初中化学教学中渗透环境教育的思考*——“水、气、土”跨学科实践活动案例分析

黄 丽

（淄博柳泉中学 山东 淄博 255000）

人类文明的诞生和发展离不开它所依赖的生态环境。早期人类认识自然和改造自然的能力有限，孕育出的渔猎文明、游牧文明和农耕文明与生态环境和谐共处；近现代以来，随着科学技术的进步、生产力的迅速发展，产生了高度发达的工业文明。工业文明虽然使人类获得了极大的物质财富，但同时期的人类活动对生态环境的影响也日趋严重，人类文明开始和生态环境产生某种对峙，进而产生了一系列的环境问题。妥善解决这些环境问题，实现人类社会可持续发展是世界各国共同面临的重大课题。党的二十大将生态环境保护提到了前所未有的高度，这就要求每一位公民从观念意识上重视环境保护，并将环保意识转化为保护环境的自觉行动。《义务教育化学课程标准（2022 年版）》（以下简称“新课标”）［1］设置了“化学与社会·跨学科实践”学习主题，与《义务教育化学课程标准（2011 年版）》［2］相比更加明确了“化学与可持续发展”大概念，强调学生应“认识化学在解决资源、能源、材料、环境、人类健康等相关问题中的作用；树立建设美丽中国、为全球生态安全做贡献的信念；主动践行节约资源、环境友好的生活方式，树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观。”

开展环境教育是提高学生环境保护意识的有效途径，义务教育阶段则是开展环境教育的最佳时机，这一阶段的青少年正处在情感品德的形成期，恰当的环境教育可以使其养成节约资源、保护环境的好习惯，树立生态文明的理念。笔者紧扣新课标要求，整合鲁教版八年级和九年级教材部分内容，以“水、气、土”三个方面的环境教育为主线，设计跨学科实践活动，使学生在活动中深度互动、交流，在形成化学学科大概念、巩固学科核心知识的同时，促进学生核心素养的发展，实现环境教育在初中化学教学中的有效渗透（见图1）。一家之言，希冀成一朵浪花，给教学同仁一点启迪和借鉴。

图1 渗透“水、气、土”环境教育的跨学科实践活动

一、水质监测——生态环境保护视角下的水

鲁教版八年级化学第二单元《探秘水世界》选择水为研究对象，通过学习水的三态变化、水的天然循环、水的分解与合成使学生初步建立微粒观，巩固发展变化观，加深对自然界物质组成及其变化的理解，激发学生深入研究物质世界的兴趣［3］。水是人类生活中最常见同时也是最重要的物质之一，除了以“水”为媒介探索微观世界奥秘以外，围绕新课标开展环境教育，使学生树立保护水资源和节约用水的环保意识，同样是贴合课程目标的重要教学内容。

邀请生态环境监测系统业务骨干到学生实验室培训、演示水中氨氮的测定并为同学们做水质监测与保护专题报告，使学生对水的认识得以升华。氨氮在水中普遍存在，主要存在形式是游离氨（NH3）和离子铵（NH+4），是水环境监测工作中的必测项目，也是水体污染程度的重要指标。初中生在成长过程中已对氨气这一物质有所了解，喜欢科学探索的同学甚至已经熟知其性质，同时水中氨氮的测定——纳氏试剂（一种化学物质）比色法也是操作并不复杂的常规监测方法，易于学生理解掌握。基于此，氨氮才得以在前期考察的众多水质指标中脱颖而出。监测专家以通俗易懂的语言将氨氮测定原理和步骤要领给同学们做了讲解，然后指导大家动手操作。实验中，可观测到水中氨或铵离子与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物，络合物色度与氨氮浓度成正比，颜色越深，则氨氮浓度越大（见图2）。代表性水样的浓度测定，使同学们对水质优劣有了更加直观的印象。同时测量的自来水样品、地下水样品和水源水样品几乎无颜色，与图2中①号烧杯相似；某河水样品则与②号烧杯颜色近似；某企业废水样品则比⑤号烧杯颜色更深。借助数字化仪器（氨氮快速测定仪），通过可视化的数据认识化学问题的本质，可以培养学生多视角收集证据解决化学问题的能力。在监测专家指导下进一步获得各种水样氨氮浓度，结果显示企业废水氨氮浓度最大，而河水样品次之，自来水、地下水和水源水样品为未检出。在数字化仪器助力下，快速得到氨氮数据分析结果，学生首次对水质优劣由感官认识上升到定量分析。

