鄧中亞 楊春月 馬 超

(1.合肥市第六中學 安徽合肥 230061)(2.合肥市第四十五中學橡樹灣校區(qū) 安徽合肥 230041)

一、問題的提出

《普通高中化學課程標準(2017年版)》提出了化學學科核心素養(yǎng)，強調(diào)以學科大概念為核心，通過主題式、結構式和情境式的大單元教學的引領，促進教學內(nèi)容的進一步整合優(yōu)化，推進學科核心素養(yǎng)的落實。如何開展以“素養(yǎng)為本”的大單元教學，促進學生的深度學習成為一線教師亟待解決的問題。

大單元教學的構建離不開真實問題情境的創(chuàng)設，將學科知識與生活情境、社會情境、學術情境等有機結合至關重要，而這些真實問題情境往往又比較復雜，在實際問題的解決過程中，不同學科的交叉、滲透不可避免。因此，研究如何進行科學合理的設計，在解決問題的過程中將不同學科進行合理有效的融合，促進學生從不同的學科視角更加全面地認知、理解、解決問題勢在必行。

二、概念界定

學科融合不是各學科的簡單點綴，更不是胡亂堆砌的“大鍋飯”，而是在一個大情境下，以一門學科為主導，有主次、有目的地整合其他相關的學科資源，從而更加全面地認知事物、解決問題，在探究中滲透學科核心素養(yǎng)，在實踐中體現(xiàn)學科價值。

深度學習是相對于淺層學習提出的。淺層學習是指學生對陳述性知識不加思考地機械記憶；而深度學習是更加注重理解的學習，強調(diào)學習者自身的主動性、批判性和創(chuàng)造性，以信息整合、知識建構為主干，側重真實問題的解決。

深度學習和學科融合都離不開真實情境，也都強調(diào)各類信息或者資源的整合、理解和運用，以真實問題的解決為目的，促進學科知識與生活、社會等的有機聯(lián)系，這也正是新課程的核心理念。

三、學科融合的具體實踐與思考

下面筆者結合促進學生深度學習的《氮及其化合物》單元活動設計與實施過程，談談學科融合在一線教學中的具體實踐與思考。

(一)教學現(xiàn)狀

課題核心知識來源于人教版必修第二冊第五章第二節(jié)《氮及其化合物》，主要涉及含氮物質(zhì)(氮氣、氨氣、銨鹽和硝酸等)的性質(zhì)、制備、轉(zhuǎn)化等知識。

學生已學習了氯、硫及其化合物，具備基于“化合價”和“物質(zhì)類別”的視角來認知元素化合物的基礎和一定的實驗探究能力。但大部分學生認為元素化合物模塊知識點零散、記憶負擔重，難以實現(xiàn)前后聯(lián)系，經(jīng)常是學了后面的忘了前面的，顧此失彼，且很難做到遷移與應用。

教師對元素化合物的知識體系很熟悉，但思維有些固化，很難跳脫以知識講授為核心的教學方式。教學中與生活、社會情境聯(lián)系不是很緊密，重結構到性質(zhì)的教學，輕性質(zhì)到用途的拓展。

(二)教學設計

基于以上教學現(xiàn)狀，我們著重于“氮肥的生產(chǎn)、使用和保存”這一真實情境的充分挖掘，嘗試在有關“氮肥”的一系列探討活動中，構建氮及其化合物的知識體系，培養(yǎng)學生在復雜情境下解決分析問題的能力，嘗試多學科融合的大單元教學，探索元素化合物教學的新模式和深度學習的有效途徑。

1.單元教學整體規(guī)劃

本單元的教學整體規(guī)劃如下：

2.學科融合的具體實踐

在第一課時教學中，以“銨態(tài)氮肥的制備”為核心任務。先從生物學科的視角出發(fā)，提出問題：豆科植物為什么長勢相對較好？植物葉片顏色的差異是由什么引起的？由此引出根瘤菌的介紹：根瘤菌和豆科植物實際上是共生關系，根瘤菌可以從豆科植物根部獲取自身繁殖所需要的養(yǎng)分，同時可以吸收大氣中的游離態(tài)的N2并轉(zhuǎn)化為氮肥供給植物吸收。這就是生物固氮的過程。大豆和根瘤菌的共生體系每年固氮約為1.64×107t，除了被植物吸收，還有一部分有機氮分散到土壤中，加之植物死后，根瘤菌也會脫落分解落入土壤中，因此，種植過豆類植物的土壤，肥力也會有所提高。

通過根瘤菌的介紹，學生能更加全面地認知生物固氮，同時進一步理解氮元素在植物生長過程中的重要性，思考其他非豆科植物氮肥的來源，對比展開自然固氮(雷雨發(fā)莊稼)和人工固氮(合成氨工業(yè))的學習。

在“氮肥”的制備環(huán)節(jié)，以化學史為切入點，從化學和生物多學科視角探討早期我國以氨水作為化肥的弊端，進而過渡到銨態(tài)氮肥的合成設計。如從化學學科視角，通過分析氨水的不穩(wěn)定性，引出不易保存問題；從生物學科視角，理解空氣中一定的氨濃度可以促進植物葉片中含氮量和蛋白質(zhì)含量的提高，但是氨濃度過大會對植物的葉片造成損害，甚至導致葉肉組織壞死、葉綠素解體等。通過氨氣濃度對農(nóng)作物影響的討論，培養(yǎng)學生的思辨能力，同時為解決后續(xù)課時的施肥問題埋下伏筆。

