化学跨学科实践：价值追求与实践探索

摘 要：从“高”“深”“大”“做”4个层面阐释开展化学跨学科实践活动的价值追求。立足这一价值追求，尝试融合中国古代传统文化和语文、地理、物理、生物学等相关课程内容，设计“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践活动。具体实践路径包括：跨学科实践主题的选取，要注重高位价值引领；跨学科实践目标的确立，要指向深度学习；跨学科实践框架的构建，要对标大概念；跨学科实践流程的组织，要强调“做中学”。

关键词：初中化学；跨学科实践；海洋资源的综合利用与制盐

《义务教育课程方案（2022年版）》（以下简称“新课程方案”）和2022年版义务教育各学科课程标准中，从不同的视角表述了“跨学科实践”的实施要求、教学建议和评价建议等。比如，《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）就设置了“化学与社会·跨学科实践”学习主题，明确提出了内容要求、学业要求、教学提示等内容。^［1］本文在阐述化学跨学科实践价值追求的基础上，分享一例融入中华优秀传统文化的实践探索。

一、化学跨学科实践的价值追求

尽管研究者从不同的视角和侧重点出发，赋予跨学科实践以不同的内涵，同时也达成了一定的共识：跨学科实践是对“自主、合作、探究”的迭代升级，源于学科实践的复杂性和不同学科的互涉性，表现为本学科的破壁和视域的延伸。学科立场是跨学科实践得以开展的前提。因此，化学跨学科实践要聚焦化学学科核心素养目标，遵循化学的学科逻辑，在“高”“大”“深”“做”上求突破，以赋能学习向深度、思维向高阶发展，逼近化学学科的内核与本质，保证化学跨学科实践的信度、效度、深度和精度，实现学有目的、学有过程和学有质量。

“高”，即主题选取要高位引领。我们应该基于化学学科内的知识结构化重组“跨出去”，突破学科界限，以任务、问题或项目为牵引，实现不同学科知识和方法的碰撞、交流、转换与融通，创造新的内容序列和活动体系；再“跨回来”，形成综合性的跨学科知识图谱，通过理性思辨展现出的逻辑、有序和意义，指向跨学科的高观点与高阶思维。

“深”，即指向深度学习。我们应该深度理解化学学科核心概念、原理、思维方法等，关注不同学科学习内容融合、学习方式重构、学习形态再造，助力学生达成思维进阶、问题解决与经验的反思、运用与再造，实现融结构化知识理解、复杂跨学科实践问题解决、高阶思维目标达成与化学学科本质的深度理解为一体的深度学习。

“大”，即对标大概念。我们应该注重学科精神、学科方法、学科行动的挖掘、植入与培养，引导学生在真实问题解决中深度理解、建构、解决与主题有关的大概念、大主题、大单元和大任务等，实现向“大学科”的转身。

“做”，即强调“做中学”。通过丰富实践资源，强化实践环节，创新实践方法，突出学生在实践中自主建构、动手操作和实践探究，培养学生在真实情境、真实生活中做事与亲历解决真实性学科问题或现实任务，形成真实学习产品的过程，即“做中学”；强调学生理解化学学科知识背后的意义，关注不同学科知识的迁移，丰富学生的情感体验、方法体验与过程体验，即“用中学”；强调解决化学学科问题的视角创新、方法创新、结果创新、思维的优化更新，最终形成整合性的实践成果和化学学科知识、概念的深度理解，实现跨界思维与知识结构的优化更新，形成普遍而具有特质的新经验与新方法，即“创中学”。

由此，我们可以得到开展化学跨学科实践的一条清晰的路径：首先，解读课程标准和教材，依据跨学科实践的深度与广度以及学生的现有水平与可达成度，兼顾学科知识逻辑，贴近学科思想本质，明确跨学科实践活动主题；然后，对标大概念，厘清大概念统摄下的概念框架；接着，指向深度学习，构建跨学科实践活动素养目标；最后，精选合适的内容载体，设置真实情境，规划学习任务和活动形式，衍生出具有一定挑战性的学习活动和进阶问题链、任务群，创设适切的学习路径，让学生在完成与主题相关的任务（问题）过程中达成学习目标。

