中，最关键的是任务设计。从驱动性的真实问题到富有逻辑的系列任务，考验的是教师的问题拆解能力。首先，教师要将核心知识巧妙融入真实问题情境之中，使学生在探究真实问题的过程中主动学习、综合运用相关知识，形成解决复杂问题的综合视角；其次，教师要明确驱动性问题拆解的依据，即要依据问题解决的过程、学生素养目标的进阶，以及教师把控活动过程的能力拆解子问题，进而对应问题设计具体任务。

在“制作简易制氧机”项目中，笔者基于“如何在生活中制取氧气”的真实问题，拆解出“现实生活中对制氧的需求”“如何制取氧气”“评价制氧效果”三个核心问题，并进一步拆解出若干子问题。例如，核心问题“现实生活中对制氧的需求”对应“生活中氧气的价值与用途”子问题，对应课前调研活动，是驱动任务。核心问题“如何制取氧气”可拆解为“实验室如何制取氧气”“生活中如何制取氧气”“我们如何制取氧气”“如何设计并制作简易制氧装置”四个子问题，分别依托“重做制氧实验”“拆解制氧机”“讨论交流”“制作作品”四个具体任务来落实，以实现巩固制氧模型，加深模型建构，确定设计思路、具体任务及应用模型的目标。核心问题“评价氧气效果”可拆解为“制氧速率如何控制”“制氧纯度如何检验”“制氧过程是否节能环保”“制氧过程是否安全、合适”“制氧机是否方便携带”“制氧机是否美观”等子问题，引导学生在“交流讨论”“优化设计”“展示宣传”任务中学会合作、学会反思、学会分享。

五、整合项目成果，设计评价方案

初中化学跨学科项目化学习成果可以调查报告、创新产品等形式呈现。教师要依据学业质量标准等学业要求，确定评价目标和要求，实施促进学生核心素养发展的评价，发挥评价的育人功能。

“制作简易制氧机”项目成果评价量表从成果作品和学习过程两个维度设计。其中，“成果作品”维度从原理、装置、效果三个方面展开评价，“学习过程”维度从反思与改进、协同与合作、表达与交流三個方面展开评价，均给出合格、良好、优秀三个等级的评价标准。以“成果作品”评价维度为例，笔者这样设计评价量表（见表2）。

“成果作品”的评价分为组内自评、组间互评与教师评价。组内自评在小组完成简易制氧机的初次搭建活动之后进行，组间互评（评价主体为其他小组）与教师评价在小组展示宣传过程中完成。评价标准的设计取向如下：原理上，期望小组从物质观、能量观、化学反应动力学与热力学等角度定性与定量相结合地思考问题；装置上，期望小组能够有一定的创造能力，将原理与需求相结合进行一体化设计并使产品整体可调控；效果上，期望小组设计并制作出美观与实用并存的成果作品。

（作者单位：江薇，武汉市洪山高级中学、武汉市洪山区教育科学研究院；杨芷薇，武汉市卓刀泉中学张家湾分校；倪韵涵，武汉市英格中学）

［本文系湖北省教育科学规划2023年度一般课题“核心素养视域下中学化学跨学科融合教学的实践研究”（课题编号：2023JB315）、湖北省教育信息技术研究2023年度重点项目“教育数字化背景下中学化学课堂教学效能提升路径研究”（课题编号：2301011）的成果］

责任编辑  刘佳