初中化学发展跨学科思维的问题设计探索

　　一、跨学科问题设计的比较

　　通过对比2024年人教版、沪教版、科粤版与鲁教版4个版本教材及3篇文献的案例，梳理了“水质检测及自制净水器”实践活动的关键跨学科任务及对应的跨学科问题（见下页表1）。从表1的7个案例的详略情况来看，案例1、2、4对任务的内容、支持学习任务实施的条件等描述得比较简洁，给教师自主设计留白较多；其他4个案例则表述得更加翔实丰满，便于直接借鉴使用。从问题串、问题链设计的情况来看，案例3、4、5、6、7所设计的驱动问题更多，形成了贯穿活动的问题解决线索，所提出的跨学科问题的数量相对较多。

　　7个案例中相似的关键跨学科任务主要包括：水质的检测、设计与制作净水器、净水效果测试及评价。在水质的检测上，案例1、3、5、6、7围绕水质的评价提出相应的跨学科问题，其中案例1突出了检测指标的确定，案例3、5、6、7将检测指标融入净水效果评估。案例1设问时，对分析指标所使用的跨学科知识予以了提示；案例3则通过阅读材料“生活饮用水卫生标准”做了说明；案例5、6、7把“水质检测”与后续测定使用自制净水器所制得的净化水相结合，进一步强化了水质检测的指标理解及实际检测操作。

　　在设计与制作净水器任务中，7个案例一致地围绕“净水方法的选择、净水装置结构、净水材料的使用”等提出跨学科问题，驱动学生整合技术、工程及多学科知识解决实际问题。在此项任务中，问题解决线、知识逻辑线、素养发展线紧密结合，知识的构建、能力与素养的发展得以融合推进，充分体现了跨学科实践活动的综合育人价值。

　　在净水效果测试及评价任务中，案例2、案例3要求学生通过探究实验探究净水效率或效果，更加突出“提出猜想、设计方案”等探究要素，强化控制变量思想，其他案例则直接通过对照实验得出结论。

　　查阅案例1、2、4所在的新教材发现，教材在编写其他跨学科实践活动时，对项目学习任务也仅作出了框架性的构建，对跨学科问题也只示范了核心问题的设计。学习任务并非浑然一体的大板块，而是以问题链设计为支撑，融合不同学科内容的进阶式任务群[8]。对一线教师而言，寻找适切的学习资源支持及设计跨学科问题链都具有较强的挑战性。

　　二、基于跨学科思维的构成提炼跨学科问题

　　跨学科思维主要体现在“基于问题寻找其他学科知识、组织知识形成跨学科共识、综合学科差异形成跨学科理解、根据跨学科理解解决新问题”[9]。跨学科问题能够驱动学生跨出化学学科，以更开阔的视野审视真实情境中的问题，探索问题的解决，掌握方法与思路，内化为系统的认知模型，逐步形成跨学科思维。以问题作为引领，使得跨学科活动的设计逻辑性更强，对于问题的探索与解决构成了学生跨学科学习的线索[10]。高质量的跨学科问题更能突出化学的学科本位，延伸探索的深度，充分发挥活动的综合育人价值。为促进“凭借感觉或经验设计问题”走向“使用操作性、稳定性更强的策略提炼问题”，尝试立足跨学科思维的构成探寻跨学科问题的设计策略。

　　

　　（一）厘清跨学科的立场，紧扣主题整合其他学科知识

　　在实施跨学科实践活动时应注意把握其化学学科属性，强调以学科知识为逻辑起点进行设计[11]。第一，紧扣活动主题，依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）梳理学科知识。让跨学科实践保有“化学味”，必须依据新课标所规定的课程目标、内容要求、学业要求和学业质量，深入分析与实践主题密切相关的化学知识。以“水质检测及自制净水器”活动主题为例，涉及的化学大概念和核心知识包括：水和溶液的组成及性质、物质分类（说明物质组成与性质）；混合物分离、物质检验、实验方案设计、跨学科实践活动（参与化学实验与实践）；运用化学知识、观念及科学思维解决问题（探索解决问题与应用）。第二，基于主题下的学习任务寻找跨学科知识。该主题显性表达了两项任务，即对水质进行检测与自己动手制作净水器。比如上述的案例1，所要检测的天然水的组成，可以站在化学、生物学及地理等多学科进行分析，涉及物质分类、分子、离子、病毒、细菌、地形地貌等跨学科知识。而制作净水器的任务则包含了技术与工程，净水装置尺寸、净水材料的材质等，净水操作还包含了重力、重力势能、液体流速等物理学科知识。第三，根据教学资源的实际情况对知识整合进行取舍。比如在水质检测时，可根据学校实验室能否配备水质检测笔、电子显微镜、浊度传感器、pH传感器、钙离子传感器等进行取舍；在自制净水器时，则要充分考虑实验室所能供给的装置、净水材料等。

　　（二）深入挖掘知识的联系，立足跨学科共识提炼问题

　　跨学科共识是指在两个学科知识之间建立起联系的桥梁[12]。但跨学科共识源自完成学习任务而整合知识的需求，具有临时性，不能从根本消除学科之间存在的差异与分歧。跨学科实践活动不能把不同学科的知识简单叠加、堆砌在一起，而要深入挖掘不同学科知识之间的关联，锚定跨学科共识，促进学生在问题解决的过程中实现对多学科知识的意义建构与深度理解。

　　比如案例3中提出的跨学科问题“自来水厂净化处理过的水能够直接饮用吗？”就是立足于跨学科共识提炼而来。化学与生物学这两门学科对“自来水不能直接饮用”均持认同的取向，但运用各自学科知识解释时又存在显著的差异。从化学视角来分析，自来水是混合物，含有可溶性和难溶性杂质，可能存在硫化氢、氯仿、溴仿等有害物质；从生物学角度来看，自来水中可能还含有细菌、浮游微生物和藻类等微生物。立足跨学科共识设计的问题还有：案例1的“确定应对该水样中的哪些指标进行检测？”；案例4的“如何收集和储存净化后的水？”；案例5的“污水里有什么？”等。