“校园农田实践”真实情境下的跨学科项目化学习设计

【摘要】当前的课程标准提倡开展跨学科学习。项目化学习是在真实或模拟的情境中，通过综合、开放、自主的学科实践活动开展项目。由于项目任务往往无法只运用单一学科的知识来完成，因此跨学科学习和项目化学习之间就有了共通点。介绍一次“校园农田实践”真实情境下的地理、化学与生物学的跨学科项目化学习活动，旨在为其他教师提供参考。

【关键词】高中；跨学科项目化学习；校园农田

作者简介：饶雯雯（1990—），女，云南省昆明市官渡区第二中学。

一、“校园农田实践”跨学科项目化学习背景

（一）新课程改革对跨学科主题活动的要求

普通高中课程方案强调加强学科间的关联，关注学生在真实情境中运用知识解决问题的能力培养。可以说，跨学科主题活动是人才培养的一种积极的策略。因此，在高中阶段进行跨学科主题活动具有重要意义。

（二）新高考选科对跨学科融合的要求

新高考取消了传统的文理分科，并给出了12种选科组合。这反映了未来高考命题的方向以及高等院校的人才培养方向，也体现了国家对未来人才的能力素养要求。因此，学生需要关注多门学科，思考所选科目之间是否有交叉，进行跨学科融合。

（三）项目化学习对跨学科融合的驱动作用

项目化学习是在杜威“做中学”理论基础上发展而来的一种教学模式。该模式需要整合相关课程资源，设计系统性、开放性的项目，让学生完成项目任务，丰富学习经验，培养学生学科核心素养［1］。而项目化学习能够驱动跨学科融合。所以，在真实的情境下积极开展跨学科项目化学习十分有必要。

二、“校园农田实践”跨学科项目化学习总体设计

昆明市官渡区第二中学校园农田于2023年春季学期伊始建立。下文所介绍的活动以“校园农田实践”为主题，旨在实现真实情境下地理、化学与生物学的跨学科项目化学习。活动的总体设计方案如表1所示。

三、“校园农田实践”跨学科项目化学习开展策略

（一）引入化学相关实验，开展“认识土壤”地理探究

在引导学生对校园农田进行耕作的过程中，将地理与化学学科进行衔接的一个关键点是关于土壤的知识。地理学科学习也涉及探究土壤组成的实验，但是学生可能存在实验不规范的问题。对此，化学教师可以带领学生规范地进行实验，从而选择合适的红土改良方式。另外，土壤的酸碱性与农作物对酸性或碱性土壤的适应能力有关，也和pH值测定有关。第一个综合探究问题对应的教学方案具体如下。

地理：我国五色土中的红土主要分布在南方地区。云南红土的特点包括土壤呈酸性，有机质含量低，黏度大。云南气温高，微生物分解速度较快，淋溶作用强烈，使得红土积累的有机质较少；氧化铁等物质含量高，使得土壤呈红色。

化学：如通过加热土壤后产生水蒸气的现象来验证土壤中含有水。通过化学方程式说明为什么南方地区的土壤主要呈酸性。用pH试纸检测校园中红土的酸碱性。

对校园中的红土进行改良的部分措施如表2所示。

（二）融入化学、生物学知识原理，理解“農业技术措施”地理知识

农业技术措施是关联地理、化学、生物学三门学科的知识点。这一知识点与地理学科中的农业的社会经济因素密切相关。而对农业技术的介绍又要依据化学和生物学的相关知识原理。第二个、第三个综合探究问题对应的教学方案具体如下。

地理：校园的自然条件主要体现在以下几个方面—在气候方面，校园地处亚热带季风气候区，雨热同期，水热条件好，但季风活动不稳定，农田容易干旱；在地形方面，校园地形相对平坦，农田平整，适宜种植；在水源方面，校园农田距河远，灌溉水源不足；在土壤方面，校园农田的土壤主要为红土，需要进行改良。

生物学：通过不同种子萌发条件的探究实验，提高校园农田里种子的发芽率。实验第一步—查阅常见的小麦、棉、水稻、玉米、菜豆的种子萌发的最适宜温度。实验第二步—种植种子，注意使培养皿内保持湿润。实验第三步—每天观察、用表格记录萌发的种子数，连续观察七天。

