基于跨学科的初中化学教学探析——以探究“土壤酸碱性与植物生长关系”为例

基于跨学科的初中化学教学探析——以探究“土壤酸碱性与植物生长关系”为例

发布时间：2023-05-12T01:52:06.205Z 来源：《中小学教育》2023年第496期作者：罗文波马娜李昕妍

[导读] 跨学科实践活动对于落实学生综合素质的培育有着重要的作用，学科之间有些内容是相通的，初中化学在教学过程中应当与其他学科相结合。

云南省普洱市景谷傣族彝族自治县正兴镇中学666400；

云南师范大学化学化工学院云南昆明650500

摘要：跨学科实践活动对于落实学生综合素质的培育有着重要的作用，学科之间有些内容是相通的，初中化学在教学过程中应当与其他学科相结合。同其他学科的融合教学能够有效地提高学生对于知识的理解程度，同时能够培养学生的学科思维，促进学生的全面发展。本文以“土壤的酸碱性与植物生长关系”这一主题进行教学探索，总结教学实践中的收获与思考，以期为一线教师的跨学科教学提供参考。

关键词：跨学科初中化学教学土壤酸碱性植物生长

《义务教育化学课程标准(2022年版)》(以下简称“义务教育化学课标”)中明确提出“跨学科实践活动所用课时不少于初中化学总课时的10%”。因此，初中化学的跨学科教育是符合新课标理念的，也是符合素质教育思想的。刘晓东认为跨学科实践活动其实就是围绕一样的主题将之前没有直接联系的学科有机融合在一起，各个学科之间可以相互渗透，起到相互补充、说明和促进的作用。跨学科并不是简单的多学科内容的融合，而是真正有意义的整合。一直以来学科分科教学都是我国中学课堂教学的主要形式，学生缺乏跨学科能力培养和锻炼的机会，这对于提升学生问题的综合解决能力有诸多不利。因为真实、复杂的问题常常涉及多学科内容，需要人们综合应用所学相关知识去分析和解决这些问题。研究表明，如果把知识割裂开来，学生经常不能理解各个学科领域是如何联系的；而跨学科学习可以帮助学生在不同学科领域间形成有意义的联系，帮助学生建立高阶思维技能。在教学过程中进行跨学科教育是提高学生整体素养的关键，也是提高学生全面发展能力的重要方法。22版的化学新课标明确规定探究土壤酸碱性对植物生长的影响是初中化学跨学科实践活动之一，而在生物课标中也对土壤的酸碱性和植物的生长有所涉及，因此，基于化学与生物学科进行跨学科教学有重要的理论意义和实践意义。本文以“土壤的酸碱性与植物生长关系”这一主题为例，进行了跨学科教学的实践探索。

一、跨学科视域下初中化学教学的意义

杜惠洁、舒尔茨认为跨学科教学是指以一门学科为中心，并在这门学科中选一个中心主题，运用不同学科的知识，围绕这个中心主题进行加工、设计教学。袁顶国认为主题式教学是指以有机整合思维方式为主导，在教学新概念的基础上，以主题为枢纽，使教学系统中的诸要素相互联系、相互作用，促进学生全面发展的整体型教学。因此，跨学科主题教学是指以一门学科为中心，在该学科中选取一个核心主题，同时有机融合其他学科的知识和方法，通过对核心主题的剖析解决来提高学习者综合解决问题的能力，以发展学生核心素养以及实现学生全面发展的教学活动。现今形势下任何重大的经济、社会和科技问题都是相当复杂的综合性问题，不是仅靠哪一门学科知识就能够完全解决的，进行跨学科教学实践有重要的理论意义和实践意义。

1.跨学科实践教学是促进学生核心素养发展的有效方式。

要以化学为主学科，调动生物、物理、地理、科学、技术、数学等其他学科知识，通过创意设计、动手制作、社会实践、展示交流等一系列的实践活动，解决真实情境中的问题，培养学生的科学思维、科学探究、社会责任等核心素养，落实义务教育课标提出的素养目标，促进学生核心素养的形成与发展。

2.跨学科实践教学活动构建了一种合作学习的氛围。

跨学科实践活动更加注重学生合作意识的培养。这种合作，既有教师与学生、教师与教师之间的合作，更有学生之间的合作。在单独的分科学习中，大多数情况下学生自己能够独立完成学习，很少需要向他人寻求帮助。而跨学科实践的学习并不一样，因为涉及的范围比较广，任务通常是比较困难的。因此，这种情况下靠一个学生独自完成是不可能的，必须采取分工协作的形式来完成任务。通过这些活动，也能让学生体会到合作所带来的感受，收获友情，培养同学们的合作意识。

3.跨学科教学也有利于拓宽教师的知识面，促进教师的专业发展。

在分科教学中，教师往往只关注自己所教授的学科，对学科外的知识很少涉猎，所以知识面往往是比较窄的。实行跨学科实践活动的教学，教师可以对自己本学科外的知识有更多更深刻的理解，扩大教师自己的知识面，也可以促进教师的不断成长和进步，而且能够丰富课程内容，使学生获得多学科的知识，开阔学生的知识与视野。

