跨学科主题学习指导案例物理学科案例9 保护水资源从我做起

案例9保护水资源，从我做起跨学科主题学习课程规划表课题名称保护水资源，从我做起年级八年级涉及学科物理：物质的基本状态和变化，自然界的水循环现象，能量的相互转化，空气污染与水污染等。化学：水的组成，水污染原因、成分及测定，水的净化方式(吸附、沉降、过滤和蒸馏等)。生物学：植物与微生物对水中的有害物质吸收和吸附，污染水源的微生物，水体生态系统的保护。地理：水资源的空间分布、时间分布、成云至雨等，陆地、海洋、土地和大气之间相互联系、相互制约的关系。道德与法治：人与自然和谐共生，走绿色发展之路、保护环境、节约资源的基本国策等。意义价值水是生命之源，是地球的“血脉”，也如空气一般是所有生命生存不可或缺的资源。但是水又往往被人忽视，因为它太平常，太廉价，太普通，以至于很多人对它毫无珍惜之意，甚至肆意挥霍。“莫让眼泪成为地球上的最后一滴水”是对水资源保护的呐喊，也是人类对水认知的觉醒。我国是淡水资源整体匮乏的国家，从科学的视角来认知水资源、保护水资源、节约水资源，是每个公民应尽的社会义务和基本职责。本跨学科实践活动，以“物质”主题中的“物质的形态和变化”内容为基础，以“自然界中的水循环现象”内容为主线，建构起较为完整的物质的形态和变化的知识体系，在促进学生物理观念、科学思维、科学探究等素养发展的同时，通过对“了解我国和当地的水资源状况”“节约用水和保护环境”内容的拓展，开展“保护水资源，从我做起”的主题活动。本活动融合了物理、化学、生物学、地理、道德与法治等学科相关知识，综合分析水循环过程、水资源与地理的关系，从化学、生物学视角研究水资源的污染与净化，从道德与法治视角认识人与自然和谐共生，保护环境、节约资源的基本国策，培养学生跨学科综合分析问题、解决问题的意识和能力。通过学生喜闻乐见的方式，激发学生的学习兴趣与热情，鼓励学生从小事做起、从点滴做起，为保护身边的水资源做出力所能及的贡献，增强学生的社会责任感。学习任务对二级主题“物质的形态和变化”内容进行梳理，深入理解物质固态、液态、气态的基本特征；物质状态变化的相关特征、现象、条件等，建构起主线清晰、结构较为完整的主题知识体系，并应用于分析与解释自然界、生活中的实际问题和现象(如水的循环现象)。综合运用二级主题“物质的形态和变化”内4个三级主题的物理知识以及地理、化学、生物学、道德与法治等相关学科知识论述国家生态建设基本国策、水资源的重要价值、当地水资源及保护的基本状况，保护、节约水资源的方法创新等，增强跨学科综合思考、分析、解决实际问题的意识和能力。设计一个家庭、校园或企业节约水资源、防止水污染的方案或小制作、小发明，撰写一篇节约水资源的小论文或当地水资源开发现状、水资源保护现状等调查报告，或给同学、家人、厂矿企业、环保部门、政府部门等写一份保护水资源的倡议书。学习目标1.通过对“物质的形态和变化”这一主干知识的梳理，对物态变化的特点、规律、条件有清晰的认识，并主动应用于说明自然界和生活中的有关现象，尤其是分析、解释自然界中的水循环现象。2.能在真实的情境中，建构描述本地水资源状况的物理模型。通过对水循环现象及水资源开发、利用、污染、净化、保护等方面的深入调研、研究和综合分析，培养和发展科学推理、科学论证、质疑创新等素养。3.通过针对水质污染、净化、节水等问题，综合物理、化学、生物学等学科知识，开展小实验、小制作，经历设计方案、收集证据、解释、交流讨论等环节，在实际问题的解决中发展科学探究能力，强化科学态度。4.对节约和保护水资源问题，逐渐从原来的感性认知上升为理性认知，形成深入内心的忧患意识，并转化为行动和文化自觉，具有强烈的爱水、护水、惜水的社会责任感。重点难点重点：1.梳理“物质的形态和变化”主题的知识脉络，深入理解4个三级主题的相关内容，建构起与“物质的形态和变化”相关的知识体系。2.通过跨学科实践活动，以“保护水资源”为主线，综合物理、化学、生物学、地理及道德与法治等学科的相关知识，以本地实情为背景，开展水资源利用、水资源保护、节约用水等系列研究。3.在实践活动中，培养和发展科学推理、科学论证、交流与解释、社会责任感等核心素养。