图2 纳氏试剂比色法测定水中氨氮

监测专家精心准备的专题报告深入浅出、异彩纷呈。如图3所示，学生全面认识了自然界中的水，比如海洋水、冰川水、湖库水、江河水、地下热泉、井水、雨雪冰霜露雹等等；了解到水中含有各种各样的物质，环保工作者以水质指标的形式定义这些物质并对其进行分类，比如感官性状指标、化学指标、微生物指标、放射性指标等；国家为了防治水污染、保护水质和保障人体健康制定了各种水质标准，水中的组分必须满足水质标准中的指标规定数值，而水污染与某些水质指标超标密切相关，比如2005 年11 月松花江流域水污染事件中苯系物和硝基苯等主要污染物浓度超标，2014年4月汉江武汉段水质污染事件中氨氮浓度严重超标等。学生主动参与下的环境监测实践课，不但加深了学生对微观水世界的认知，更是一次环境教育启蒙，可以激发学生内心深处的水环境保护意识，使学生在成长中充分认识到水环境保护的重要性。

图3 水质监测专题报告

二、酸雨的“前世今生”——关注空气质量

鲁教版九年级化学第六单元《化学与社会发展》的主题课程设置理念为“从生活走进化学，从化学走向社会”，涉及的知识内容主要有能源开发、材料研制、农业生产、环境保护等。通过该单元的系统学习，学生应该深刻体会到化学在推动人类社会发展过程中所起的重要作用，能辩证地看待问题，认识到科学和技术在给人类以福祉的同时也产生了诸多消极影响，譬如环境问题屡见不鲜，从而培养学生的社会责任感，树立人与自然和谐共存的科学自然观和绿色发展观。与新课标要求不相符的是，部分教师对待该主题内容略显松懈，认为考点牵扯不多便泛泛讲解，从而使得培养学生良好价值观的初衷大打折扣。

笔者在教学工作中始终遵循新课标理念，在面对“考点分值不大”的初中阶段最后一个单元课程时，一如既往地磨课和发掘，力求培养塑造学生良好的科学态度和责任担当，为学生终身发展奠定基础。例如在酸雨与大气污染讲解中，课本内容只在“平面”上简单呈现了什么是酸雨、酸雨的危害和控制等知识，这种“平铺式”的授课讲解并不能取得良好的教学效果；以资料卡片的形式“立体”多角度展示酸雨的“前世今生”则引发了学生的共鸣（见表1）。

表1 酸雨的“前世今生”

资料卡片多角度展示pH和酸雨：1909年，丹麦化学家索伦森在啤酒发酵工作中创造了pH，从此溶液酸碱度的表示有了更准确实用的方法。酸雨概念的提出则早至1872 年；酸雨的研究从20 世纪50 年代的欧洲开始，逐渐扩展到70 年代的美国和80 年代的中国，科学家通过深入研究，获得对酸雨的系统全面认识，工业发展过程中煤炭和石油等化石燃料的使用是产生酸雨的根本原因，SO2和NOx的排放是形成酸雨的主要途径，而硫酸和硝酸是降雨呈酸性的主要贡献者。资料卡片进一步以化学方程式的形式展示pH ＜5.6定义为酸雨的由来并列举世界各国酸雨pH极值，酸雨的危害和控制则放在卡片最后。时间序列下的酸雨和pH，使学生变成了一百多年来酸雨史的亲历者，他们仿佛进入到了索伦森的实验室，一起用氢电极来测量溶液酸度，仿佛正站在大工业时代的欧洲土地上，凝视着高耸入云的烟囱，倾听着内燃机车的轰鸣声。CO2溶解平衡化学方程式将教材中“pH ＜5.6的降水就称为酸雨”这段严谨描述背后的科学道理呈现给学生，使学生深切体会到教科书中的结论是科学真理的凝练浓缩，教材中的一段文字描述、一则实验探究、一个化学方程式的背后都有很多科学故事要诉说。时空脉络中的pH和酸雨知识渗透讲解不但达到了较好的化学史教育效果，“酸雨是工业文明的副产物”这一说法得以深入学生心中，更有助于提升学生的科学探索和创新精神，更加关注空气质量，意识到保护大气的重要性和紧迫性。