4.跨学科实践活动教学有利于学生未来的发展。

就我国教育而言，在高中教育实行的是分科教学，追求的是某几门科目单独的优秀。但是上大学以后，进行的一般都是综合类的学习，如物理化学、生物化学、结构化学、综合化学等。因此在新高考的改革下，一线教师或者广大教育工作者更要注重学生们跨学科素养的养成和发展。在高中阶段实行跨学科教学，不仅能克服学科之间相互割裂的弊端，而且符合大学甚至是以后社会上所需要人才的需求。

因此，跨学科学习的切入点和最终目的就是要激发学生的主动学习，不仅要让学生知道，更要让学生喜爱和相信，并且用行动来证明逻辑是科学的内容，但是行动一定是跨学科的，这就是跨学科教学的意义。

二、相关概念概述

1.土壤的化学性质。

土壤的化学性质主要体现在三个方面：首先土壤具备吸收能力。土壤的吸收性能和土壤本身的特点有关，土壤的吸收能力是它为植物提供养分的重要机制，只有土壤能够吸收周围环境中的养分时，才能够给植物提供生长所必需的营养，而且土壤也具备吸收和固定某些物质的能力。其次，土壤中有胶体的存在，土壤中的胶体是指直径在纳米级别的固体颗粒，这部分颗粒是土壤的重要组成部分。而且它具有较高的表面，能同时兼具凝聚的作用，土壤胶体和其他物质共同组成了土壤的保肥性能。同时也提高了土壤对于酸碱物质的缓冲能力，它们可以有效地减轻其他化学物质对土壤酸碱度的改变。最重要的一点是土壤具有酸碱性，土壤酸碱性的强弱通常用酸碱度来衡量。我们都知道，大气层的降水和人工浇灌的水资源都非纯水，它们进入土壤时会潜移默化间改变土壤的酸碱度，而且会与土壤中的可溶性物质形成溶液。这部分溶液是构成土壤酸碱度的重要组成部分，具备酸碱性质的土壤是最活跃的部分，它们不仅影响着土壤的整体情况，也影响着土壤是否能够给植物提供充足的养分。酸碱度的高低，在一定程度上直接决定了土壤的理化性质和生物性质。土壤的酸碱度及其内部的一些盐分含量都会对植物的生长以及稳定发育造成影响，很多地区的土壤酸碱度能够决定一个地区的植物生长情况。

2.土壤的酸碱性的作用。

土壤的酸碱性对土壤的结构和物质形成有着十分重要的意义。除此之外，土壤的酸碱度也会影响土壤中微生物的形成，而微生物是植物生长的关键因素，因此土壤的酸碱度在研究土壤的过程中占据着十分重要的地位。土壤的酸碱度会影响离子的一些活动，让离子的吸收还有沉淀出现一些问题，对于盐离子的传递和溶解有影响，这也是土壤的重要指标之一。云南地区的土壤有着十分明显的特征，酸碱度对于土壤的影响会体现在植物的生长方面，因此对这部分的研究能够进一步提高学生对当地土壤结构和组成的了解，同时也能够让学生对酸碱度这个概念有进一步的了解，有助于提高学生的化学素养和化学能力。

三、土壤酸碱性与植物生长的教学

1.实验方法。

学生分为不同的小组确定探究方案，5人形成一个小组，进行细致的组内分工。经过激烈的讨论和教师的指导，一部分学生用水溶液栽培法进行模拟实验，完成对土壤酸碱度的模拟。其他学生在教师的带领下进行实验。

2.实验过程。

教师带领学生将土壤样品平均分配在不同的表面皿中，并且通过pH试纸以及pH计测定土壤的酸碱度。每份土壤平均分为三个样品，针对每个样品都要进行pH值的测定，最终取平均值作为最终的结果。以溶液代替土壤进行模拟探究的学生，在教师的带领下利用弱酸和弱碱配置符合实际情况的酸碱溶液，同样利用pH试纸或者pH计完成数值的测定。记录所有数值并取平均数，将其汇总在表格中。

环节一：土壤的酸碱性与植物生长的关系。

土壤的酸碱性对植物的生长发育有显著的影响。土壤对于植物的生长而言有极其重要的生态意义，它是植物生长的基础，可以为植物提供必需的营养以及各种微量元素，而且是生态系统中最重要的能量与物质交换场所。由于植物的根茎大多都是在土壤中生长，因此它们之间会有较为频繁的物质交换。而酸碱度便是影响土壤和植物之间物质交换的关键因素之一。土壤作为植物生长最重要的生态因子，我们能够通过调节土壤的各种理化性质，提高植物的生长情况和农作物的产量。对于不同地区而言，土壤的性质会有所差距，不管在哪个地方，土壤都是植物生长和发育的基础。教师可以将这部分知识点同生物学科相结合，用生物教材中有关植物生长的部分帮助学生理解土壤酸碱性对于植物生长的重要性。在义务教育化学和生物课标的内容要求、学业要求、相关建议中都提到了土壤酸碱性、植物的生长(如表1)，可整合分析化学课标中的内容，进行跨学科知识的融合，帮助学生多角度认识土壤的酸碱性和植物生长的关系。针对于土壤酸碱性的强弱会影响植物生长得好坏，因此研究土壤的酸碱性尤为必要。同时在播种植物时，土壤的酸碱度也会作为种子播种的必备条件之一，如果条件不合适，很有可能会让种子坏死。表1. 课标相关分析