文章以“探秘菠萝中的化学”为探究主题,通过挖掘富有乡土气息的真实问题情境,发挥学科大概念的统摄作用,系统设计探究活动,引导学生基于真实情境提出问题,设计跨学科解决方案,让学生能够亲身体验学科间的内在关联,培养多角度分析和解决实际问题的能力,同时深化对化学学科本质及科学探究方法的理解,促进学生化学素养的发展。
实践活动以乡土资源为背景,以“神湾菠萝”为研究对象,探究影响菠萝品质的因素,揭示其甜脆可口、闻名遐迩的化学原理,属于化学与生产相结合的设计类实践活动。活动内容承载了水、化肥、营养成分和酸、碱、盐性质等知识,以及基本实验操作等核心能力,能促进学生形成元素观、绿色发展观等化学观念。通过构建“化学学科本质”“化学与可持续发展”等学科大概念,有效培养学生融合多学科知识解决实际问题的能力。同时,以学生熟悉的家乡特产为问题情境,有助于激发学生热爱家乡的情感和主动探究的兴趣,让他们认识个人与社会发展的紧密联系,增强社会责任意识,达成知、情、意、行的统一。 (二)内容结构 乡土资源作为一种丰富且独特的课程资源,贴近学生生活实际,具有很强的直观性和体验性,这种特性使其容易被学生接受和理解。大概念反映化学学科本质,具有高度的抽象性、概括性和统摄性。[3]将乡土资源与跨学科实践活动相结合,选取“化学学科本质”和“化学与可持续发展”这两个学科大概念进行统摄,再将其拆解为凸显学科方法和学科观念的基本概念,即“科学探究”“实验技能”“绿色发展观”和“元素观”。将活动涉及的核心知识与之匹配,从而搭建起“探秘菠萝中的化学”的知识层级,具体如图2所示。 二、实践活动学习目标 本活动的学习目标具体如下。 (1)通过社会实践调查,提升综合实践能力,激发学习兴趣和热爱家乡的情感。 (2)通过系列实验探究,巩固物质的分离、溶液pH的测定、溶液的配制等基本实验操作,提升科学探究能力和实验技能。 (3)通过绘制菠萝知识科普手册等任务,梳理知识结构,内化活动成果,结合菠萝推广活动,体会化学的实用性并培养社会责任感。[4] 三、实践活动任务及教学流程 笔者依据《初中新课标》的相关要求和跨学科实践活动的学习特性,开发乡土教学资源,通过创设“神湾菠萝为什么如此脆甜”这一真实情境,抽提出“化学学科本质”和“化学与可持续发展”学科大概念统摄下的核心知识,确立素养发展目标,将这些内容转化为对应的驱动性问题,设计五个学习活动任务,让学生亲历问题的解决过程,具体教学流程如表1所示。
四、实践活动实施过程及研究成果 [情境导入]神湾菠萝之所以清脆香甜,远近驰名,与当地独特气候、水土和使用的化肥等有着千丝万缕的联系。在神湾菠萝生长过程中到底哪些因素影响着它的品质,本节课将揭开神湾菠萝生长的神秘面纱。 (一)课前任务:揭秘菠萝生长的影响因素 [小组活动]通过网络检索菠萝的相关资料,组织兴趣小组到神湾沙岗自由农场开展社会实践调查活动,结合实地考察,小组讨论并探究影响菠萝品质的因素。 [调查结果展示]兴趣小组通过专家访谈、问卷调查、实地测量、网络检索等方法对沙岗菠萝生长的影响因素进行调查,内容包括菠萝种植的株距、叶长、生长坡度、土壤性质、地理朝向、年均降雨量、农药、化肥、温度、湿度等因素。部分调查结果如表2所示。
[调查结果分析]①株距:菠萝的叶长为40~50cm,株距控制在30~35cm有利于菠萝长成后正常采光,防止过密,影响生长。②土壤性质:沙岗背靠丫髻山,属沙石结构土壤,黏性不高,有利于透水、透气,促进菠萝生长。③地理朝向:沙岗坐东北朝西南,光照时间最长,有利于植物的光合作用,促进糖分的合成。④降雨量:年平均降雨量在1000~1500mm,比较合适菠萝的生长,雨水过多会导致菠萝甜度下降,酸度增加。⑤温度和湿度:菠萝属于热带作物,年平均气温在24~27℃且湿度较高的环境有利于菠萝的生长。