一、问题的提出 科学知识源于人类的实践活动。人们通过累积感性认识和经验，经过加工、创造和提炼，提取出普遍性、本质性和规律性的元素，构建起知识体系。这些知识体系又指导新的实践，形成了一个“实践—经验—知识—实践”的科学认知逻辑模式[1]。这种科学认知逻辑是一种高度系统化的思维模式，它确立了科学知识构建与演进所遵循的规则和标准，突显了实践在科学认知中的核心作用。故此，基于科学认知逻辑的跨学科实践教学，寻找学科逻辑、认知逻辑与学生个人发展之间的合理且恰当的平衡点，对于指导教学实践和促进学生核心素养的提升具有重要的现实意义。 基于上述分析，本研究以人教版义务教育教科书《化学（上册）》第七单元课题2“化石能源的合理利用”为载体，设计“奥运火炬燃料的变迁”这一主题，探索基于科学认知逻辑的跨学科实践教学。 二、教学主题内容及教学现状分析 本课题的教学内容隶属于“化学与社会·跨学科实践”学习主题[2]。新课标中对本课题提出了相应的学业要求：能列举生活中常见的能源和资源，能从物质的组成及变化视角，分析和讨论资源综合利用，在跨学科实践活动中，能综合运用化学、技术、工程及跨学科知识，秉承可持续发展观，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[3]。 目前，针对“化石能源的合理利用”的教学设计主要集中在化石能源的变迁与合理利用、家用燃料变迁的调查研究[4]等方面。存在两个问题值得关注：（1）学生对于化石能源的利用和化学反应的理解往往停留在理论层面，缺乏实际操作和深入探究的机会。（2）忽略了能源的发展给人类生活带来的影响、科技进步对学科发展的重要作用、能源变革中体现出的社会责任。 九年级的学生已经积累了一些化学基础知识，比如物质的转化、质量守恒原理等，但在对化石能源的合理使用及其对环境的影响方面，认识尚不完整。他们已经具备了基本的实验操作技能，但在跨学科实践方面仍存在空白点。此外，他们正处于科学思维能力快速发展的阶段，能够利用逻辑推理和实验来探究复杂的科学问题，但在面对真实世界问题时，往往缺乏系统性认识。鉴于此，本节课选取奥运火炬燃料为主题，以火炬燃料的历史变迁为主线，充分利用跨学科整合的优势，深入分析不同燃料的分类、特性及其应用，并探讨它们对环境和社会的影响等，全面展示化学与资源、能源、材料、环境、健康以及可持续发展等众多领域之间的相互融合与影响，旨在基于科学认知逻辑，培养学生从资源开发和能源合理利用的视角，建立节约资源、保护环境和可持续发展的观念，同时强化科学精神和社会责任感。 三、教学目标 （1）通过奥运火炬燃料的变迁历程，认识常见的化石能源，认识能源开发的重要性，体会化学与人类可持续发展的关系，形成物质观、能量观、变化观等化学观念。 （2）通过实践活动，深入探讨不同燃料的利弊，掌握设计实验检验燃烧产物的技能，认识不同燃料燃烧对环境的影响，初步形成基于物质组成推测物质变化的科学思维。 （3）通过感受北京两届奥运会的点火仪式，进一步增强民族自豪感和文化自信，提升社会责任感。 四、教学流程 以奥运火炬燃料的变迁为主线，设计教学流程（如图1所示）。 五、课堂实录 [播放视频]2008年北京奥运会主火炬点燃仪式。 [师]主火炬点燃，象征着百年奥运梦的实现。同学们，你们了解奥运火炬的燃料吗？它与人类能源探索紧密相关。让我们跟随奥运，探索火炬燃料的演变。 （一）早期时代 [师]早期时代，人们曾使用了多种物质来作为奥运火炬的燃料，如1936年的柏林奥运会使用金属镁粉作为燃料，1960年的罗马奥运会则是使用了松香。无论是镁还是松香，在奥运的历程上使用时间极短，为何？ [生]讨论分析，提出各种猜想：价格问题、资源问题、污染问题等。 [演示实验]镁条燃烧实验，松香燃烧实验。 [师]同学们在实验中观察到什么现象？ [生1]我观察到两种物质均可以燃烧，镁条燃烧时，发出耀眼的白光；松香燃烧时火焰是黄色的，还有黑烟产生。 [生2]镁条燃烧时还看到了大量的白烟。 [师]试想一下，若你身处在1936年的柏林，你的身边刚好有位奥运火炬手，你的感受是什么？ [生]刺眼又呛鼻，想远离火炬手。 [师]所以，镁和松香这两种物质在奥运历史中只是昙花一现。 （二）化石能源时代 [师]1948年伦敦奥运会，火炬燃料中添加了一种叫作萘的物质，它来源于我们熟知的化石能源——煤。 [查阅资料]煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还有氢、氧、氮、硫等元素。将煤隔绝空气加强热，就能使煤分解成焦炉煤气、粗氨水、焦炭和煤焦油等，这个过程称为煤的干馏。将干馏所得的煤焦油进一步加工提炼即可得到萘。
[播放视频]煤的干馏。 [师]煤的干馏过程发生的是什么变化？ [生]肯定是化学变化，因为生成了煤焦油、煤气等新物质。
