邢曉明 董素君 劉小榮

（北京市三帆中學, 北京 100088）

一、教學背景

不同學科的知識目標不盡相同，但是其核心素養(yǎng)的要求具有共通性。因此，文章以關鍵能力和必備品格的素養(yǎng)要求作為教學目標，并針對這些目標，設計調查研究、實驗探究和動手制作等活動，提升學生的核心素養(yǎng)。

教學主題和教學內容的選擇，要基于各個學科的知識和技能，不脫離國家課程。在此基礎上，選擇三個學科的共通概念，該概念具有綜合性且與生活實踐緊密聯(lián)系。水這個概念在三個學科的課標中均有涉及：生物學科要求掌握生物圈水循環(huán)和植物對水循環(huán)的作用，地理學科要求掌握降水、河流、水旱災害、水資源狀況，化學學科要求掌握水資源狀況和水的凈化原理。而這些知識之間具有緊密聯(lián)系，例如，植物涵養(yǎng)水源等作用可以緩解水旱災害，化學學科和地理學科都要求掌握水資源狀況。通過分析，本設計確定將三個學科緊密聯(lián)系在一起的“水旱災害”和“水資源”作為主題教學的核心概念（見圖1）。

圖1 “水與生活”主題核心概念

從學情分析，學生已經(jīng)具備與水相關的單學科概念，如暴雨、洪澇、蒸騰作用等，也掌握了使用地圖等工具和實驗探究的基本技能。但是學生對于如何減輕水旱災害和如何利用水資源缺乏整體的認識，在面臨生活中真實問題時，難以調用系統(tǒng)的知識進行解決。因此，學生需要借助跨學科教學形成更完善的知識體系、提升真實問題的解決能力。

二、教學目標

通過跨學科學習，認識到水既是資源也會帶來災害；通過實踐，了解減輕災害的科學原理和提高水資源利用率的工程技術手段；建構水的知識體系，形成上位概念，建立人水協(xié)調的價值觀念；通過展開調查研究、實驗探究、動手實踐、展示匯報，提升綜合科學思維、科學探究實踐能力；通過針對校園和周邊社區(qū)的調查，發(fā)現(xiàn)問題并思考解決辦法，以此提升公民意識和社會責任感。

三、教學流程

跨學科教學設計和實施的一般思路是：第一，結合核心素養(yǎng)和教學內容，確定教學目標；第二，根據(jù)學情和學生興趣，選擇真實問題和情境；第三，根據(jù)教學內容，提出驅動性問題；第四，根據(jù)教學目標和驅動性問題，設計并開展學生實踐活動（見圖2）。

圖2 教學流程

四、教學內容

1.水與生活——與水相關的災害

生活離不開水，水是我們的生命之源，但是水太多或水太少又給我們的生活帶來災害。教師向學生提問：“你知道哪些與水相關的災害？你經(jīng)歷過哪些洪澇災害？”學生分享討論，進一步提出問題：“從自然環(huán)境的角度分析區(qū)域洪澇多發(fā)的原因?！睂W生思考討論，從地形、氣候、河流等角度分析得出洪澇災害發(fā)生的孕災環(huán)境。教師進一步提出問題：“從北京城區(qū)所處的位置和自然環(huán)境，分析北京是否具備洪澇災害的孕災環(huán)境?！睂W生通過討論分析，得出北京市也易發(fā)洪澇災害的結論。

教師提出問題：“北京除了洪澇，還會有什么與水相關的自然災害呢？”學生分析得出北京市易發(fā)旱災，總結洪澇和旱災是與水相關且屬于與我們生活密切相關的自然災害，從而引出核心問題：第一，如何減輕水旱災害；第二，如何更好的利用水資源。

2.水與生活——如何減輕水旱災害

同學們討論自己關心的、與水旱災害相關的問題，聚焦大家最關心的兩個問題進行實地調查研究。

學生活動1：調查校園中可能存在的安全隱患。學生繪制校園平面圖，設計調查路線，展開實地調查，觀察校園中存在的積水區(qū)域、裸露的電線等安全隱患并設計圖例，將其位置標注在校園平面圖中，完成校園安全隱患分布圖（見圖3）。

圖3 學生作品：校園安全隱患分布圖（左）和校園排水口分布圖（右）

學生活動2：調查校園的排水能力。學生觀察校園中主要的排水口類型及分布，設計圖例并在校園平面圖中標注排水口的類型、大小及位置，計算校園排水能力，劃定易積水區(qū)域并設計逃生路線，完成校園排水口分布圖及排水能力調研報告。

通過以上兩個實地調查活動，學生理解了洪澇對于校園生活的危害，分析了校園的排水能力，并為減輕危害提出可行性建議。

教師總結：“水旱災害的發(fā)生主要是由于降水的時空分布不均，以及受災區(qū)域的蓄水和保水能力不足導致的，怎么解決呢？”學生設計實驗方案（見圖4），研究植物在緩解水旱災害方面的作用。

