核心素养导向下的“跨学科项目式”教学设计

黄满霞 秦晋 杨燕 傅志杰

摘要： “跨学科项目式”教学模式能巧妙地处理发展学生核心素养的“分解”和不同学科核心素养的“融合”之间的关系。通过以核心素养为导向的“跨学科项目式”教学设计实例，呈现跨学科教学内容的选取策略、项目式学习的设计思路、多学科教师分工以及具体教学的实施过程，以期为教师开展“跨学科项目式”教学实践提供参考。

关键词： 跨学科教学; 项目式学习; 科学素养; 核心素养; 教学案例

文章编号： 10056629（2020）10005006

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 设计思想

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确提出“教师应重视跨学科内容主题的选择和组织，加强化学与物理学、生物学、地理学、材料科学等学科的联系，引导学生在更宽广的学科背景下认识物质及其变化的规律……”[1]。跨学科教学是以某一学科（要学习的学科）为主导，通过其他多门学科资源的介入，有效地解决问题，更好地达成教学目的，并在探究的过程中全面培养和训练学生的学习能力和综合素养[2]。对比化学、物理、生物三学科的核心素养可以发现，它们在科学思维、科学态度、科学探究和社会责任上具有相似性，体现的是综合的科学素养，这为跨学科教学提供了学科素养融合的可能性。

项目式学习是以建构主义理论为指导，以小组合作方式进行规划和解决真实世界中问题的学习方式[3]。与常规教学相比，项目式学习强调学习者的主体性和自主性，学习内容的向心性和真实性，学习过程的问题性和发展性，学习形式的合作性和多样性，尤其重视学生自主建构项目问题解决逻辑[4，5]。

“跨学科项目式”教学模式是一种新型的教学组织形式。学生通过一定时长的小组合作学习，在项目任务解决过程中，调用、整合多门学科知识，打破学科之间的壁垒，提升科学思维。“跨学科项目式”教学的根本目的是从发展学生单一学科核心素养转变为发展学生综合的科学素养，通过对真实情境素材社会价值的挖掘，培养良好的社会责任感，进一步提升学生的核心素养。“跨学科项目式”教学模式发展学生核心素养的路径如图1所示。

2 “跨学科项目式”学习主题的选取

在“跨学科项目式”教学中，知识的选取要依赖于项目情境，项目情境的选取又依赖于核心素养目标的设计。基于实际问题的解决，跨学科学习内容的选取可以是将同一学段不同学科原本交叉或不交叉的知识点进行整合，在实际教学中要依据教学目标有所取舍，突出主体学科的地位。

2.1 跨学科学习内容的确定

《义务教育化学课程标准（2011年版）》[6]要求初中学生要完成“一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制”这一重要的定量实验活动。为了赋予该实验最大的功能，笔者从加强学生对“溶液的应用”的认识着手，利用“盐水选种”这一活动，将“溶液的配制”和“溶液的应用”进行有机的融合。

本节课设置在学生学习完溶液的形成、溶解度和溶质质量分数的概念后。通过对相关任课教师和部分学生的访谈了解到学生在七年级生物课上以菜豆和玉米为例学习过种子的结构和种子萌发的条件，但没有测试过种子发芽率;在八年级物理课上知道有密度计的存在，但没有使用过密度计;学生知道盐水选种的原理，但没有做过盐水选种的实验。

基于上述学情分析，考虑到我国在水稻种植领域领先世界的研究成果，以“我帮稻农选好种”作为项目课题，以化学知识——“一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制”作为认知对象，将生物知识——种子结构和种子萌发条件与物理知识——密度和密度计使用进行有效统整。具体学习内容参见表1。

由此可见，基于提升学生跨学科能力，发展学生核心素养的“跨学科项目式”教学模式要求教师不仅要立足于学情，还要熟悉本学段学生学习的各科教材和课标，合理安排教学内容，以深度学习为前提，在真实情境中落实核心素养[7]。

2.2 跨学科学习目标的确定

在“我帮稻农选好种”一课中，通过“测量盐水密度”、“模拟盐水选種”和“测试种子发芽率”三个实验，打通学科边界，融合化学、生物、物理三学科内容，发展科学思维，同时感受中国劳动人民的智慧。以时政新闻“袁隆平先生荣获共和国勋章”作为切入点，落实立德树人的根本任务。表2详细介绍了本节课的学习目标，以及与之关联的科学素养和中学生发展核心素养。

3 “跨学科项目式”学习规划

3.1 项目学习设计思路

设计项目学习首先要明确项目的初始态和终态之间的差异[8]，筛选出消除这种差异的有效途径，将问题拆分成一系列的子问题。以“我帮稻农选好种”一课为例，该项目的具体拆解思路见图2。

3.2 项目学习流程

按照外显项目拆解思路（图2）的原则，“我帮稻农选好种”项目学习包含三个核心流程，即明确目标、确定方案和评估方案。它们对应的学生活动分别为： 明确选种的要求、确定选种的方法、确定盐水的密度、模拟盐水选种及测试种子发芽率。“我帮稻农选好种”项目学习流程见图3。

