學(xué)科課堂上的跨學(xué)科議題“低碳行動(dòng)”

王維臻

摘要：低碳行動(dòng)一個(gè)是跨學(xué)科、跨學(xué)段的社會(huì)性議題。通過對課程標(biāo)準(zhǔn)的分析，明確了不同學(xué)科認(rèn)識(shí)低碳行動(dòng)的視角不同，不同學(xué)段對低碳行動(dòng)的認(rèn)識(shí)視角逐漸豐富，表現(xiàn)要求逐漸提高。在設(shè)計(jì)低碳行動(dòng)相關(guān)的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，要立體化地看待低碳行動(dòng)，準(zhǔn)確定位教學(xué)目標(biāo)，找到學(xué)生真正關(guān)心的問題，把握培養(yǎng)高階思維能力的機(jī)會(huì)。

關(guān)鍵詞：低碳，跨學(xué)科議題，跨學(xué)科實(shí)踐

在培養(yǎng)核心素養(yǎng)的科學(xué)課程理念下，低碳行動(dòng)作為重要的科學(xué)議題，具有發(fā)展核心素養(yǎng)的價(jià)值。低碳行動(dòng)涉及多個(gè)學(xué)科。從哲學(xué)層面看，低碳行動(dòng)的興起，反映了人類對人與自然關(guān)系的重新認(rèn)識(shí)，涉及思想政治、地理、生物等學(xué)科。從原理層面看，低碳行動(dòng)的決策與物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)、工程、政治、經(jīng)濟(jì)、金融等學(xué)科相關(guān)。

對于低碳行動(dòng)，各個(gè)學(xué)科都有可為，于是各個(gè)學(xué)科都講。盡管生物、地理等學(xué)科對于開展低碳教育有優(yōu)勢，但由于低碳教育責(zé)任不甚明確，相關(guān)內(nèi)容在中學(xué)階段仍然落實(shí)不好。在學(xué)科教學(xué)中滲透低碳教育的策略研究則可以歸納為兩類。一類較為寬泛地談滲透途徑，如課堂滲透、多媒體教學(xué)、課外實(shí)踐活動(dòng)等，無法回答不同學(xué)科應(yīng)該承擔(dān)什么樣的低碳教育責(zé)任。另一類研究試圖深入挖掘具體學(xué)科內(nèi)容與低碳知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)，較為清晰地展示了學(xué)科內(nèi)容與低碳教育的聯(lián)系，但又囿于學(xué)科內(nèi)容，缺乏對低碳行動(dòng)本身的分析，因此較為零散，系統(tǒng)性不強(qiáng)。只能回答具體知識(shí)教學(xué)中如何講低碳行動(dòng)，而對“學(xué)生在面對低碳行動(dòng)這一議題時(shí)需要哪些思考方向”缺少梳理，因此仍然無法回答不同學(xué)科應(yīng)該承擔(dān)什么樣的低碳教育責(zé)任。

為了回答低碳行動(dòng)在具體學(xué)科中該講什么，需要回歸到低碳行動(dòng)這一議題本身，通過對這一真實(shí)問題的應(yīng)然分析，找出解決問題的思考角度和具體知識(shí)；再從學(xué)科課程內(nèi)容角度，橫向區(qū)分不同學(xué)科對低碳行動(dòng)的研究視角，縱向梳理不同學(xué)段需要達(dá)到的學(xué)業(yè)要求。

1.

低碳行動(dòng)，是人類為應(yīng)對全球氣候變暖這一重大環(huán)境問題提出的舉措。大氣中以二氧化碳為主的溫室氣體濃度不斷提高，是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要原因。盡管自然因素也會(huì)導(dǎo)致大氣溫室氣體濃度升高，但自工業(yè)革命以來，人類活動(dòng)極大地增加了人為因素對溫室氣體濃度的影響，導(dǎo)致全球氣候變暖進(jìn)程加快。全球環(huán)境將出現(xiàn)近萬年來從未有過的巨大變化。

在人類社會(huì)高速發(fā)展的今天，人們期待低碳行動(dòng)不會(huì)降低社會(huì)發(fā)展水平。這就意味著必須變革依賴化石能源的能源結(jié)構(gòu)和社會(huì)發(fā)展模式。從社會(huì)層面來說，低碳行動(dòng)全面呼喚著政策、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)營的創(chuàng)新。而低碳行動(dòng)又與個(gè)人行動(dòng)密不可分。碳足跡這一概念就形象準(zhǔn)確地反映了個(gè)人行為與溫室氣體排放的關(guān)系。

