跨学科式复习教学策略

罗玉薇

跨学科主题教学是指以一门学科为中心，在这个学科中选取一个中心主题，围绕该中心主题，运用不同学科的知识和方法，开展对所指向的共同问题进行解决而设计的教学活动。因此，化学课程中的跨学科式主题教学将从化学学科出发，选取合适的跨学科教学主题，运用化学及相关学科的知识，设计系统化的教学，从而培养学生运用跨学科思维解决问题的能力。2022年版的初中化学课程标准提出10项跨学科实践活动，其中的“基于碳中和理念设计低碳行动方案”活动，是针对二氧化碳过量排放导致气候变暖等环境问题所引发的社会性科学议题而设计的，属于化学与环境领域的行动改进类实践活动，使学生初步形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度和健康的生活方式，具有重要的现实意义。笔者依托时事热点“碳中和”设计了“碳和碳的化合物”跨学科式复习课，创设情境，不仅建构了碳和碳的化合物的转化图，建构知识网络，提高了复习效率，而且发展了学生的元素观、变化观、分类观等化学观念，使学生形成了解决问题的一般思路。

本文针对“碳和碳的化合物”一课阐述跨学科式的复习教学策略，导入温室效应加剧带来的严重影响的视频，引出碳中和的重要意义，围绕实现碳中和的思路展开复习。其中融合了生物学、物理学、思政等课程相关知识，促进学生发展元素观、变化观等化学观念，同时形成解决问题的基本思路，以及在实际生活生产中辩证看待事物的观点。

一、基于探索跨学科式复习教学的总体思路

基于碳中和理念设计低碳行动方案为主题的跨学科主题教学涉及多个学科的内容，如“二氧化碳的性质”“物质间的转化”是化学学科“物质的性质与应用”学习主题的核心知识；“绿色植物的光合作用能够有效缓解温室效应的加剧”属于生物学科的有关内容；“认识人类活动对环境产生影响并造成气候变化”属于地理学科的内容；“关注与温室效应的有关新闻，理解碳中和的意义”等属于道德与法治学科的内容。首先，笔者选择时事热点“碳中和”创设教学情境，设计复习课，从实现碳中和的途径出发，归纳产生二氧化碳和以二氧化碳作为反应物的化学方程式，将有关碳和碳的化合物的转化联系起来，构建知识网络，同时构建碳和碳的化合物的转化模型。其次，引导学生思考哪些物质会产生二氧化碳，又如何全面写出有关的化学方程式，建立元素守恒观、分类观，学会从物质的性质和元素的组成认识化学反应的学科视角，初步发展学科思维。最后，通过分组讨论设计实验方案，引导学生学会联系已学知识进行迁移，在应用知识的同时锻炼学生的小组合作能力、思考分析能力和交流评价能力。同时联系生产生活实际、查阅资料等途径，让学生学会辩证地看待碳和碳的化合物的转化在实际生活中的应用，学会全面思考问题，形成解决分析问题的一般思路。

二、基于探索跨学科式复习教学的教学设计

（一）环节一：观视频

让学生观看温室效应加剧带来危害的视频，了解温室效应加剧的严重影响使学生认识到温室效应的影响导致悲剧发生，已经引发全球关注，时不我待，中国在行动。本环节通过视频冲击，联系已有的认知基础，唤起学生情感，使其认识到保护环境刻不容缓，要想实现可持续发展，就需要实现碳中和。

（二）环节二：理思路

1.建构碳和碳的化合物知识网络，形成化学观念。

构建知识网络图，将零碎的知识结构化，将混乱的思维条理化，强化构建基础知识网络是关键，可以使学生纵观全局，全面考虑问题。本环节以“碳中和”时事热点为背景，创设符合教学目标的问题链，使学生将零散的知识联系起来。学生首先要认识什么是“碳中和”，简单了解实现“碳中和”的基本思路是减少二氧化碳的排放和增加二氧化碳的吸收。减少二氧化碳的排放，就要了解哪些物质会排放二氧化碳，教师提出问题：“从组成元素来看，哪些物质发生化学反应会生成二氧化碳？”引导学生能从质量守恒定律的角度分析这些物质的共同点是都含有碳元素，建立元素守恒观。学生写出生成二氧化碳的化學方程式，提示其思考如何更全面地写出化学方程式，通过作品展示、生生间的交流、教师引导等方式完善化学方程式。