难点：去繁就简，抓住问题的主要矛盾，设计实践活动方案；设计有效的调查方法和实施手段，获取有价值的水资源相关信息；运用建模方法、多学科知识对获取的信息进行分析、处理并形成证据；用撰写活动报告或研究小论文、制作实物、宣传短视频等方式呈现学习成果。学情分析对于水资源及其保护问题，大部分初中生是通过小学科学、道德与法治的学习或从一些宣传资料中形成的较为感性的认知，还未能从理性层面(如水对自然生态系统的重要性、自然界的水循环现象、保护水资源的意义与主要方式等)进行思考和关联，缺少对水资源问题的全面理解，尚未形成深入内心、自觉行动的保护水资源和节约用水的意识，也未能从国家发展战略、人类命运共同体等社会发展高度和历史观上形成社会责任感。初中生的生活、学习阅历及小学科学的学习经历，使其对物质的形态和变化相关知识有一定的认知，尤其是自然界的水循环现象，有较为深刻的体验和理论基础，但在主动运用所学知识和技能综合分析、解决真实问题方面还有所欠缺，所学知识存在碎片化、孤立化、肤浅化等问题。通过设计活动方案、实践研究(跨学科的实验探究、查阅资料、社会调查、获取信息、分析处理信息等)、成果展示等，可以有效培养学生运用所学理论知识综合解决某一真实问题的意识和能力，让学生在实践过程中从理性和感性角度认识、体验水资源及其保护的严峻现实，形成强烈的保护水资源的社会责任感。课程实施规划学习主题任务实践任务课时选题（创设真实情境，明确实践课题）任务1：举办“保护水资源，真有这个必要吗？”班级主题辩论会，明确实践活动主题“保护水资源，从我做起”。课时1规划（确定任务方案，明确实践步骤）任务2：讨论“保护水资源，从我做起”实践活动方案。实施（建构相关知识，经历实践过程）任务3：将二级主题“物质的形态和变化”的内容及其他学科关于“水资源保护”相关内容进行梳理，建构各学科横向关联的知识体系并展示学习成果。任务4：学习常见的水资源模型，用其简单表述水资源状态。任务5：选择一个与保护本地水资源有关的实践子项目，分组讨论实施方案。课时2任务6：分组完成一个与保护本地水资源有关的探究活动并撰写活动报告或研究小论文，完成实物制作、宣传短视频制作等。(课前任务)课时3总结（展示实践成果，总结交流评价）任务7：各组展示实践活动成果，开展交流、总结和评价活动。任务8：宣传活动成果，扩大影响力，让“保护水资源，从我做起”深入人心，提升社会共识度。跨学科主题学习课时教学设计表第1课时学习任务1.举办“保护水资源，真有这个必要吗？”班级主题辩论会，明确实践活动主题“保护水资源，从我做起”。2.讨论“保护水资源，从我做起”实践活动方案。学习目标1.转变传统学习观念，在收集、整理信息中提升自主学习意识和能力，以及对信息进行比较、分析、归纳的能力。2.在辩论中培养理性表达、敢于质疑、尊重科学、尊重事实的科学思维和科学态度以及尊重他人、善于反思的健康人格。3.初步理解水资源短缺对地球、社会和个人的具体影响和保护水资源的重要性，意识到个人对保护水资源的责任。4.进一步理解跨学科实践活动的意义与价值，并以此指导自己参与研讨和设计简单的跨学科实践方案。重点难点重点：1.转变学习习惯和学习观念，培养自主学习意识和能力。2.在辩论过程中，重点培养科学思维、科学态度与责任等核心素养，提升语言表达理性交流能力。难点：充分运用证据进行观点论述和推理、论证、质疑，把握基于证据的辩论及语言表达的艺术，开展实践活动方案研讨。学情分析多数初中生自主收集、整理信息并形成支持观点的证据的能力还普遍较弱，需要教师做好辩论前如何根据辩论观点来收集、整理相关信息的方法指导。初中生的科学思维水平、理性表达能力等整体较弱，对辩论的形式、要领、技巧还未完全掌握，可能会导致辩论出现“冷场”“乱场”的局面，也可能会因对正、反双方的观点难以做出归纳总结、评判等，导致全班观点难以形成共识。需要教师对辩论技巧规则、辩论形式等方面给予指导，在辩论过程中要做好节奏、方向等的控制和引导，以确保辩论质量。对于“保护水资源”观点，多数学生还停留在感性认知层面，未能站在人类命运共同体、国家发展战略及地理、科学的理性层面进行思考和理解，未形成对水资源问题的全面理解，还未形成真正的社会责任感。