核心素養(yǎng)下高中物理與化學(xué)教學(xué)的交叉融合

摘要：在新高考背景下，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是各門課程教學(xué)的根本任務(wù)，革新傳統(tǒng)以教師為主導(dǎo)的知識講解教學(xué)模式，創(chuàng)新多學(xué)科融合教學(xué)理念，構(gòu)建學(xué)科交叉融合的教學(xué)體系是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的一個有效路徑。立足核心素養(yǎng)培養(yǎng)，從學(xué)科交叉融合出發(fā)，就如何有效融合高中物理和化學(xué)教學(xué)進行了重點討論，旨在助力高中生學(xué)科核心素養(yǎng)順利養(yǎng)成。

關(guān)鍵詞：高中物理；高中化學(xué)；核心素養(yǎng)；學(xué)科融合；教學(xué)策略基于STEM理念，可知跨學(xué)科教學(xué)理念是突破學(xué)科教學(xué)屏障，構(gòu)建學(xué)科交叉融合和滲透的知識體系，對促進學(xué)生思維能力發(fā)展，完善知識結(jié)構(gòu)，提高分析問題及解決問題的能力等有積極的意義［1］。物理本身是一門非常重要的基礎(chǔ)學(xué)科，在促進科技發(fā)展方面發(fā)揮著先導(dǎo)作用，如果能同化學(xué)學(xué)科交叉融合構(gòu)成物理化學(xué)學(xué)科，將會同時提升學(xué)生對物理和化學(xué)兩門學(xué)科的認知和理解。因此，為了幫助高中生全面理解與認識科學(xué)世界，樹立準確的科學(xué)觀念，提高學(xué)科知識遷移及應(yīng)用能力，就需要強化物理同化學(xué)學(xué)科之間的交叉融合教學(xué)。

1學(xué)科交叉融合概述

學(xué)科交叉融合實際上就是所謂的“跨學(xué)科”，打破不同學(xué)科間的界線，實現(xiàn)多學(xué)科知識交叉融合。在學(xué)科交叉融合期間，不同學(xué)科彼此之間需要對統(tǒng)一的中心題目進行確定，之后要運用不同學(xué)科知識進行協(xié)同教學(xué)?；诙鄬W(xué)科知識交叉融合，可以促使學(xué)生調(diào)用不同學(xué)科思維來開展深度學(xué)習(xí)活動，促進學(xué)生思維能力發(fā)展以及學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。或者說，學(xué)科交叉融合本質(zhì)上是要強化多學(xué)科知識的聯(lián)系，有效整合多學(xué)科知識思維模式以及技能來推進學(xué)科教學(xué)高質(zhì)量開展。

2核心素養(yǎng)下高中物理與化學(xué)教學(xué)的交叉融合必要性與可行性2.1必要性分析

物理和化學(xué)學(xué)科二者之間聯(lián)系非常緊密，通過在教學(xué)中交叉融合物理學(xué)科知識與化學(xué)學(xué)科知識，可以突破物理與化學(xué)方面學(xué)科的基本概念知識學(xué)習(xí)難點，拓寬學(xué)生本身的知識面，讓他們可以深刻理解、牢固掌握以及靈活運用物理與化學(xué)學(xué)科知識點［2］。在“三新”背景下，新課程標(biāo)準越發(fā)強調(diào)多學(xué)科之間的交叉融合，讓學(xué)生在思考與學(xué)習(xí)期間不再拘泥于使用單一的學(xué)科思維，而是可以結(jié)合所遇到的問題，靈活地調(diào)用多學(xué)科思維開展問題分析，引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)活動，保證對相關(guān)學(xué)科知識進行深入理解與掌握，促進學(xué)生跨學(xué)科思維發(fā)展。核心素養(yǎng)強調(diào)學(xué)生關(guān)鍵能力發(fā)展的同時，要發(fā)揮課程的“思政”作用，促進學(xué)生良好品質(zhì)培養(yǎng)。而學(xué)科交叉融合則可以完善學(xué)生的知識框架，拓展學(xué)生的多學(xué)科思維，讓學(xué)生在思考問題中能夠做到綜合運用多學(xué)科知識來分析及解決問題，不再局限于單一化的學(xué)科知識運用，這樣能夠更好促進學(xué)生關(guān)鍵能力發(fā)展，有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.2可行性分析

