王玉言
山东省济南市辅仁学校
【设计说明】
本案例是基于初中生理科思维培养主题下的一次跨学科探究学习活动，目的是让学生从生活中最基本的经验出发，通过科学探究发现鱼鳔对有鳔鱼类的作用和意义。培养学生学会运用跨学科实验探究方法研究问题的能力，渗透结构和功能相适应的科学观念。通过探究鱼鳔内气体的主要成分，培养学生运用化学知识和实验方法鉴别气体种类的能力，通过鱼鳔内气体比重的调查及有鳔鱼类和无鳔鱼类区别的了解，让学生认识到自然界万物的神奇、物进化的特点，从而激发学生探究未知世界奥秘的浓厚兴趣。
【设计思路】
本课的教学程序主要采用教师引导，学生为主，师生协作，以实验为基础，以思维为重点的合作探究教学形式，着重了两个体现、四个突出。
1．两个体现：
①体现新课程改革素质教育的教学理念；
②体现学生自主探究的学习方式。
2．四个突出：
①以实验为基础，引导科学发现；②以思维为核心，开展问题探究；
③以学生为主体，促进知识内化；④以小组为单位，构建研究氛围。
【素养目标】
学科观念
学生通过对自然界有鳔鱼类和无鳔鱼类的分析，能够概括出自然界不同鱼类由于环境的不同决定了进化的不同，深入培养学生的生命观念。
科学思维
学生通过有鳔鱼类的调查研究，概括出有鳔鱼类鱼鳔内气体的来源过程。
学生通过鱼鳔内气体成分和比重的研究，能对空气和鱼鳔内气体氧气成分不同的原因进行分析和推测。
实验探究
学生通过概括鱼鳔内气体的来源，推理猜测出鱼鳔内气体的主要成分并能设计科学的实验进行探究。培养推理能力、设计实验能力、质疑矫正能力和评估判断能力。
科学态度与责任
激发对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲望，培养问题意识，增强对科学探究的兴趣。
【实验准备】
1.实验器材：鱼鳔、注射器、澄清石灰水、火柴、木条、
2.将学生分成每组 4-6人，组内确定每个任务的主持人(轮流组长)。
【探究活动设计】
任务 1：按压鱼鳔，资料补充（鱼鳔内气体来源）猜想鱼鳔内气体的主要成份。目的：创设意境，激发学生探究趣味性，让学生通过视频了解鱼鳔内气体来源，对鱼鳔内气体成分进行合理的猜测，同时了解有鳔鱼类鳔内气体来源也是不同的，认识到鱼类进化程度的区别。为后面教学环节的开展奠定基础。
任务 2：设计鉴别鱼鳔内是否含有氧气和二氧化碳的方案（资料补充：实验室鉴别氧气和二氧化碳的方法）
要求：在学生一起学习了补充资料后，教师要设计学生交流实验方法并展示的环节，使知识进一步内化，学生能够准确描述实验原理和过程。
任务 3：改进鉴别氧气的实验方法。
要求：在学生熟悉实验室鉴别方法后，教师演示将带火星的木条放在空气中实验，并提出问题：空气中含有氧气为什么没复燃？引发学生交流讨论。教师引导学生通过氧气助燃的特性，激发学生通过分析讨论得出可以改成用点燃的木条来进行实验的方法。
目的：问题确认、解析矫正、巩固旧知。了解学生已有认知水平，及时进行知识补充，并将该知识进行应用，促进该知识的内化，并且针对所遇到问题解决过程中不断的矫正，提高学生的辨析能力。
任务4：小组合作，进行实验
目的：设计实验，动手操作，合作探究。以学生活动为主，引导学生进行自主学习、合作学习，充分挖掘每个小组中每位成员的智慧和潜能；并在实验中体会到合作的快乐，通过多角度、多形式评价起到激励作用。
任务5：成果展示，交流辨析（鱼鳔内的气体是空气吗？），总结结论
目的：问题解决，体验交流，拓展延伸。引导学生在问题解决中得出正确结论，并且通过学生自己对本节课的总结归纳和彼此间的交流，学到正确的知识、掌握科学的方法、体验丰富的情感，培养学生的生命观念，体会环境对生物进化的影响和意义。
实验探究1：鱼鳔内是否含有二氧化碳
实验步骤：
1 用注射器抽取两个鱼鳔内的气体
2 将抽取气体注入50ml澄清石灰水中观察现象1
3 分析实验现象得出结论
实验探究2：鱼鳔内是否含有氧气
1 用注射器抽取3-5个鱼鳔内的气体
2 用排水法将气体注入小瓶内
3 将点燃的火柴放入小瓶观察现象2
4 根据实验现象总结结论
实验探究3：鱼鳔内的气体是空气吗？
1 将空气注入50ml澄清石灰水与现象1对比 观察现象3
2 将几个鱼鳔内的气体装入小瓶（方法同实验2）
3 将带火星的木条放入小瓶，观察现象4，与带火星的木条在空气中现象对比
4 分析实验现象3和现象4，判断鱼鳔内气体是否是空气，并解释理由。
【反思评估】
本教学活动的特点：
1.解决真实情景中的真实问题。问题的提出由浅入深，由表及里。
2.问题源于生活——从鱼鳔气体产生原因分析；问题源于学生的已有知识与经验——氧气、二氧化碳的性质与检验。体现了科学探究源于生活、高于生活、来自生活、回到生活的新课程理念。这种源于生活、与学生学习实际密切相关的真实问题有利于激发学生对科学研究的持久学习兴趣，引导学生用化学的方法研究生活中的真实问题，培养学生的问题意识有着积极的作用。
3. 本课以学生的发展为本，给学生充分时间和空间，放手让学生自己实践。我始终关注每位学生，参与探索的全过程，完成教师角色的转变，成为了学生活动的组织者、参与者、咨询者与合作者，更好地培养了学生的探究意识与实践能力。
4. 本课让学生在化学实验中去探究，在探究中形成学习化学的亲身体验，进而内化为化学思维方式及化学观念，尽力做到使学生感悟到、体验到、经历到和收获到，最终达到培养学生能力，提高学生素质的目的。
【基于设计的思考】
这是一节跨学科的教学设计，从生活真实情境出发，运用多种学科知识和实验方法进行实验探究，使问题得以解决，同时也培养了学生的核心素养。在跨学科教学研究中，改变传统理科教学各自为政的现状，将初中物理化学生物三个学科具有关联性的知识内容有机融合，既有利于教师找准学生学习的起点，又有利于学生对知识的深刻理解，帮助学生形成完整的知识结构体系。
跨学科教学围绕初中物理、化学、生物三个学科相关联的内容，以知识协同为基础、以思维培养为目的，可以帮助学生在开拓视野的同时实现对多学科知识的融会贯通。跨学科的教学设计，使学生成为学科融合教学的受益者，逐渐培养跨学科思维去解决实际问题的能力，帮助学生构建更加完整的学习体系。