3.3 多学科教师分工

与传统的教学不同，在“跨学科项目式”教学课堂上，有多位学科教师同台授课。这样既能够兼顾更多学生的指导需求，提高课堂效率，发挥课堂主阵地的作用，也能给学生起到很好的分工、协作示范作用。在“我帮稻农选好种”的课堂上，化学、物理和生物三位教师分别担任“项目主管”和“项目专家”，负责组织项目规划和提供技术支持，及时对个别学生进行精确实验指导，保障每一个任务的顺利完成。

4 “跨学科项目式”教学实施

4.1 引入

[化学教师]播放袁隆平先生荣获共和国勋章视频，展示袁隆平先生经典语录。

[学生]讨论袁隆平先生举世瞩目的贡献。

[过渡]水稻在育苗前进行选种会提高产量。今天大家一起来研究一下，如何帮助稻农选出好种子。

设计意图： 增强学生民族自信心，激发民族自豪感，培养社会责任感，明确项目研究主题。

4.2 明确目标

任务1： 明确选种要求

[问题]什么样的稻种是好种子？

[生物教师]引导学生回顾玉米种子结构、种子萌发的知识;利用稻种挂图，将相关的知识迁移应用到稻种中来。

[学生]好稻种是个头大、饱满、胚完整、发芽率高的种子。

任务2： 确定选种方法

[化学教师]播放水稻选种方法介绍视频。

[问题]同学们会选择哪种方法帮稻农选种？

[学生1]风筛法。因为该方法操作简单，不需要耗费大量的氯化钠和水。

[学生2]盐水选种法。虽然风筛法操作简单，但该方法选种后在好种和劣种之间没有明显的分界线，需要靠经验去判断。盐水选种时好种沉在盐水下面，劣种漂浮在水面上，能够清晰地进行区分。

[物理、生物教师点评]两位同学的分析都有道理。风筛法易操作，成本低。盐水选种法操作复杂，但好种质量有保障，在实际生产中，用过的盐水可以加工成饲料添加剂。

设计意图： 通过对比项目初始态（稻种）和项目终态（好稻种）的差异，引导学生利用已学过的生物学知识，细化项目目标，并使其可衡量化;通过对不同选种方法优势和劣势的比较，引导学生辩证地思考和看待问题，并根据项目目标和当下条件确定本项目采用的选种方法为盐水选种法。

4.3 确定方案

[问题]盐水选种有哪些步骤？哪一步是决定选种效果的核心？

[学生]讨论，总结盐水选种的步骤分别为： 配制盐水、加入稻种、去除劣种、清洗好种。其中配制密度合适的盐水是保障稻种质量的关键一步。

任务3： 确定盐水密度

[问题]怎样配出密度介于好种、劣种之间的盐水？具体密度数值是多少？

[化学教师]播放民间配制选种盐水（生鸡蛋漂浮法）的视频，提示学生思考如何利用所学知识帮助农民从经验式盐水选种过渡到科学指导下的盐水选种。

[学生]先用密度计测量“民间方法”配制的盐水，确定选种盐水的密度，然后再大规模配制该密度的盐水进行选种。

[物理教师]指导学生复习密度计的原理及其使用方法。

[学生实验1]测量盐水密度，测得结果为1.10g/cm3。

[所有教师]个别化指导学生测定盐水的密度。

任务4： 模拟盐水选种

[学习活动]请各小组同学尝试设计配制1.10g/cm3盐水的实验方案。

[学生讨论]通过计算发现，因为不能确定溶质和溶液的质量比，很难直接配制一定密度的盐水。通过知识迁移和类比后（溶质质量分数的本质就是溶质溶液质量比），有部分学生表示溶液的密度和溶质质量分数都是与溶液浓度有关的物理量，提出能否将配制一定密度的盐水转化为配制一定溶质质量分数的盐水。

[化学教师]提供氯化钠溶液溶质质量分数密度对照表[9]。

[学生]结合当前温度（25℃），查询教师提供的表格，确定密度为1.10g/cm3的盐水的溶质质量分数约为14%。

[学习活动]请各小组同学依据实验盒中试剂和仪器，经讨论后设计出模拟盐水选种的实验方案。

提供的药品和仪器： 100mL烧杯一个、50mL和100mL量筒各一个、电子天平、玻璃棒、自制漏勺、药匙、NaCl固体、蒸馏水、常规粳稻种子

[方案设计]见表3。

[化学教师]点评，引导学生总结出配制一定溶质质量分数溶液的一般步骤为： 计算、称量、量取、溶解（装瓶、贴签，本节课没有涉及到这一步），并提示实验过程中各环节的注意事项。

[学生实验2]依据修改后的实验方案模拟盐水选种。

[所有教师]个别化指导学生完成盐水的配制和选种实验。

设计意图： 让学生充分利用所学的跨学科知识帮助农民從经验化选种方式过渡到科学选种模式，提高对科学指导生活的认识;初步学会配制一定溶质质量分数的溶液，落实主导学科的知识。