针对红土肥力弱这一不利的自然条件，可以进行以下的跨学科项目化学习设计。

地理：经过对校园的自然条件的分析，认识到红土有机质含量低这一问题亟待解决。

化学：了解氮肥、磷肥、钾肥、复合肥、微量元素肥等分别对农作物起到的作用。

农业生产对地理环境的影响会涉及土壤板结。在综合探究的过程中，可以融入土壤板结对应的知识原理：土壤板结的原因是化肥中只有阳离子或阴离子为植物所需要的元素，植物单方面选择吸收了有用的离子，于是造成了土壤酸化或盐碱化。过度施肥、土壤板结等问题会导致农作物难以正常生长。

针对部分学生不能深刻理解耕作技术的问题，可以从固氮的角度进行以下的跨学科项目化学习设计，来帮助学生认识间作套种的优势。

地理：玉米套种大豆的农业生产效益包括—第一，玉米苗与大豆苗的高度不同，采用间作套种的方式可以提高光能利用率和土地利用率。第二，大豆具有固氮作用，采用间作套种的方式可以减少玉米的施肥量，同时保证玉米的产量。

生物学：氮元素参与植物的生长发育、物质合成与代谢等一系列过程，它也是组成核酸与蛋白质的基本元素［2］。空气中的氮气约占78%，氮元素非常丰富，但植物不能直接利用。当前，部分农业生产者会通过喷施大量氮肥来提高农作物产量。但人工合成的氮肥会耗费大量的能源，容易造成严重的生态环境污染。而豆科植物与根瘤菌共生可以将氮气转化成植物需要的氮素营养。

（三）寻找地理、化学、生物学之间的共通方法，深化对“农业可持续发展”的认识

无论是地理、化学还是生物学，都会涉及物质的循环，如碳循环（地理）、硫循环（化学）、氮循环（生物学）等。对比三门学科涉及的物质循环，探寻学科间共通的方法，有利于深刻认识“农业可持续发展”的内涵，实现项目总目标。

以校园农田实现低碳农业发展的可行性措施包括：1.资源循环利用（如秸秆还田）；2.利用生物农药代替化学农药；3.用可降解农膜代替不可降解农膜。

物质循环与能量流动、人类活动对物质循环所产生的影响在地理、化学、生物学三门学科中都有涉及。同时，对于这些共通点，每一门学科又各有侧重，如化学学科需要通过化合价的变化来理解能量的转化。通过三门学科间的关联进行全方位、多角度的了解与学习，可以透过现象看本质，加深对“农业可持续发展”的理解。

怎样正确认识人类活动所带来的影响，避免使一些人类活动对土壤造成不利影响，是为了实现项目总目标而需要在三门学科的学习中探讨的问题。如分析碳循环中的能量转化，有利于判断低碳农业发展的趋势，并将可行性措施在校园农田实践中进行应用，从而做到学以致用，提升核心素养。这体现出跨学科项目化学习对于学生自我发展的重要意义。

结语

在以往的教学过程中，教学的目标往往是让学生应对考试，每门学科之间也没有交集。如学生在地理课堂上学习地理知识，在化学课堂上学习化学知识，在生物学课堂上学习生物学知识。地理学科的重要特点之一是综合性，这意味着可以找到它和其他许多学科的交叉点。所以教师可以尝试以地理学科为媒介，立足各门学科之间的交叉点，实现跨学科融合。

面对某个现实问题，学生通常需要运用各门学科的知识和技能来解决。这就要求学生获得更多的跨学科主题活动经验，发展综合运用知识、解决现实问题的能力，培养核心素养，从而积极应对现实生活中更加复杂的问题。

目前，昆明市官渡区第二中学的校园农田项目仍在继续进行，各学科的教师们也纷纷参与其中。教师们以“校园农田实践”真实情境为抓手，通过跨学科项目化學习活动设计，让学生在真实的情境下运用地理、化学和生物学等学科的知识来解决问题，最终实现了农作物的丰收。在本次活动中，学生既运用了知识，提升了素养，也体会到劳作的辛苦和快乐。这无论是对他们的学习生涯，还是对他们的整个人生，都具有重要的意义。笔者相信随着校园农田项目的继续推进，教师们会进行越来越多的学科知识融合，展开越来越深入的思考和研究，在探索的道路上不断前进。

【参考文献】

［1］韩亚林.语文项目化学习：内涵、意义及策略［J］.中学语文，2022（5）：71-74.

［2］陈佳，缑晶毅，赵祺，等.梭梭根际根瘤菌对紫花苜蓿生长及耐盐性的影响［J］.南京林业大学学报（自然科学版），2021，45（6）∶99-110.