如果運(yùn)用大概念審視低碳行動(dòng)，那么物質(zhì)、能量、系統(tǒng)、穩(wěn)定與變化等都可以成為分析低碳行動(dòng)的視角（見圖1）。如果要討論“哪些做法屬于低碳行動(dòng)”，就可以從物質(zhì)視角進(jìn)行分析，聚焦物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化；可以更為深入地討論生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、不同圈層的物質(zhì)循環(huán)等。碳循環(huán)、含碳化合物的性質(zhì)等是更下位的具體知識(shí)。從而得出減少含碳物質(zhì)的排放的做法都是低碳行動(dòng)。如果要弄清楚“如何在不排放溫室氣體的情況下獲得可靠的能源”，除了物質(zhì)視角，還要運(yùn)用能量視角思考問題。研究能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移、能量的來源與形式，理解能量耗散和守恒；需要深入梳理生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)，理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。而涉及的具體知識(shí)包括熱力學(xué)定律、能源的種類和開發(fā)利用、化學(xué)鍵等。

已有研究提到，在學(xué)科內(nèi)要找準(zhǔn)低碳行動(dòng)與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合點(diǎn)。事實(shí)上，低碳行動(dòng)與具體知識(shí)之間并不是靠“點(diǎn)”連接起來的?；诖蟾拍畈鸾馑纬傻母拍罹W(wǎng)絡(luò)，搭建起了從真實(shí)問題到具體知識(shí)的橋梁。

在基礎(chǔ)教育階段，多個(gè)學(xué)科都引入了低碳行動(dòng)。這引發(fā)了爭議：這樣重復(fù)，不是浪費(fèi)課時(shí)嗎？因此，有必要分析一下不同學(xué)科中的低碳行動(dòng)內(nèi)容。

我國2022年頒布的義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了最新的課程理念和時(shí)代要求。在這套課標(biāo)中，低碳行動(dòng)的話題在物理、化學(xué)、生物學(xué)科都有體現(xiàn)。為了討論不同學(xué)科的低碳行動(dòng)內(nèi)容是否重復(fù)，以低碳生活、碳中和、碳達(dá)峰、碳循環(huán)等低碳行動(dòng)相關(guān)的名詞作為關(guān)鍵詞，對義務(wù)教育階段物理、化學(xué)、生物學(xué)的課程內(nèi)容進(jìn)行了梳理（見表1）。

對于低碳行動(dòng)相關(guān)的內(nèi)容，化學(xué)、物理、生物學(xué)課標(biāo)的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求均有所差異。首先，低碳話題在各科課標(biāo)中所在的主題不同，除跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)主題外，分別處于物質(zhì)、能量、生物與環(huán)境主題。其次，學(xué)業(yè)要求中的“從……視角”“基于……”等表述也反映出各學(xué)科分析問題的視角?；瘜W(xué)課標(biāo)要求學(xué)生能基于“物質(zhì)的性質(zhì)與用途”，對低碳行動(dòng)進(jìn)行討論；物理課標(biāo)則要求學(xué)生從“能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有一定方向性”的視角，分析低碳行動(dòng)，踐行低碳生活；而生物學(xué)課標(biāo)要求從生物與環(huán)境的角度，從生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的角度認(rèn)識(shí)碳中和與碳達(dá)峰的意義，形成責(zé)任意識(shí)。顯然，同樣是認(rèn)識(shí)低碳行動(dòng)，不同學(xué)科有不同的認(rèn)識(shí)視角：物理關(guān)注能量，化學(xué)強(qiáng)調(diào)物質(zhì)，生物聚焦生物與環(huán)境。因此，盡管初中生可能在化學(xué)、物理和生物課上都討論低碳行動(dòng)，但要講的學(xué)科概念不同，因此分析低碳問題的角度有差異。而這些角度之間相互作用，在不同課堂上交替出現(xiàn)，又將有助于學(xué)生更全面地認(rèn)識(shí)低碳行動(dòng)。

可以看到，只要堅(jiān)持從學(xué)科概念出發(fā)討論低碳話題，配合適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)引導(dǎo)，就不會(huì)出現(xiàn)不同學(xué)科重復(fù)教學(xué)的情況。

低碳行動(dòng)作為真實(shí)話題，橫向上涉及面廣，需要從多視角建構(gòu)全面認(rèn)識(shí)；縱向上有一定深度，需要逐步深化認(rèn)識(shí)。正是出于這樣的特點(diǎn)，從幼兒園到高中，低碳行動(dòng)可能會(huì)作為一個(gè)“常駐話題”不時(shí)出現(xiàn)在課堂上。毫無疑問，隨著年齡和閱歷的增長，學(xué)生對低碳行動(dòng)的認(rèn)識(shí)逐步加深，認(rèn)識(shí)要求也逐步提高。那么對于這個(gè)話題，不同的學(xué)段一般要討論到什么程度呢？

