STEM视域下初中化学跨学科实践活动的项目化设计与实践——以“走近污水处理厂”为例.pdf
《STEM视域下初中化学跨学科实践活动的项目化设计与实践——以“走近污水处理厂”为例.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《STEM视域下初中化学跨学科实践活动的项目化设计与实践——以“走近污水处理厂”为例.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、40化学教学STEM视域下初中化学跨学科实践活动的项目化设计与实践以“走近污水处理厂”为例田沛瑶,丘月婷?,柏龚,范艳花1*(1.河南大学化学化工学院,河南开封475004;2.河南大学教育学部,河南开封475004)摘要:项目将人教版九年级化学第四单元“自然界的水”的相关内容和课标中的跨学科实践活动“水质检测及自制净水器”相结合。通过项目的实施,促进学生真实情境下的核心概念理解;培养学生运用跨学科知识解决复杂问题的科学思维;活动设计强调技术的应用和工程设计元素的融入,突出化学学科中“科-工”整合的有效途径,实现学科统整,为发展学生的核心素养作铺垫。关键词:STEM教育;跨学科实践活动;初中化
2、学;污水处理厂文章编号:10 0 5-6 6 2 9(2 0 2 3)0 6-0 0 40-0 7中图分类号:C633.8文献标识码:B义务教育化学课程标准(2 0 2 2 年版)(以下简称“课标”)明确指出设立跨学科实践活动,加强学科间联系,带动课程综合化实施。如何设计和开展跨学科实践活动已成为备受关注的主题。STEM是融合科学、技术、工程和数学四门学科的一个有机整体,它强调基于活动和项目,把学生置身于真实情境中,以问题驱动培养其知识应用能力和动手实践能力2 。这与提倡以探究性问题刺激学生掌握各类技能的项目化学习有异曲同工之处,且和课标倡导的跨学科实践活动不谋而合。因此将STEM教育和项目化
3、学习相结合设计跨学科实践活动,以项目为框架整合STEM内容,可以激发学生对科技理工学科的兴趣,发展学生利用多学科知识解决实际问题的能力,进而培养跨学科复合型人才3基于以上背景,根据人教版九年级化学第四单元“自然界的水”确定“走近污水处理厂”的项目主题,设计广域课程融合模式的STEM项目,试图体现STEM综合解决问题的优势,尤其注重培养学生的“工程思维”能力。该内容与课标规定的跨学科实践活动中的“水质检测及自制净水器”相对应,本项目的设计和实施能为一线教师提供参考。1跨学科实践活动和STEM教育1.1跨学科综合实践活动的内涵、特征和意义关于跨学科实践活动的含义,中小学综合实践活动课程指导纲要4、
4、课程标准等国家文件都对其做出过解释5 。综合各方观点,本研究将跨学科实践活动定义为:以化学学科视角为原点,以核心素养的发展为导向,以任务、议题为设计形式,以跨学科大概念为统领,以课程内容综合性、学生操作实践性和生成性为根本属性的跨学科实践性活动。跨学科实践活动包括跨学科和实践两个组成部分,用实践将不同学科间的知识联系起来,体现其综合性、实践性和生成性的基本特征。在完成学习任务的过程中,学生所遇到的问题往往是复杂、综合的,需要多学科知识的迁移整合才能解决。此外,大部分活动要求学生亲自体悟和操作,共同完成既定任务和产品制作,具有很强的实践性。另外,在教学实施中,教师遵循学生的认知发展规律,关注学生
5、的发展需求,以弹性的预设为前提,引导学生主动进行知识建构,这也体现出其独特的生成性。相对于传统的初中化学教学,跨学科实践活动驱动学生整合知识体系,加速了课程内容体系的重新建*2021年河南省专业学位研究生精品教学案例项目“课程与教学论”(编号:YJS2021AL069)的研究成果。*通讯联系人,Email:。412023年第6 期案例研究聚焦课堂构,是课程综合化发展的路径 。同时,素养为本的化学教学要求洞察学科核心概念,实施学科整合,展开学科实践7 ,这样的课程符合素养导向的课程改革。此外,活动的问题解决过程也促进学生化学观念的形成,培养学生的科学思维,帮助学生掌握科学探究的基本方法,探寻科学