對化學(xué)與物理兩門課程而言，在課程性質(zhì)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念等方面本身存在一定相似性，具備交叉融合的可能性。從課程性質(zhì)視角來講，物理和化學(xué)這兩門課程本身都是基于自然科學(xué)研究中推導(dǎo)科學(xué)理論或者觀察實驗所得到的，物理學(xué)科在促進化學(xué)學(xué)科發(fā)展方面占有重要地位。與此同時，無論是物理學(xué)科或者是化學(xué)學(xué)科，二者本身的開展都離不開信息、材料與實驗等這些必要條件的支持。從課程內(nèi)容角度來講，物理課程與化學(xué)課程二者具有非常緊密聯(lián)系，如原子核、能源、固液氣、熱力學(xué)、靜電場等這些課程內(nèi)容本身具有非常強的相似性。從教學(xué)理念角度來講，物理和化學(xué)這兩門課程教學(xué)的根本目標(biāo)在于培育高中生的學(xué)科核心素養(yǎng)。通過對基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容進行合理設(shè)置來全面滿足學(xué)科教學(xué)中的多元化教學(xué)需求，即要在對學(xué)科核心素養(yǎng)進行倡導(dǎo)的基礎(chǔ)下助力兩門課程教學(xué)目標(biāo)能夠順利實現(xiàn)。無論是物理課程或者化學(xué)課程，二者的開展都依賴于實驗支持，如在環(huán)境、創(chuàng)新、運動能量、態(tài)度、證據(jù)與探究等眾多學(xué)習(xí)要素方面均存在相同點。在高中教育階段，通過深入探究物理和化學(xué)兩門學(xué)科的交叉融合，除了可以在整個教學(xué)中貫徹落地立德樹人教育任務(wù)，同樣也有利于促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的順利養(yǎng)成，保證他們能夠?qū)崿F(xiàn)終身發(fā)展。

3核心素養(yǎng)下高中物理與化學(xué)教學(xué)的交叉融合的有效策略3.1更新教學(xué)觀念，保障交叉融合內(nèi)容的準確性

當(dāng)前處于信息化時代，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，相關(guān)產(chǎn)物也都是在多學(xué)科交叉融合下才最終形成的，在碰到有關(guān)問題時，一般需要立足多視角和多方面來對問題進行分析，保證最終問題得以順利解決。但是現(xiàn)階段物理或化學(xué)教學(xué)中的授課教師基本只講授本學(xué)科基礎(chǔ)知識，這樣教學(xué)模式顯然不利于現(xiàn)階段社會發(fā)展需求，更不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。為了保證物理和化學(xué)教學(xué)能夠順利進行學(xué)科內(nèi)容的交叉融合，就需要首先從宏觀層面上對以往獨立學(xué)科知識講授的教學(xué)觀念進行更新，樹立多學(xué)科交叉融合教學(xué)觀念，并且在物理和化學(xué)雙學(xué)科融合內(nèi)容方面保證其整體的準確性［3］。

例如在確定高中物理與化學(xué)兩門學(xué)科之間的交叉融合知識點時，要注意對交叉融合內(nèi)容容量進行有效把握，保證其準確性，避免因為過多滲透多學(xué)科融合方面的內(nèi)容而增加高中生學(xué)習(xí)的負擔(dān)。與此同時，在整個化學(xué)或者物理教學(xué)中不能夠在每堂課的教學(xué)知識點講授中都進行交叉融合，必須要充分考慮物理課程教學(xué)需求，在保證對物理課程知識進行學(xué)習(xí)的同時，能夠?qū)瘜W(xué)學(xué)科方面知識同時進行了解。為了保證物理與化學(xué)學(xué)科交叉融合內(nèi)容的精準性，需要注意對學(xué)科交叉融合方面知識點的滲透目標(biāo)進行預(yù)先擬定，認真填充所收集到的學(xué)科交叉融合知識點，保證相應(yīng)內(nèi)容在廣度與深度等方面都能夠得到有效控制，最終可以設(shè)計完善的學(xué)科交叉融合教學(xué)方案，確保可以借助這些內(nèi)容的交叉融合促進學(xué)生核心素養(yǎng)順利養(yǎng)成。比如，在指導(dǎo)學(xué)生對氣體摩爾體積進行學(xué)習(xí)后，阿伏伽德羅推論是該部分知識的學(xué)習(xí)重點，可以能夠借助氣體狀態(tài)方程開展講述。針對物理學(xué)科知識教學(xué)，一般主要結(jié)合氣體等壓和等溫變化等方面內(nèi)容對理想氣體狀態(tài)進行推導(dǎo)，實際授課中可以結(jié)合正反比例函數(shù)以及其他物理學(xué)領(lǐng)域方面體積、壓強等方面知識的關(guān)系進行理解與學(xué)習(xí)，輔助學(xué)生理解該部分知識，這樣可以強化物理與化學(xué)學(xué)科知識之間的聯(lián)系和應(yīng)用，對提高整體學(xué)習(xí)實效性有很大幫助。

3.2明確教學(xué)思路，夯實交叉融合教學(xué)開展基礎(chǔ)