為了解不同學(xué)段低碳教育目標(biāo)的變化路徑，分小學(xué)段、初中段、高中必修段和高中選修段，按照能量、物質(zhì)、生物與環(huán)境三個(gè)主題，對科學(xué)、化學(xué)、物理、生物課標(biāo)要求進(jìn)行梳理。

在小學(xué)階段，關(guān)于低碳話題，學(xué)生只需要做到能描述與能源使用、生物與環(huán)境相關(guān)的知識(shí)，能舉例說出一些節(jié)約能源和環(huán)保的舉措，即初步建立了“能量”和“生物與環(huán)境”兩個(gè)視角；學(xué)生不需要了解低碳話題與什么物質(zhì)有關(guān)。到初中階段，課標(biāo)在“能量”和“生物與環(huán)境”兩個(gè)方面提高要求，要能從特定的角度分析相關(guān)問題，闡明觀點(diǎn)；此外，還增加了“物質(zhì)”視角，能初步分析和評價(jià)物質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用，對低碳行動(dòng)進(jìn)行討論。到高中必修階段，與初中相比，學(xué)生在能量和物質(zhì)兩個(gè)視角上的認(rèn)識(shí)有所發(fā)展。最典型的發(fā)展方向是物質(zhì)和能量兩個(gè)視角開始交織，建立關(guān)聯(lián)。高中選修階段的要求是基礎(chǔ)教育階段的最高要求。在這一階段，能量與物質(zhì)兩個(gè)視角的交織程度加劇，學(xué)生需要能綜合考慮物質(zhì)和能量變化來解決問題；在生物與環(huán)境視角上，學(xué)生也從小學(xué)、初中階段的“舉例說出”“分析實(shí)例”等要求，提高到能夠預(yù)測和論證某一因素對生態(tài)系統(tǒng)的干擾可能引發(fā)的多種潛在變化。

從上述分析來看，學(xué)生對低碳話題的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了從一級角度的建立到次級認(rèn)識(shí)的豐富和深入過程；經(jīng)歷了從單一角度到多角度，再到從多角度交織看待問題的過程；經(jīng)歷了從描述、舉例水平，到分析水平，再到論證、預(yù)測水平的真實(shí)問題解決路徑。所以，每個(gè)學(xué)段都可以討論低碳話題，但每個(gè)學(xué)段都要把握相應(yīng)的水平要求。

低碳行動(dòng)是全球、全社會(huì)的行動(dòng)。從國際視野看，各國正積極促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型。從國家層面看，低碳行動(dòng)的有效實(shí)施，需要政策支持，技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。從社會(huì)層面看，低碳行動(dòng)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)需要上游科學(xué)前沿、中游技術(shù)創(chuàng)新和下游科學(xué)傳播的綜合助力。

盡管中小學(xué)課堂上對低碳活動(dòng)的討論在全社會(huì)的低碳行動(dòng)中所承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任屬于科學(xué)傳播，處于下游，但這種討論仍然應(yīng)該是立體化的。從核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，對低碳行動(dòng)的討論要力圖展現(xiàn)真實(shí)的行動(dòng)途徑。在課堂活動(dòng)的設(shè)計(jì)上，對低碳行動(dòng)素材的廣泛收集和分類活動(dòng)就可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到行動(dòng)主體本身的多樣性：有些行動(dòng)是個(gè)人層面的，有些是國家層面的，有些則需要國際合作。例如，讓學(xué)生提前搜集資料，除了關(guān)注身邊的低碳行動(dòng)，還要關(guān)注我國在低碳行動(dòng)方面取得的新成就，世界各國低碳行動(dòng)的新形勢。在討論能源的使用時(shí)，學(xué)生既要能想到“節(jié)流”的做法，如減少化石能源的比例；又要打開“減排”的新思路，如發(fā)展煤炭的無害化開采技術(shù)、清潔高效利用技術(shù)，深海油氣開發(fā)技術(shù)等。此外，還要關(guān)注“開源”，考慮到對非化石能源的利用要結(jié)合地區(qū)實(shí)際，發(fā)展水電基地、生活垃圾焚燒發(fā)電、非糧生物液體燃料技術(shù)產(chǎn)業(yè)等。

擔(dān)心學(xué)生無法理解更高層面的低碳行動(dòng)做法，是當(dāng)前課堂的低碳討論比較膚淺的原因之一。針對這樣的問題，如果能從“減少碳排放，增加碳吸收”的低碳行動(dòng)原理出發(fā)，不同的行動(dòng)主體所采取的低碳行動(dòng)是可以被組織和關(guān)聯(lián)起來的，一些教師已經(jīng)在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課上做出了這樣的嘗試。