4.4 评估方案

[问题]如何确定我们选出的种子真的是好稻种？

[学生]测试稻种发芽率。

任务5： 测试种子发芽率

[学习活动]请各小组同学依据实验盒中的药品和仪器，经讨论后设计出测试稻种发芽率的实验方案。

提供的药品和仪器： 培养皿、镊子、滤纸、洗瓶、常规粳稻种子、标签纸

[方案设计]见表4。

[生物教师]点评，提醒学生要每天观察种子发芽情况，记录数据，并及时补充水分。提示学生根据粮食作物质量标准[10]，常规粳稻种子的发芽率要求不低于85%。

[学生实验31]课上完成测试稻种发芽率实验前期工作（步骤1和2）。

[所有教师]个别化指导学生完成测试种子的发芽率。

[学生实验32]在课下持续观察7天后，统计发芽稻种个数，计算稻种发芽率稻种发芽率=发芽稻种个数供检稻种个数×100%，具体数值见表5。

[7天后进行总结]五组中用盐水选种的稻种平均发芽率为89%，未选种的稻种平均发芽率为73%。可以发现，经过盐水选种后，常规粳稻种子发芽率大于85%，符合国家要求;溶质质量分数为14%的盐水能够有效保障选种的质量，后续可以大规模配制该浓度盐水进行该品种稻种的选种。

设计意图： 完善学生在解决实际问题后的评价意识;通过测试种子发芽率实验，理解抽样调查的方法、对比实验以及统计平均数的思想，提升科学探究能力。

4.5 总结提升

[学习活动]今天我们努力尝试用自己所学的跨学科知识解决实际生活中的问题。同学们能不能总结一下解决实际问题的一般思路。

[学生]明确目标、确定方案、评估方案。

[总结]以“我帮稻农选好种”为例，在遇到真实问题时，我們要调用、整合多学科的知识，不仅要明确目标、确定方案，还要对方案进行评估，并根据评估结果再调整，只有确认方案合理后，才能进行大规模实践（见图4）。

5 教学效果与启示

通过问卷调查进行学习效果反馈。经统计，有62%的学生认为这是一节具有综合性和实践性的跨学科课程;61%的学生非常喜欢这节课，39%的学生较喜欢;46%的学生认为自己的收获非常大，43%的学生认为比较大，11%的学生认为一般;57%的学生表示非常想再上这样的课，43%的学生表示比较想再上这样的课。可见，学生对“跨学科项目式”教学模式接受度较高，该教学模式能够有效激发学生的学习兴趣，提升学生的跨学科能力，同时促进了学生核心素养的发展。在实施过程中，有以下几点值得关注：

第一，“跨学科项目式”学习目标的设计要合理，要符合学生认知发展规律。杜绝为了跨学科而跨学科。达成项目目标所需的知识要符合学生的接受范围，若学生解决问题需要融合的跨学科知识大部分都是未知的知识，可能会导致课堂难度较大，项目难以推行。

第二，“跨学科项目式”教学需要一定的时长，耗费多个课时。教师根据自身课时安排需要提前和教务部门做好沟通协调工作。课上应给予学生足够的讨论、交流、实验、反思的时间，强调学生自主构建项目问题解决思路，切勿为了赶进度，导致课上学生探究活动有名无实。

第三，“跨学科项目式”教学可能需要多位不同学科的教师进行同台授课，要提前和各科教师进行沟通协调并集体备课。合理安排各位教师的角色，既各司其责，又相互协调，确保项目各环节之间的有效衔接和对学生的精准指导。

第四，“跨学科项目式”教学有时需要从课上延伸至课下，教师需要及时跟踪，适时反馈和总结项目结果。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 68.

[2]赵军， 陆启威. 学科融合不是简单的跨学科教育——学科融合教育的时间和思考[J]. 江苏教育研究， 2016， （31）： 32～34.

[3][4]杨金燕. 项目学习的特点[J]. 课程教材教学研究（中教研究）， 2017， （Z4）： 36.

[5]李情义， 何彩霞. 以“设计”为核心的项目教学实践[J]. 化学教学， 2018， （9）： 42～46.

[6]中华人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准（2011年版）[S]. 北京： 北京师范大学出版社， 2012.

[7]胡久华， 罗滨， 陈颖. 深度学习： 走向核心素养（学科教学指南·初中化学）[M]. 北京： 教育科学出版社， 2019： 1～4.

[8]王磊， 魏锐， 胡久华等. 项目学习实验教材化学九年级上册（第2版）[M]. 太原： 山西教育出版社， 2018： 1～8.

[9]刘光启， 马连湘， 刘杰. 化学化工物性数据手册（无机卷）[M]. 北京： 化学工业出版社， 2002： 463.

[10]GB 4404. 1—2008. 粮食作物种子（第1部分： 禾谷类）[S]. 2008.