教师要充分给予学生在辩论过程中敢于表达、敢于质疑的机会，同时又要循循善诱，有序引导。教学过程任务1：举办“保护水资源，真有这个必要吗？”班级主题辩论会，明确实践活动主题“保护水资源，从我做起”。实践意图学生活动教师组织学业要求1.培养学生自主学习习惯和能力，转变传统学习方式。2.通过辩论，培养学生科学思维、科学态度等素养以及语言表达能力、理性交流能力、信息概括能力。3.让学生初步理解水资源短缺对地球、社会和个人的具体影响和保护水资源的重要性，增强社会责任感。1.自主对物态变化知识进行梳理，并运用其解释自然界中的水循环现象。2.查阅其他学科及相关文本资料和视频中关于水资源的相关知识、案例、数据，收集、整理形成支持辩论观点的证据链。3.积极、认真参与“保护水资源，真有这个必要吗？”的主题辩论会。辩手：无论正反辩方，都要遵守辩论规则，有理有据地表达本方观点，质疑、评价、反驳对方观点；不能进行人身攻击和无理诋毁。听者：聆听辩论，对正反双方辩手观点做出理性、科学的评判。4.参与评价、交流并表达自我观点，形成保护水资源的价值共识，从理性层面认同“保护水资源”的重要性。课前：1.分发阅读材料，做好学生自主学习的必要指导，并了解学生自主学习效果。2.做好辩论会主持准备，包括辩题、辩论规则设计、时间控制、进程预案、观点共识引导等。3.做好对辩手辩论技巧、相关知识等方面的指导。课中：1.简要介绍水资源问题，提出“保护水资源，真有这个必要吗？”的主论题，对本场辩论活动提出相应要求、规则和注意事项。2.主持辩论会(注意不明确观点倾向，控制好辩论节奏，引导好辩论方向，把握好辩论质量)。3.主持点评，引导观点共识的达成，明确本次实践活动主题。1.转变学习观念，形成良好的自主学习意识和能力。2.能自主归纳和梳理所学知识并将各学科相关知识进行关联、比较。3.能运用各学科知识对一个真实问题进行综合分析、判断和举证，有尊重科学、尊重证据、实事求是的科学态度。4.能初步具有理性表达、逻辑陈述的语言技巧。能进行科学推理、科学论证和批判质疑。5.对水资源保护问题，初步从理性的角度形成共识并激发保护水资源的社会责任感。任务2：讨论“保护水资源，从我做起”实践活动方案。实践意图学生活动教师组织学业要求1.使学生明确本跨学科实践活动的主题和活动实施的具体方案、小组及个人任务。在参与实施方案的讨论中，增强参与意识和责任感。2.让每个小组成员都明晰小组的总任务、总目标、阶段任务及阶段目标，为实践活动的顺利实施、保证实施质量奠定基础，并为实施任务3～6做好准备。1.积极参与实践活动方案的讨论，敢于发表个人见解，认真思考、乐于接纳他人的建议。2.认真领会本次实践活动的主题、意义、价值和具体任务、时间安排等。3.根据分组安排，各小组开展组内活动方案、规划的研讨。充分研判本组成员的优势与弱项，制订好组内实施方案(包括总目标、阶段目标、实施步骤、时间进程、任务分工等)。4.讨论任务3～6的准备方案，个人根据任务分配，做好完成任务3～6的准备。1.介绍本跨学科实践活动主题、活动总任务、活动的意义与价值。2.展示教师设计的活动方案预案，组织全班同学对预案开展讨论，认真听取学生的意见和建议，采纳良好建议并对预案进行完善，形成实践活动方案。3.做好本次班级实践活动的分组安排，组织各小组选题(要充分考虑分组人员分配与任务难度的关系，确保各小组能顺利实施活动)。4.审阅各小组实施方案并给予指导，同时指导各组根据任务3～6的要求，做好课前准备。(由于第2课时的任务3～6内容相对复杂，涉及广泛的课外实践活动，教师要预留充足的活动时间，同时做好安全预案，确保实践活动安全、有效开展。)1.对跨学科实践活动的意义、价值和要求有一定的认识。2.能设计简单的跨学科实践方案。3.养成良好的学习习惯、合作习惯。跨学科主题学习课时教学设计表第2课时学习任务1.将二级主题“物质的形态和变化”的内容及其他学科关于“水资源保护”相关内容进行梳理，建构各学科横向关联的知识体系并展示学习成果。2.学习常见的水资源模型，用其简单表述水资源状态。3.选择一个与保护本地水资源有关的实践子项目，分组讨论实施方案。学习目标1.对二级主题“物质的形态和变化”知识体系有系统的认知和理解，能将“自然界的水循环现象”知识应用于分析、解释实际问题。