基于對課程標(biāo)準(zhǔn)的分析，可以定位學(xué)段教學(xué)目標(biāo)。而學(xué)段教學(xué)目標(biāo)不能簡單等同于課時(shí)目標(biāo)。學(xué)生可能需要通過多課時(shí)的學(xué)習(xí)逐步達(dá)成學(xué)段目標(biāo)。因此，要保證學(xué)生在低碳行動(dòng)問題的討論上能夠建立和發(fā)展應(yīng)有的學(xué)科視角，就要明確學(xué)段目標(biāo)，并將其拆解為具體課時(shí)目標(biāo)。

要確定低碳行動(dòng)的學(xué)段教學(xué)目標(biāo)，首先要檢查課程標(biāo)準(zhǔn)，明確學(xué)業(yè)要求。從中確認(rèn)學(xué)科核心概念，學(xué)生應(yīng)該能完成什么任務(wù)，再選擇相匹配的實(shí)踐活動(dòng)。確認(rèn)學(xué)科核心概念，是為了保證課堂能夠建立和發(fā)展應(yīng)有的學(xué)科視角，使討論有學(xué)科特點(diǎn)和深度；確認(rèn)表現(xiàn)要求，是為了把握任務(wù)難度，避免低年段水平要求過高或高年段水平要求過低的情況出現(xiàn)。例如，義務(wù)教育化學(xué)課標(biāo)明確指出，學(xué)生要掌握的學(xué)科內(nèi)容為“物質(zhì)的性質(zhì)和用途”，表現(xiàn)要求是能對物質(zhì)的實(shí)際用途作出“初步分析和評價(jià)”，能討論低碳行動(dòng)并參與相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)。

具體課時(shí)的設(shè)計(jì)要明確學(xué)科視角，圍繞學(xué)科核心概念拆分教學(xué)目標(biāo)，組織情境素材。例如化學(xué)課的低碳討論要站在物質(zhì)視角上，緊緊圍繞碳和碳的氧化物展開。對于能量、生物與環(huán)境等問題的討論可以涉及，但不宜過深，要把討論空間留給其他學(xué)科課堂。

“節(jié)能減排，低碳生活”對于中學(xué)生而言已經(jīng)非常熟悉。要在課堂上討論這種“老生常談”的話題，就必須要抓住學(xué)生的眼球。最有效的方法就是挖掘?qū)W生在低碳話題中真正關(guān)心的問題。

對于低碳行動(dòng)，盡管學(xué)生都能說出諸如“綠色出行”“隨手關(guān)燈”的低碳做法，但多數(shù)學(xué)生從來沒有明確地知道低碳是什么含義，為什么要這么做，自己與低碳行動(dòng)有什么關(guān)系。對于二氧化碳，盡管學(xué)生學(xué)了物化性質(zhì)，記住了一些典型反應(yīng)，但大多沒想過大氣中二氧化碳的來源，空氣中二氧化碳含量如何維持平衡，如果地球上沒有二氧化碳會(huì)怎樣等。那么這樣的問題就適合用來驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)。圍繞二氧化碳的性質(zhì)組織教學(xué)可以討論低碳話題，以低碳話題組織教學(xué)也可以學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)，不同的組織思路都可以設(shè)計(jì)出關(guān)注學(xué)生需求的優(yōu)質(zhì)課堂。

相比于常規(guī)的課堂實(shí)踐活動(dòng)，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)提供的情境空間更大，對象更復(fù)雜，可供討論的問題更多。在常規(guī)的二氧化碳性質(zhì)課堂上，學(xué)生更多討論的是物質(zhì)的組成、性質(zhì)和應(yīng)用；而開展低碳行動(dòng)這樣的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生可以討論物質(zhì)、能量、生物與環(huán)境的關(guān)系。這種更上位的討論，有助于發(fā)展對知識(shí)的遠(yuǎn)遷移能力，促使學(xué)生形成更為立體化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，從而利于將靜態(tài)的知識(shí)結(jié)論轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的思維方式。

低碳行動(dòng)作為真實(shí)問題，本身有豐富的社會(huì)話題可供討論，這些話題有助于開展更多的說明論證、分析解釋類活動(dòng)，從而豐富傳統(tǒng)課堂上的記憶辨識(shí)、概括關(guān)聯(lián)等思維活動(dòng)形式。上世紀(jì)90年代，西方社會(huì)一度流行的碳中和做法是“向綠色組織捐款而不改變原有生活習(xí)慣”。可以讓學(xué)生在了解碳中和含義的基礎(chǔ)上討論這種做法。此外，碳標(biāo)簽、碳足跡、低碳生活等都是可供討論的話題。

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[*]本文系人民教育出版社課程教材研究所“十三五”課題“跨學(xué)科視角下的化學(xué)教材設(shè)計(jì)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：KC2020-005）研究成果.