通过对化学方程式的观察，教师从物质类别的角度引导学生思考，如单质、氧化物、有机化合物、碳酸盐等，有利于学生全面得出哪些物质反应会生成二氧化碳，从而在教学中渗透分类观和严谨的化学学科思维，这样学生在思考问题时比较具有全面性。教师说明二氧化碳的来源有含碳物质的完全燃烧、冶炼金属，还有动植物呼吸、碳酸盐、微生物分解等，据了解，其中二氧化碳的来源大部分来自化石燃料的利用。

通过查阅资料可以了解到，从经济成本考量，未来数十年内化石燃料不可能完全被清洁能源取代，从而引出实现“碳中和”就要加强二氧化碳的吸收。根据已有的生活经验和已学知识，学生能够说出可以通过植物的光合作用、水、氢氧化钠溶液、澄清石灰水等来实现，从而梳理二氧化碳的有关性质。学生依据所学知识书写有关二氧化碳作为反应物的化学方程式，通过作品展示、生生间的交流评价、教师引导等方法完善化学方程式，从而自主构建知识网络图，形成物质的转化观，提高复习效率，学会从物质的性质出发认识物质的转化关系。

这部分是教学的重点内容，从碳中和出发引出教学主线，实现碳中和的基本思路是减少二氧化碳的排放和增加二氧化碳的吸收。了解二氧化碳的来龙去脉，将分散的知识进行整合，构建碳和碳的化合物转化知识的网络图，有利于将知识系统化。同时，教师在教学中渗透化学元素观、变化观、分类观等化学观念，使学生认识到知识来源于生活并服务于生活，从而学会从物质的性质出发，寻找物质间的转化关系，构建知识网络结构。

2.创设实验教学，提高实践能力。

实验是学习化学的重要途径，教师在教学过程中要重视实验教学，培养学生设计探究方案、完成简单的化学实验任务的能力，以及获取证据并得出结论的能力。例如，在教学中，教师设计实验，让学生证明水、饱和石灰水、浓氢氧化钠溶液这三者吸收二氧化碳的效果，将学生分成4人一组，引导其交流讨论，并画出实验装置图。在交流过程中，学生需要思考二氧化碳是一种无色气体，如何体现二氧化碳的吸收效果呢？即如何将现象显性化呢？部分学生会联想到空气中氧气含量测定的实验装置、二氧化碳吸收装置、气密性检查装置等。在已有认知的基础上，结合本实验的目的进行思考，并画出实验装置图。通过作品展示、生生和师生的交流评价，分析装置的可行性。其中，有的学生提出可以通过注射剂、分液漏斗等仪器实现液体药品的添加，通过量筒的刻度观察水倒吸的体积或者气球的形变体现吸收二氧化碳的多少，从而得出氢氧化钠溶液、石灰水和水的吸收效果。教师展示一套实验装置，即使用相同大小质地的矿泉水瓶，用注射剂加入药品，利用矿泉水瓶材质比较软的特点使现象显性化。学生向提前收集的装有等量二氧化碳的矿泉水瓶中分别加入等体积的水、饱和石灰水和浓氢氧化钠溶液，并摇晃，观察矿泉水瓶变瘪的程度。其中，加入浓氢氧化钠溶液的矿泉水瓶瘪得最严重，因此得出浓氢氧化钠溶液的吸收效果最好。同时，教师引导学生注意观察加入澄清石灰水的矿泉水瓶，发现溶液变浑浊了，因此，在初中化学学习中，常用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，用澄清石灰水检验二氧化碳。

这部分是教学的难点内容，通过教师引导、小组合作、交流分享、评价等环节，有效突破了教学难点。小组合作设计实验装置图、交流分享等环节，促进了学生间的交流学习，提高了学生运用已有知识解决问题的能力，使学生的思维得到有效拓展。小组合作环节的设计是让学生有思考、有提升的教学环节，锻炼了学生的小组合作能力、思考分析能力和交流评价能力。在问题提出-设计实验-证据推理-得出结论的过程中，学生学习了化学实验探究的基本思路和方法。