2.了解对各学科相关内容进行知识梳理、比较、归纳、总结等建构知识体系的基本方法，逐渐形成将知识“结构化”的意识。3.了解常见水资源模型建构的基本方法。能根据实践活动主题，思考和设计子项目活动的具体方案。重点难点重点：1.将“自然界的水循环现象”内容与其他学科关于水源保护相关内容进行横向关联，建立较为完整的水资源保护知识体系。2.学习并简单应用常见水资源模型，增强保护水资源的意识和责任感。难点：自主对二级主题“物质的形态和变化”知识及其跨学科关联进行系统建构。学情分析大部分八年级学生已具有一定的自主学习意识和能力，但建立本学科结构化的知识体系，尤其是横向跨学科知识体系建构方面的能力普遍较弱或尚未形成，这对高质量完成后续任务会形成障碍。教师既要在教学中注重促进知识结构化的教学方式探索，也要积极引导学生课前尝试自主对二级主题“物质的形态和变化”进行知识梳理，同时尝试以自然界中的水循环现象为主题，进行跨学科(如地理、生物学、化学等)知识体系的建构，再通过班级学习成果交流活动，为学生知识体系建构提供契机和平台。教学过程任务3：将二级主题“物质的形态和变化”的内容及其他学科关于“水资源保护”相关内容进行梳理，建构各学科横向关联的知识体系并展示学习成果。实践意图学生活动教师组织学业要求1.提高学生自主学习、合作学习的意识和能力，提高学生对所学知识的总结、归纳，以及建立结构化知识体系的能力，深入认识和理解“物质的形态和变化”主题内容。2.引导学生自主将物理学科中“自然界的水循环现象”和其他学科“水资源保护”的相关知识进行横向关联，建立跨学科的知识体系。3.通过交流展示，促进学生思辨能力、表达能力、交流能力的进一步发展。1.准备：自主学习、小组研讨、制作演示文稿。2.展示：分组展示实践活动成果。3.答疑：各小组对其他组的展示成果提出疑问，展示小组成员解释、答疑。4.评价：全班对各组学习成果进行评价。5.交流：部分同学交流学习心得，对他人学习成果提出自己的看法。1.指导学生做好课前准备，审核各组展示成果。2.主持(也可由学生担任)展示、答疑、交流活动。3.点评各组展示的成果，并对知识体系建构进行指导。1.建构“物质的形态和变化”主题的知识体系。对其内容有深入认识和理解。2.建构“水资源保护”的跨学科知识体系，初步形成基于理性思考的“保护水资源”意识和社会责任感。3.具有一定的科学思维、科学态度和逻辑表达、理性交流素养。任务4：学习常见的水资源模型，用其简单表述水资源状态。实践意图学生活动教师组织学业要求使学生了解模型在研究中的重要作用，掌握简单的水资源模型，有助于完成后续任务，提升实践活动水平，丰富实践活动内容及成果表达方式。1.聆听教师讲解。2.尝试应用模型表述简单的水资源问题。介绍常见水资源模型。根据学生的认知水平、兴趣和实际收集到的(或根据现有条件能收集到的)资料丰富程度，选取以下4个模型中的1～2个进行重点讲解，其他只做一般性介绍。模型1：本地水资源来源地理分布模型。模型2：本地缺水程度评估模型。模型3：本地水需求分析模型。模型4：本地最常见水污染源分析模型。1.增强模型意识，能运用简单模型解决问题。2.进一步增强保护水资源的社会责任感。任务5：选择一个与保护本地水资源有关的实践子项目，分组讨论实施方案。实践意图学生活动教师组织学业要求增强学生合作学习的意识和能力。引导学生综合认识所学知识，并将相关知识应用于解决真实场景的真实问题之中。1.小组讨论选择子项目。可在建议项中选定，也可由小组自我设计。2.小组研讨子项目活动方案。3.制订较为完善的子项目活动方案，分配好小组成员各自任务。1.介绍与保护本地水资源有关的实践子项目，如：(1)制作本地水资源分布地图模型，标示不同地区的水资源量和需求量，用红、橙、黄、绿来标示水资源严重短缺、短缺、平衡、丰富的地域。(2)根据本地实际情况，制作反映本地水资源污染情况的模型，展示本地水资源的污染机理、程度和影响范围，特别标注会影响居民身体健康的污染区域。(3)实地取样，定量测量某种污染的数值，与国家标准进行对比。(4)设计针对学校、家庭或企业的节约用水方案或设施。