二、化学跨学科实践的实践探索

本文以“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践为例，分享具体探索过程。“海洋资源的综合利用与制盐”属于化学与资源、健康领域的产品制作类实践活动，承载学生必做实验“粗盐中难溶性杂质的去除”和“一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制”，通过实践活动，帮助学生认识溶液的组成、溶解、分离方法，构建应用物质性质实现物质分离的思路方法，体会合理利用海洋资源的重要意义，深化可持续发展观念。

（一）跨学科实践主题的选取：注重高位价值引领

遴选有明确价值导向的实践主题是设计跨学科实践活动的起点和决定实施过程成败的关键。依循前文所述的“高位”价值追求，我们可以立足课程方案和课程标准，紧扣课程目标、学业质量、内容要求，来遴选实践主题。

新课程方案指出：“注重真实情境的创设，增强学生认识真实世界、解决真实问题的能力。”^［2］笔者认为，跨学科实践的关键在于学生能在真实情境中亲历真实问题的解决并形成真实学习产品的过程。物理、生物学与化学的关联点在于设计制作、工程技术和直观模型，体现了工程和技术取向的跨学科实践特征。从国家发展、社会可持续发展及个人生活需求等多角度思考，设计“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践活动。从化学学科出发，整合“物质分类”“溶液”“海水淡化”“物质的检验、分离与提纯”“酸、碱、盐”“粗盐中难溶性杂质的去除”等核心知识，从物质的组成及变化视角，通过设计海水淡化与制盐的“联产”工艺，使学生形成“联产”思维，凸显资源综合应用的重要性。在此过程中，培养“元素观”“变化观”等重要化学观念，发展“系统与模型”“稳定与变化”等跨学科大概念，搭建“应用物质性质实现物质分离和转化”的思维框架，初步形成海水制盐、淡化的一般程序与方法，建构理论模型。

新课标从内容要求、学业要求、教学提示等方面，对“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践提出了明确要求。内容要求包括：（1）初步学习使用过滤、蒸发的方法对混合物进行分离等基本的化学实验技能：（2）学生必做实验及实践活动：“粗盐中难溶性杂质的去除”。学业要求包括：设计粗盐提纯、水的净化等物质分离的方案；对水体保护、资源回收等社会性科学议题展开讨论等。教学提示包括：水的净化方法、海水制盐和海水淡化；海盐、岩盐、湖盐和井盐，我国古代文献中对制盐方法的描述。

结合新课标中“情境素材建议”我国古代文献中对制盐方法的描述，选取古字“鹽”和“卓筒井”制盐法为素材，融合语文、地理、物理、生物学等相关课程内容，设计“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践活动（如图1所示）。地理方面：蜀地埋藏了盆地海水，海水在地下逐渐变成了岩盐；海洋资源的分布与人类活动的相互联系；海洋动力资源包括潮汐能、潮流能、生物能等。物理方面：天车搭建和牛车使用渗透了定滑轮和动滑轮的知识，汲卤利用了重力和浮力的知识。生物学方面：海洋资源对生命元素循环、食盐对人体健康的重要性等。

（二）跨学科实践目标的确立：指向深度学习

化学跨学科实践活动应聚焦化学学科核心素养，促使学生的素养在情境中激活，在问题中驱动，在活动中创生，在实践中提升，实现深度学习。“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践活动，尝试融入中华优秀传统文化和个人经验结构，运用多学科知识创造性地解决劣构问题和复杂性任务，指向学生跨学科素养的生成。确定的活动目标如下：

1. 以古字“鹽”和“卓筒井”制盐法为情境，了解古代盐文化，领略中华优秀传统文化的魅力，体现民族精神，坚定文化自信；将中华优秀传统文化内涵与现代技术、当代现实相结合，感受中华优秀传统文化的核心价值与本源精神，培养合理开发利用自然资源、保护环境等社会责任意识，感悟化学对社会发展的重大贡献。