3.养成科学态度，具有责任担当。

知识来源于生活，并终将服务于生活。化学对满足人民日益增长的生活需要和社会可持续发展做出了巨大贡献。在学习化学的过程中，学生要积极参与有关化学的社会热点问题讨论，并做出合理的价值判断，初步形成主人翁意识。例如，教师提供资料，让学生了解大气中的二氧化碳25%被海洋吸收，并说说这个方法的利与弊，使其认识到学会用辩证的观点看待问题。据了解，这些二氧化碳的吸收方法在生活生产中都有一定的运用，那为什么二氧化碳含量还在不断上升呢？教师进行普及，其实不管用什么方法吸收二氧化碳，都存在共同的瓶颈，即能耗问题、资金需求较大等问题，还会涉及二氧化碳再生的问题。此时，教师引导学生回顾二氧化碳的用途，但是这些远远不够减少大气中二氧化碳的含量，科学家还在积极研究二氧化碳更广泛的用途。比如，以二氧化碳和水为原料，通过改变化学反应条件来改变化学反应方向，将二氧化碳转化为其他物质，如人工合成淀粉、人工树叶等，实现二氧化碳的再生。同时，教师播放视频，介绍二氧化碳捕集利用与封存技术，让学生了解目前二氧化碳捕集利用与封存技术的发展，认识到从研究进入工业发展还有一段很长的路要走。因此，我国提出在2060年实现碳中和，这段路还很长。

通过分析化学知识在生产实际中的应用，学生学会了用化学学科思想解释生产生活中的应用，学会用辩证的观点看待问题。联系现在科学研究的热点UUCS技术，学生认识到化学来源于生活并服务于生活，但是还需要考虑多方面的因素，从理论到运用还存在着一段距离。

（三）环节三：在行动

实现碳中和是全球的问题，是一个系统工程，需要全球的参与，那么作为其中的一员，我们能做些什么呢？教师鼓励学生交流分享，如拒绝使用一次性用品、自备餐盒和手提袋、随手关灯、少坐私家车、多坐公交车等。

本环节回归个人，使学生认识到实现碳中和不仅是全球的行动，也是个人的行动。从个人出发，思考我们能够为实现碳中和做些什么，从而形成从你我做起，从小事做起，养成节能减排的意识。实现碳中和，人人有责。

三、基于探索跨学科式复习教学的思考

（一）对教学环节的思考

基于探索跨学科式的复习教学在教学设计时，首先需要思考这一素材是否切合教学目标、是否符合学生的认知发展规律、是否能够激发学生的思考，知识的建构涉及哪些学科知识、教学设计能够达成哪些化学观念和思维等因素。其次，需要思考素材在教学环节的使用，以及如何设计教学环节，推动整节的复习节奏，达成教学目标。碳和碳的化合物的复习课以时事热点创设情境，设计符合教学目标的环节，主要从“碳中和”、实现“碳中和”的基本思路、低碳行动三个环节进行设计。教师以温室效应的影响视频导入，引出国家层面的政策提出的碳中和，引导学生根据已有的化学知识简单了解实现碳中和的途径，联系生活实际，再到现在的技术“碳捕捉和利用”的认识，有效推动教学进程，提高学生的学习效率，帮助学生循序渐进地加深对所学知识的认知。

（二）对教学目标的认识

时事热点碳中和只是教学载体，落实复习目标、提升能力、发展化学素养、渗透化学观念才是课堂的关键。物质间的转化关系是教学重点，教师从实现“碳中和”的两个基本途径入手，即减少二氧化碳排放和增加二氧化碳的吸收，书写有关的化学方程式，引导学生进一步完善化学方程式，建立碳和碳的化合物之间的知识网络，建构物质转化图，在巩固物质性质的同时，使学生形成从物质性质出发认识化学反应的一般思路，建构物质的转化观、元素观、分类观等化学观念。实验装置的设计是教学难点，为了降低难度，在实施的过程中，教师需要注意引导学生联系已学知识，在有了一定的知识基础和一定能力的基础上设计实验装置图，有利于为学生设计实验装置提供思路，同时使学生的合作能力、交流能力、实践能力得到提升。

（三）对审辩思维的培养

课堂教学不仅是知识的巩固再现过程，更要培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，使学生学会用辩证的观点看待问题。碳和碳的化合物这节课不仅学生体会二氧化碳过多带来的严重影响，还让学生体会到二氧化碳的重要作用，通过对二氧化碳的吸收方法进行辨析，学会从多角度分析利与弊。教师在教学中渗透辩证观念，使学生学会辩证地看待问题，认识到化学来源于生活并服務于生活，形成解决问题的一般思路。

四、结语

跨学科式复习既要注重学科知识的融合，又要注重具体化学知识的复习教学，既要注重化学观念和化学核心素养的渗透，也要培养学生的思维，促进学生长远发展。

注：本文系福建省教育科学“十四五”规划2023年度“协同创新”专项课题“新课标导向下初中化学科学思维培养实践研究”（项目编号：Fjxczx23-408）的研究成果。