6、本质,树立正确的科学态度与社会责任感8 ,这体现了对于化学课程理念中育人导向的价值关切。总之,无论从加速综合课程发展、推动素养导向的课程变革和体现育人导向的学科价值等各方面来看,跨学科综合实践活动的开展都有重要意义。1.2STEM视域下的跨学科综合实践活动STEM教育是一种以培养学生工程创新素养为目标、以学科整合为基本特征的理念运动,旨在培养学生整合跨学科知识解决现实问题的能力。其核心理念是学科整合和工程教育,因此将STEM教育与跨学科实践活动相结合,有助于将工程与技术等实践要素更好地融人实践活动的问题解决和科学探究过程中,激活学生的跨学科知识,培养学生的科学与技术素养10,1。目前在中学阶段
7、,最适合的STEM整合方式是通过活动或项目将解决某一个项目问题所需要的跨学科知识形成连贯的、有组织的课程结构,帮助学生整合掌握不同学科中的相近知识,提升学生的问题解决能力。因此基于STEM理念设计项目化的跨学科实践活动,可以充分发挥STEM教育的优势,使学生整合跨学科知识与技能,在真实的项目情境中开展科学探究和各类工程实践活动,进而发展学生的核心素养。2STEM视域下初中化学跨学科实践活动项目化设计的基本流程课程教学的四项基本要素为教学目标、教学内容、教学实践和教学评价,这也为跨学科实践活动教什么和怎么教提供了基本的逻辑框架12 。STEM视域下的初中化学跨学科实践活动课程遵循教育教学的基本规
8、律,强调基于真实的项目情境设计教学活动,通过学生之间的合作探究实践,促进学生对跨学科知识的建构和能力、素养的提升。因此可将其活动设计过程分为内容设计、目标设计、方案制定和评价设计四项基本要素(图1)。确定项目内容确定项目目标制定活动方案项目评价设计内容素养导向的驱动性问子项目群学生自评、主题选取组织目标设计题链设计构建小组互评和川教师评价相11结合的发展中华优秀社会科学二跨学科学科性评价跨学科大概念序列化子问题核心知识问题解决双基项目界定迁移应用传统文化议题思维价值=核心概念驱动性问题人物故事文化遗产传统技艺科学技术社会环境事实现象核心概念学科基本观念科学思维创新意识态度与责任=4活动过程评价
9、作品评价综合评价反馈与调整图1项目活动的设计流程跨学科实践活动的项目内容构建包括主题选取和内容组织。课标倡导跨学科主题选取中华优秀传统文化或社会科学议题进行探究实践。对于课程内容的组织,跨学科大概念是连接学科内和学科间知识的桥梁13,因此教师需要基于跨学科大概念整体设计单元教学。明确内容建构之后,就要设计跨学科实践活动的目标。课标要求学习目标以素养为导向,强调学科基本观念、科学思维、探究实践和态度责任4。因此,本研究将目标划分为“双基一跨学科思维一学科价值”三个层次。活动方案的设计包括问题链设计和项目拆解两点。问题设计应具备针对性、挑战性、逻辑性、递进性和应用性等特征15 ,向上反映核心素养总
10、体要求,向下可延伸为具体任务。其次,以项目为主体构建子项目群有助于实践过程的进一步细化,可以让学生更好地42化学教学案例研究聚焦课堂参与到实践中。对于跨学科实践活动的评价,要建立素养为导向的发展性评价。评价内容可以是对学生实践过程的评价;活动表现或成果评价;还可以是捕捉学生学习证据的综合素质档案袋评价。在评价方法上,应针对不同的学习内容制定多种评价量表,用于学生自我诊断、组间评价以及教师评价等。3“走近污水处理厂”目标设计和项目内容3.1育人指向的教学目标根据课标对于跨学科实践活动目标设计体现育人价值的要求(图2)、预设项目参与对象(正在学习或已学习过“自然界的水”的学生)已有的跨学科知识和“
11、双基一跨学科思维一学科价值”的三层目标设计方法,本项目的教学目标如下:(1)通过前期学习和搜集资料,深化吸附、沉淀、蒸馏、过滤等水的净化的常用方法,了解自来水的净化原理;通过计算污水处理程度学会运用数学等多方面知识和技术解决实际问题。(2)根据已有知识自制净水器并体验污水处理工艺设计过程,发展化学观念;通过实验探究和讨论设计出最节省空间、效率更高、更优化的污水处理工艺,体验探究的一般过程,培养知识整合能力、对周围环境的调查能力和布局设计能力等。(3)通过对水污染的了解和对水处理项目的参与,感受化学对改善人类生活和促进社会发展的积极作用,树立珍惜、爱护水资源的意识。水的净化原理化学与环境核心知识