在“小小化學家”這一環(huán)節(jié)中，先通過課堂的理論推理，設計由氨氣制備氮肥的合成路線，再對比實際工業(yè)生產(chǎn)氮肥的真實情境，在不斷優(yōu)化方案的過程中，梳理建構含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關系，培養(yǎng)學生知識遷移應用的能力，體現(xiàn)化學學科價值，真正使化學學科素養(yǎng)培養(yǎng)落到實處。

以下是第一課時的具體教學流程：

在第二課時的教學中，以“銨態(tài)氮肥的保存和使用”為核心問題情境。先以銨態(tài)氮肥的發(fā)展史為切入點，了解氮肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性，增強學生的社會責任感。緊接著融合化學、生物、地理等學科知識展開銨態(tài)氮肥的保存和使用方法的探究。

先從真實的銨態(tài)氮肥的包裝袋出發(fā)構建情境，討論分析袋子上印有的防潮、避光的標識和不宜與堿性的肥料混合使用的注意事項，以此引出對銨鹽的性質(zhì)的猜想與探討。展開一系列化學實驗探究活動，促進學生對銨鹽性質(zhì)的深度理解，總結梳理出銨態(tài)氮肥的保存條件，如通風、密封干燥、陰涼處、避免與堿性物質(zhì)接觸等，為后續(xù)探討如何正確施銨態(tài)氮肥做好知識鋪墊。

然后以真實施肥情境為核心、問題為驅(qū)動，探討銨態(tài)氮肥的使用，如：一天的什么時間段施肥效果比較好？銨態(tài)氮肥一般用于水田還是旱地？長期大量施用單一的化肥(特別是硫酸銨)會造成土壤肥效降低甚至板結的原因是什么？大量施用氯化銨肥料可導致土壤pH下降甚至趨于酸化的原因是什么？在一系列真實問題的解決過程中，學生體會學科知識在生活、生產(chǎn)中的遷移運用，促進學科知識體系的結構化，真正實現(xiàn)深度理解、深度學習，體現(xiàn)學科價值，落實學科素養(yǎng)培養(yǎng)。

具體如在長期大量施用單一的化肥(特別是硫酸銨)會造成土壤肥效降低甚至板結的原因探究中，先介紹土壤團粒結構：帶負電的土壤膠粒及腐殖質(zhì)通過陽離子(如Ca2+)鍵橋形式將土壤微粒連接成大顆粒。土壤的團粒結構是土壤肥力的一個重要保障。進而引導學生從化學和生物兩個角度思考，總結硫酸鈣的生成和腐殖質(zhì)被過多消耗造成土壤肥效降低乃至土壤板結，為后續(xù)探討如何科學施肥做好鋪墊。

最后結合地理學科的知識，探討我國不同地域、不同天氣、不同土壤條件等因素下氮肥的選擇，進而對比不同肥料的特點，使學生對科學施肥有一個更加全面的認知。

以下是第二課時的具體教學流程：

在第三課時的教學中，先以“氮肥的過量使用對環(huán)境的影響”為切入點，如前文提到的空氣中氨氣濃度過大的危害和土壤板結、酸化問題，“燒苗”現(xiàn)象和水體氮污染等，進而引出自然界中的氮循環(huán)。據(jù)統(tǒng)計，全球每年通過人類活動新增的“活性”氮量約為165 Tg，大約是自然生態(tài)系統(tǒng)生物固氮量(每年約為90 Tg氮)的2倍，導致全球氮循環(huán)嚴重失衡。

最后遷移應用，嘗試利用所學知識解決一些實際問題，比如如何處理水體氮污染等，探討修復和維持氮循環(huán)良性運轉(zhuǎn)的科學方法，激發(fā)學生的社會責任感，培養(yǎng)學生正確的學科價值觀。驚喜的是，學生不僅能夠結合價類二維圖，提出添加次氯酸鈉等氧化劑將銨根離子轉(zhuǎn)化為氮氣的方案，還提出了添加反硝化細菌將硝酸根離子轉(zhuǎn)化為氮氣的設想。可見，在解決問題的過程中，學生已經(jīng)形成學科融合的思想。

(三)教學反思

筆者在進行此次大單元設計之初，對于“氮肥的制備、保存和使用”的了解只是化學視角的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化，在不斷尋找真實問題情境、探討解決方案的過程中，發(fā)現(xiàn)僅僅依靠化學學科的知識遠遠不夠。

從最終的教學實施效果來看，學科融合有助于學生對問題的整體認知、理解和解決。當然不能為了融合而將不同學科知識進行堆砌，具體設計時要注重學科間的內(nèi)在關聯(lián)，不能沒有主次之分，要緊緊圍繞真實問題的解決，不能被知識點拖著走。只有將學科知識當作工具，才能引導學生利用知識解決問題，進而體現(xiàn)出學科知識的核心價值，促進學生的深度學習。

沒有一門學科是孤立存在的，也沒有一個真實問題是單一知識能解決的。學科融合恰如一座橋梁，使得各個學科間有效交織、相互滲透，在拓寬學生視野的同時，讓學生能更加深刻地認知事物和問題的全貌與本質(zhì)。正如在“氮肥的生產(chǎn)、保存和使用”這一大情境中，雖以化學知識為主導，但在生物固氮、土壤酸化、科學施肥等實際問題的探討中，生物和地理知識的融入，讓學生對氮肥、植物和環(huán)境有了更加深入的理解。

隨著新課程改革的不斷深入，大單元、大情境、大概念教學的不斷推進，學科間的界限將會變得逐漸模糊。如何合理有效地進行學科融合，將是教者后續(xù)不斷探討的問題。