在樹立物理與化學(xué)相結(jié)合的學(xué)科交叉融合理念基礎(chǔ)上，為了夯實學(xué)科交叉融合教學(xué)基礎(chǔ)，要提前對教學(xué)設(shè)計思路進行明確，做好必要學(xué)科交叉融合的準備工作，確定兩個學(xué)科交叉融合的關(guān)鍵點，并且需要仔細地梳理與整合這些交叉點的教學(xué)內(nèi)容，明確學(xué)科交叉融合內(nèi)容在物理學(xué)科和化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的教學(xué)進度，以及結(jié)合實際的教學(xué)進度對完整的教學(xué)方案進行合理設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，需要對物理和化學(xué)兩門課程教學(xué)標(biāo)準本身對應(yīng)的課程要求以及所需要明確的內(nèi)容進行深度剖析，之后合理調(diào)整對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容；立足宏觀視角來分類處理與整理物理與化學(xué)的教材，對本部分教學(xué)內(nèi)容在整個課程知識體系或本章節(jié)中的重要性情況以及對物理和化學(xué)學(xué)科交叉融合內(nèi)容如何應(yīng)用進行判斷；對學(xué)生學(xué)習(xí)本部分課程知識之前了解和掌握有關(guān)知識的情況進行分析，然后結(jié)合物理與化學(xué)兩門課程教學(xué)的標(biāo)準、教材內(nèi)容以及學(xué)生基本學(xué)情等多方面情況來對本部分教學(xué)知識交叉融合教學(xué)的目標(biāo)、重難點和教學(xué)方式方法等進行合理確定，以及確定本部分教學(xué)知識的教學(xué)過程與實施方案，最后即可開展教學(xué)評價及反思，明確整體交叉融合教學(xué)的不足與缺點，并且針對性提出改進以及相應(yīng)整改策略［4］。

例如在學(xué)習(xí)“原電池”部分（人教版，高中必修二第二章第二節(jié)）知識時，學(xué)生已經(jīng)在初中階段物理知識學(xué)習(xí)過程中掌握了電學(xué)方面的知識，如電荷守恒定律、電流表基本用法以及電流流向等方面知識，而高中化學(xué)教學(xué)中涉及到的“原電池”部分知識就運用到了這部分物理學(xué)科的電學(xué)知識。因此，在該部分知識授課中可以聯(lián)系物理學(xué)科中電學(xué)部分知識開展交叉融合教學(xué)，在教師指導(dǎo)下引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及探究新知識，充分突出學(xué)生主體地位來開展深度學(xué)習(xí)的同時，可以培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識交叉融合的意識。該部分教學(xué)的主要目標(biāo)是使高中生對電能與化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化意義及具體應(yīng)用進行分析，明確原電池以及其他類型的化學(xué)電源的基本工作原理。在物理與化學(xué)學(xué)科交叉融合體系構(gòu)建中，主要是調(diào)動學(xué)生初中階段所學(xué)的物理學(xué)科中電學(xué)部分的知識點，以及化學(xué)當(dāng)中氧化還原反應(yīng)部分知識，保證可以補充化學(xué)能以及其他種類能量轉(zhuǎn)換等部分的知識，夯實學(xué)生關(guān)于電化學(xué)部分概念的認識基礎(chǔ)，培養(yǎng)他們關(guān)于不同學(xué)科之間知識交叉融合學(xué)習(xí)意識。針對人教版選修一（金屬腐蝕與防護、化學(xué)與生活）和化學(xué)選修四（化學(xué)反應(yīng)原理）等部分化學(xué)知識教學(xué)中還需要進一步指導(dǎo)學(xué)生了解電化學(xué)部分課程知識，最終輔助學(xué)生逐步構(gòu)建更為完善的電化學(xué)知識結(jié)構(gòu)。

3.3優(yōu)化教學(xué)過程，提高交叉融合教學(xué)開展效果

在明確交叉融合教學(xué)學(xué)情與基本思路的基礎(chǔ)上，為了保障整體交叉融合教學(xué)質(zhì)量，需要結(jié)合交叉融合教學(xué)目標(biāo)與基本思路，對整個教學(xué)過程進行優(yōu)化設(shè)計，保證整個教學(xué)過程設(shè)計的質(zhì)量［5］。針對物理與化學(xué)二者的交叉融合設(shè)計，一般需要對學(xué)生現(xiàn)階段已經(jīng)掌握的物理和化學(xué)教學(xué)中所掌握的基本情況進行明確，明確它們基本的教學(xué)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上制定教學(xué)方案。