(5)制作短视频，面向本地居民宣传水资源保护的重要性，或提出水资源保护的建议。(6)撰写调查报告，向有关部门反映本地(或某单位、小区、企业等)水污染状况、危害和解决办法。2.提出具体要求：各小组选定1～2项研究子项目后，制订后续实践活动具体方案。教师做好充分的指导，尤其对于涉及外出的调研、采样、走访等活动，务必做好安全预案，报请学校审批并给予支持和帮助，也可争取社区和相关部门的支持。1.能设计简单的实践活动方案，并做好实施活动中的安全预案。2.具有相互协作的意识，合作过程中既尊重别人，又能坚持原则。跨学科主题学习课时教学设计表第3课时学习任务1.分组完成一个与保护本地水资源有关的探究活动并撰写活动报告或研究小论文，成实物制作、宣传短视频制作等。(课前任务)2.各组展示实践活动成果，开展交流、总结和评价活动。3.宣传活动成果，扩大影响力，让“保护水资源，从我做起”深入人心，提升社会共识度。学习目标1.在实践过程中，培养综合运用相关学科知识解决真实情境中的真实问题的意识和能力。2.体会到学习方式、方法的多样性，既能根据任务要求自主设计活动方案，又能通过查阅资料、调研访谈、科学探究、实地查看等方式收集、整理信息。同时，还能将相关成果与他人分享，进行协作学习。3.在完成任务的过程中，领悟不同学科必备知识和关键技能之间的相通性，形成跨学科观察、分析问题的思维品质。能运用测量类实验和探究类实验技能解决实际问题。4.保护水资源的意识在活动过程中不断增强，且更能从科学、理性的角度认识到保护水资源的重要性，由此上升到“保护水资源，从我做起”的强烈社会责任感。重点难点重点：1.综合运用各学科相关知识综合解决实际问题。2.设计活动方案并在活动过程中收集、整理获取的信息，将其汇总形成实践活动成果。难点：1.设计切实可行的个人实践活动方案。2.开展实践活动，收集、整理信息及应用信息。学情分析初中生进入青春期，独立意识萌芽，有证明自己的强烈愿望，这是激发他们完成任务的欲望并付诸行动的动力。但由于他们动手实践的意识和能力尚未完全形成，开始时会普遍感到“无从下手”，表现出畏难情绪或应付了事的态度，还可能由于自我期望过高，对困难估计不足，活动方案和任务难以完成而产生畏难、放弃情绪。因此，需要教师给予充分的指导并依据具体情况，帮助他们调整方案和任务目标，更好地激发他们的积极性。教学过程任务6：分组完成一个与保护本地水资源有关的探究活动并撰写活动报告或研究小论文，完成实物制作、宣传短视频制作等。(课前任务)实践意图学生活动教师组织学业要求1.引导学生体会用物理模型分析实际问题的思维方法，培养学生在真实情境中解决问题的意识和能力。2.培养学生身体力行的科学态度与责任，促进其跨学科实践意识和实践能力不断提升。3.让学生体验新的学习方式带来的乐趣和困难。1.小组根据制订的实践活动方案，明确任务分工、时间进度、主要措施、阶段目标、任务完成效果等。考虑可能影响实践活动质量的因素，并形成解决预案。2.小组进行阶段调度：交流阶段活动进展、完成质量、存在的困难、后续安排等。3.对本组实践活动进行总结，撰写或制作物化成果。说明：涉及水资源模型的小组，可以根据自己的能力和获取的数据的详尽程度选择恰当的模型。1.密切关注各组实施进程，及时掌握各组信息，给予切实可行的指导。2.指导各小组进行信息汇总，撰写和制作物化成果。1.能通过调查等方式收集信息，提出证据。能初步运用简单模型思维对问题进行描述。2.能初步运用物质的形态与变化、物质的属性等知识，以及相关的其他学科知识分析、解决问题。3.在遇到问题时能以实际行动表现不畏困难、主动探索解决方法的积极态度。任务7：各组展示实践活动成果，开展交流、总结和评价活动。实践意图学生活动教师组织学业要求1.展示跨学科活动成果，培养学生善于归纳总结的能力、思辨能力、表达能力。2.增强学生乐于交流、善于向他人学习的意识。为学生提供展示、表达的机会和平台，激发学生爱水、惜水、护水的强烈情感。1.准备：课前实施实践活动、自主学习、小组研讨、制作演示文稿。2.展示：分组展示实践活动成果。3.答辩：“评审团”对成果提出疑问，展示小组成员答疑、解释。4.评价：“评审团”对各组学习成果进行评价。5.交流：部分同学谈学