12、自制简易净水器作品制作类综合实践活动化学与资源物质的多样性明确需求和分类(分类观)实际计算结构决定性质,性质发展化学观念走近污水处理厂应用技术与工程方法决定用途(结构观)设计图制作通过化学反应可实现数学实物制作物质转化(转化观)生物跨学科融合化学可持续发展构建学科大概念地理定性与定量图2项目的育人价值3.2项目内容与教学流程“走近污水处理厂”项目与九年级化学上册第四单元“自然界的水”内容互补,由浅人深设计了“地球的水循环”“认识污水”“从水的净化到污水处理”和“污水处理厂的设计”4个子项目。子项目1揭示了污水处理对环境保护的重要作用,主要目的是展示项目背景,激活学生的跨学科知识。在子项目2 中
13、,教师通过多种教学素材帮助学生初步认识污水和水质,为后续的工程技术活动奠定理论基础。子项目3要求学生在小组合作、交流讨论的基础上制作净水器进行净水,体会污水处理与净水的差异,归纳污水处理的工艺流程。子项目4赋予学生污水处理工程师的角色,引导各小组在探究污水处理厂的选址、布局等问题的基础上,设计一个污水处理厂。这部分内容旨在提升学生的方案设计与优化能力、动手实践能力和探究能力,实现工程问题的解决。活动的实施形式包括课内探究(4课时)与课外活动,体现对STEM素养的培养。具体的教学内容与流程见表1。表1教学内容与流程子项目问题线STEM素养课时科学:在情境中发现污(1)地球的水循环地球的水水处理厂
14、的作用。感(2)污水处理的重0.5循环受地理学科与化学学要性科的关联432023年第6 期聚焦课堂案例研究续表子项目问题线STEM素养课时科学:认识污水的来源、水质常用指标,感受到知识来源于生活(1)污水的分类、并应用于生活来源技术:了解水质常用指认识污水(2)水质常用指标0.5标,感受技术对问题解(3)污水处理程度决过程的支持计算数学:认识到解决实际问题时数学的支持作用(1)自制简易净水科学:了解污水处理的器进行净水一般流程从水的净(2)自来水净化与污技术:自制简易净水器化到污水2水处理的区别工程:感受解决污水处处理(3)污水处理的一理问题需要有设计般流程思维科学:了解工厂选址、布置需考虑的
15、因素,体(1)污水处理验解决实际问题需要厂的选址的知识背景布和规模工程:感受工厂建立需0.5(2)工厂的内要考虑的因素,体会解部布置决实际问题时多方面知识的整合运用及其背后的设计思维污水处理厂的设计工程:根据各个环节学习过的内容设计污水(1)村根据已知处理厂,实现知识运信息确定用、设计思维、可行性设计某建筑物判断等综合能力的体0.5的数量验与培养(2)设计污水数学:在情景中计算某处理厂些建筑物的数量时,感受数学对工程实现的支持作用4实施过程4.1创设情境一地球的水循环课前活动 搜集信息,了解地球上的水循环,污水的来源、分类和水质指标等。驱动性问题1 地球中的水循环是怎样的?【学生 回忆相关地理
16、知识,画出水循环示意图(图3)海陆风水蒸气上升,雨会从云端落到最后形成云地面1地表的水汇成河流,最后汇聚到江海海面上的水发生蒸发,生成水蒸气图3地球的水循环【驱动性问题2 随着工业和城市的发展,生活污水量急剧上升,污染程度加重。这时仅靠水循环中的自然净化还可以吗?【小组讨论、交流 完善新的水循环示意图(图4),总结污水处理在地球水循环中的作用,明确污水处理的重要性。水蒸气上雨会从云端落到地面海陆风升,最后形成云个一雨水被水坝所收集再排放到河流,保持水道的清洁海洋废水在污水处理厂统一收集并处理经过水厂处理,再输送至百姓家庭中图4经过污水处理后的水循环4.2初步感知认识污水驱动性问题1 污水是如何
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- STEM 视域 初中化学 跨学科 实践 活动 项目 设计 走近 污水处理
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。