三、微课制作——土壤污染现状与对策

信息技术与课堂教学的融合是基础教育发展的必然要求。“微课”是指以视频为主要载体，记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点（重点、难点或疑点）或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程［4］。其主要特点是短小精悍而又主题明确，在5～10 min 的时间里就可以将特定选题精炼高效地传递给学生，激发学生的学习兴趣，达到预期教学目标。鲁教版五四制九年级化学第四单元“金属”章节内容中关于“废旧金属对环境的影响非常大，重金属在自然界里不能降解，只能迁移从而导致水体或土壤不能利用自身的净化作用将污染消除”文段论述，恰好是开展环境教育的大好时机。尝试以土壤污染为主题制作微课，渗透讲解土壤污染相关知识，收到了不错的环境教育效果。

微课设计（见表2）从土壤污染的定义谈起，精准凝练的概念性语言可以使学生了解到人类活动是土壤污染的根源，无序无节制的工农业生产、矿产开采和加工、化石燃料消耗、城市扩张等人类活动导致了土壤污染问题的产生。紧随其后的是归纳土壤污染的特点和种类，使学生对土壤污染的理解更加全面深入，人类活动特别是近代以来的工业活动使得地球从“天然自然”向“人化自然”加速迈进，重金属污染、有机污染、固体废物污染、生物污染、放射性污染和微塑料污染等土壤污染问题频频出现。Flash 动画生动呈现土壤污染的危害使学生深刻感知到土壤污染问题的严重性和土壤保护的重要性，而视频播放土壤保护宣传片则从健康土壤和农业可持续性发展的角度引导学生充分认识保护和科学利用土壤意义重大，因为“我们95%的食物，是由农民在我们的土壤中生产的……被污染的土壤使我们的食物链和地球的健康受到威胁”。土壤污染的修复和防治则详细介绍了人类社会在应对土壤污染问题方面所付诸的行动，土壤法律法规的逐步完善、土壤污染修复技术的不断进步和人们对土壤环境保护的愈发重视，必然会促使土壤环境污染问题得到较好的解决，土壤环境质量的持续改善定能实现。在短短几分钟的微课中，同学们掌握了土壤污染的定义、特点、分类和危害，了解了人类社会在土壤污染修复和防治方面已经和正在做的工作，提升了环境保护意识，增强了主人翁精神，塑造了积极乐观的生活态度。

表2 土壤污染微课设计

四、跨学科实践活动总结与反思

水、大气和土壤是构成生态系统的基本要素，更是人类得以生存繁衍的物质基础。构思并实践形式多样的水、大气和土壤污染环境教育课程并选择恰当时机进行主题渗透，使学生深切体会到人类赖以生存的家园中潜在的种种环境问题，让懵懂少年们充分认识到生态环境保护的重要性，是每位施教者的责任与义务。

环境教育是每位公民都应接受的终身教育。环境教育与学校教育的所有课程领域都息息相关，环境教育的相关内容应渗透到所有学科和学段来完成。化学是诸学科中渗透环境教育内容最多的一门学科，不断更新拓展环境教育知识储备，科学合理地挖掘教材并适时渗透环境教育，积极探索呈现环境教育内容的新教学模式，让学生在有限的学校生活中掌握更多的环境保护与可持续发展知识，使青少年时期的孩子们将环境保护内化于心外化于行，在提升科学素养的同时为培养合格公民打好基础，是义务教育阶段化学教师孜孜以求的努力方向。