2. 结合“卓筒井”制盐法流程、海水淡化和粗盐精制过程，多角度构建溶液结构化的认知框架；会用过滤、蒸发等物理方法和化学方法对混合物进行分离、提纯，认识物质的检验、分离、提纯等基础实验方法和基本技能，形成物质分离、提纯的一般思路和方法，构建基本思维模型。

3. 通过设计海洋资源的综合利用方案及其可行性分析，会从物质的组成及变化视角分析资源的综合利用问题，形成“元素观”“变化观”及“联产”思维，归纳资源综合利用的思维模型，强化化学与可持续发展观念。

（三）跨学科实践框架的构建：对标大概念

崔允漷教授指出：大概念指向学习内容的本质特征，是学科学习的核心。^［3］化学跨学科实践活动设计应系统思考化学学科大概念构建与学生跨学科素养形成的关系，把握好大概念与所跨学科概念之间的关系，强化学科内容的结构化程度，统摄化学学科思维方法、凝练环保与健康的科学态度和责任，以增进化学学科理解。

“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践活动，运用不同学科知识、思维、方法和视角整体组织课程内容，探究为什么及如何综合利用海洋资源，引导学生在跨学科知识学习、思维发展和能力提升过程中，深度构建“应用物质性质差异实现分离和转化”“应用物质性质和化学反应实现海洋资源的综合利用”次级大概念，继续向上跃迁，引领学生发展化学观念，体现化学科学本质，对标“化学与可持续发展”的大概念（如图2所示）。

（四）跨学科实践流程的组织：强调“做中学”

化学跨学科实践，强调从化学学科出发，以跨学科知识为载体，以跨学科问题任务为引领，依托实践活动引导学生经历丰富的文化体验、认知体验、思维体验与意义体验，形成运用化学知识解决真实情境中问题的实践能力和创新能力。融入中华优秀传统文化的跨学科实践活动，既让学生感受到古人的聪明智慧，又让学生体会到现代仪器和现代科技的优势，体会溶液从古至今的应用价值，还能让学生在多元文化的背景下理解化学知识的价值和意义，加深对多重价值涉入的化学学科本质的认识，发展跨学科理解和跨学科素养。

“海洋资源的综合利用与制盐”跨学科实践活动包括4个环节，具体的情境创设、任务驱动、学生活动、素养体现如图3所示。

1. 了解古代盐文化

古代制盐技术从煮（煎）盐发展到晒盐和近代制盐工业，蕴藏着古代劳动人民的智慧，《天工开物》对海盐、池盐、井盐等制盐方法进行了系统化描述。古字“鹽”为会意字，由“臣、人、卤、皿”组成，“臣”指官吏，“人”指劳动人民，“卤”指盐卤水，“皿”指制盐的器皿，类似蒸发皿。这既体现了古字包含的信息的丰富，能够让学生了解“天生曰卤，人生曰盐”的道理，又体现了古代制盐是劳动人民在国家严厉监管下进行的，私盐生产是不被允许的。

2. 认识“卓筒井”制盐法

教师出示资料：四川地区的人们开凿了被称为“手工制盐的活化石”和中国古代第五大发明的“卓筒井”，即用椎架子套铁质圜刃钻头，以冲击式方法向地下深处开凿的并以大楠竹做套管的盐井。苏轼的《蜀盐说》记载了“筒井”，其过程分为：钻井、汲卤、滤卤、晒卤、煎卤（见下页图4）。卤水在高温下经过再次过滤，以及豆浆和“花水”等辅助剂的作用，最终形成洁白而晶莹的盐颗粒。

纵观“卓筒井”制盐法的流程，除“点豆浆”外，都是利用物理方法除杂，缺乏化学方法的介入，导致产出的粗盐品质高低不一，

且因产地和生产工艺不同，所含杂质的种类和量也不尽相同。20世纪20年代，对川井盐化验发现盐质相差很大，有的甚至还含有钡离子。^［4］富荣盐场生产的优质花盐成分含量为：氯化钠94.72%，水分1.08%，夹杂物3.60%。大宁盐场生产的炭花盐成分含量为：氯化钠48.82%，水分8.70%，夹杂物42.48%。^［5］