圖4 學生作品：實驗設計方案

學生活動3：綠色植物對涵養(yǎng)水源的作用的實驗探究。學生設計探究實驗，選取校園中幾種植物的葉片浸泡于水中，比較一段時間內葉片增加的重量，并比較不同植物的根系在澆水后一段時間內增加的重量。實驗結果表明，綠色植物無論是地上部分還是地下部分的器官，均具有一定的蓄水能力。于是學生得出結論，綠色植物具有涵養(yǎng)水源的作用。

學生活動4：綠色植物對保持水土的作用的實驗探究。學生用一側打孔的托盤，分別裝土壤、種植單一植被的土壤、種植多樣化植被的土壤，模擬不同植被覆蓋情況的山區(qū)，多次用水沖刷后，比較水土流失的情況。實驗后得出結論，綠色植物對保持水土具有重要作用，在易發(fā)泥石流的地方應保護植被、種植多樣化植被，可以減輕洪澇帶來的次生災害影響。

學生活動5：綠色植物的蒸騰作用實驗探究。學生選取校園中不同類型的枝條，將其放置于盛有等體積水的量筒中，比較24小時內量筒中散失的水分體積。學生發(fā)現(xiàn)，植物具有較強的蒸騰作用，其中葉片較大、葉子較薄、有背毛的葉子蒸騰作用最強。得出結論，植物強大的蒸騰作用能夠調節(jié)局部氣候，應該根據(jù)不同需求種植不同的植被。

通過以三個實驗探究，學生了解了植物對水有很重要的調節(jié)作用，對于減輕降水分布不均帶來的影響有重要貢獻。

教師展示北京市的水資源總量、用水量以及年人均水資源量，學生分析數(shù)據(jù)得出北京是一個極度缺水的城市，拋出驅動性問題：如何更好地利用水，緩解北京的缺水問題？

3.水與生活——如何更好地利用水資源

學生提出解決方案“南水北調和節(jié)約用水”，其中在生活中可以做到的就是節(jié)約用水。展示某同學一家三口的年水費單照片，其一年大約有200立方米的水排放到了污水系統(tǒng)里，這些污水經(jīng)過凈化后可以緩解缺水問題。教師講解水的凈化原理：過濾、吸附、殺菌消毒等。學生依據(jù)凈水原理自制簡易凈水器。

學生活動6：自制簡易凈水器。學生選取塑料瓶、石子、活性炭等材料，進行了簡易凈水器的制作（見圖5）。

圖5 學生作品：簡易凈水器

學生活動7：調查凈水原理在生活中的應用。學生查閱資料，調查并匯報凈水原理在污水處理、自來水廠凈水、戶外便攜式凈水器中的應用。

通過以上兩個實踐活動，學生得出結論：水的凈化可以提高水資源利用率，緩解缺水問題；水的凈化原理雖然簡單，但在生活中有很大的應用價值。

4.水與生活——人水和諧相處

學生活動8：規(guī)劃人水和諧的理想城市。學生根據(jù)前期的研究學習對城市的建設建言獻策，利用繪制海報和制作沙盤的形式設計了“人-水和諧的理想城市”（見圖6）。

圖6 學生作品：“人水和諧的理想城市”海報（左）和沙盤（右）

五、教學創(chuàng)新與反思

本次跨學科教學以核心素養(yǎng)為目標，提升學生綜合能力和社會責任感。區(qū)別于以往的單學科教學，跨學科教學以關鍵能力和必備品格的素養(yǎng)要求作為教學目標，并針對這些目標，設計了調查研究、實驗探究和動手制作等活動，提升了學生的核心素養(yǎng)。在教學內容或教學主題的選擇上，本次跨學科教學基于三個學科的知識和技能，選擇了三個學科的共通概念，最終使學生形成了上位概念：“水是人類的重要資源，但有時也會帶來災害。我們可以借助科學原理，運用工程技術手段，減輕或避免災害，提高水資源的利用率?！?/p>

本次跨學科教學以解決問題為導向，培養(yǎng)跨學科的觀念和問題解決能力?？鐚W科教學將知識與實際生活相聯(lián)系，以解決具體的實際問題為導向：“如何緩解水旱災害？”“如何更好的利用水資源？”“你心目中‘人水和諧’的理想城市是怎樣的？”。針對第一個問題，學生提出假設、設計調查或實驗方案并得出結論，完成“校園排水口和安全隱患的調查研究”“植物在減輕水旱災害中的作用的探究”等實地調研和實驗探究活動。針對第二個問題，學生學習新知、課上動手實驗、課后動手制作、實地調查以及查閱文獻，完成了“利用身邊的材料自制簡易凈水器”和“調查凈水原理的應用”等活動。針對第三個問題，學生運用所學知識和原理，利用沙盤和圖畫設計了心目中“人水和諧”的理想城市，將內化的知識外顯輸出，實現(xiàn)了學以致用，將課內知識與實際生活聯(lián)系了起來，意識到所學知識是有用的，是解決生活實際問題的工具。在解決問題的過程中，學生充分地感受到個人價值，提升了學生的社會責任感。