例如針對“原電池”部分知識同物理知識交叉融合教學(xué)而言，需要明確學(xué)生對該部分知識的了解情況，如知道了其主要包括氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)等部分知識。在初中階段物理知識學(xué)習(xí)中，電子定向移動會相應(yīng)生成電流，初步認識到氧化還原反應(yīng)本質(zhì)涉及電子定向移動，但是卻不了解原電池部分知識，以及缺乏物理與化學(xué)兩門課程知識的交叉融合意識。與此同時，電解質(zhì)溶液本身具有良好導(dǎo)電性，在電場作用下能夠使液體中離子出現(xiàn)定向移動，但是高中生還不是非常明確原電池內(nèi)部電流流向部分知識。在明確學(xué)生的學(xué)情基礎(chǔ)上，可以選擇恰當(dāng)教學(xué)方式方法對整個教學(xué)過程進行組織，輔助學(xué)生高效思考。針對該部分知識交叉融合教學(xué)，可以采取如下教學(xué)流程：

（1） 基于情境創(chuàng)設(shè)，導(dǎo)入教學(xué)新知。在授課之初，可以借助問題情境創(chuàng)設(shè)方式，詢問學(xué)生：“同學(xué)們，你們是否了解伏特這個物理學(xué)家？”學(xué)生此時思維會轉(zhuǎn)移到課堂中來，之后可以為他們介紹關(guān)于伏特發(fā)明世界上第一塊電池的故事。然后在講完該部分故事后，可以進一步追問學(xué)生：“大家知道平常我們所用的電池是如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能？工作原理是什么？”基于這種問題情境創(chuàng)設(shè)能夠啟發(fā)學(xué)生思維，并將本部分教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入到課堂當(dāng)中。

（2） 基于實驗探究引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。在該部分知識學(xué)習(xí)中，可以為學(xué)生呈現(xiàn)教學(xué)中會應(yīng)用到的電流表，并詢問學(xué)生：“電流表主要功能是什么呢？如何應(yīng)用呢？”在學(xué)生思考之后，可以帶領(lǐng)學(xué)生開展探究實驗，具體如下：在盛有稀硫酸燒杯中插入銅片與鋅片，對相應(yīng)現(xiàn)象進行觀察；借助導(dǎo)線對銅片與鋅片進行連接，之后將它們繼續(xù)插入到盛有稀硫酸的燒杯當(dāng)中，對比連接導(dǎo)線前后的具體現(xiàn)象；借助導(dǎo)線在銅片與鋅片之間串聯(lián)一個電流表，并在裝有稀硫酸燒杯中插入金屬片，對電流表指針是否偏轉(zhuǎn)進行觀察。經(jīng)過觀察相應(yīng)的實驗現(xiàn)象，能夠?qū)虢饘倩顒有皂樞虿糠只瘜W(xué)知識來輔助學(xué)生理解有關(guān)化學(xué)實驗現(xiàn)象，同時也可以在整個分析討論中相應(yīng)地構(gòu)建原電池模型，啟發(fā)學(xué)生思考原電池的秘密。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對初中階段所學(xué)物理電學(xué)知識進行回憶與思考：“電子流動方向該如何進行判斷呢？”“你是如何對電極的正負進行判斷的呢？”通過這種有效引導(dǎo)，可以啟發(fā)學(xué)生思考，配合物理電力學(xué)方面的知識應(yīng)用，能夠幫助學(xué)生借助電路部分知識來深刻理解與掌握相關(guān)化學(xué)部分知識。此外，可以結(jié)合具體的習(xí)題來幫助學(xué)生對該部分知識進行理解，鞏固這部分所學(xué)的化學(xué)知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于物理學(xué)科和化學(xué)學(xué)科知識交叉融合的意識，極大提高了學(xué)生分析問題及解決問題的能力［6］。

4結(jié)語

高中物理與化學(xué)教學(xué)二者的交叉融合是提高物理和化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，助力學(xué)生核心素養(yǎng)養(yǎng)成的一個重要教學(xué)手段。在高中物理與化學(xué)交叉融合教學(xué)期間，可以從更新教學(xué)觀念，保障交叉融合內(nèi)容的準確性出發(fā)，注重明確教學(xué)思路，夯實交叉融合教學(xué)開展基礎(chǔ)，同時要懂得持續(xù)優(yōu)化教學(xué)過程，保障不斷提高交叉融合教學(xué)的開展效果。

參考文獻：

［1］鄧天華，傅敏.從2022年高考試題看物理跨學(xué)科教學(xué)［J］.物理教師，2023，44（1）：1619.

［2］周逸斐，劉碧蕊.基于STEM教育理念發(fā)展物理核心素養(yǎng)的教學(xué)探究［J］.寧夏師范學(xué)院學(xué)報，2023，43（5）：9394.

［3］葉玲，谷輝.高中物理與生物融合教學(xué)的思考與實踐［J］.教學(xué)與管理，2023，23（13）：4546.

［4］孫通，蘇峰.新高考制度下高中自然地理與物理學(xué)科融合教學(xué)探索［J］.中學(xué)地理教學(xué)參考，2022，37（11）：9091.

［5］蔡慧勤.高考改革引領(lǐng)下高中物理教學(xué)與信息技術(shù)融合分析［J］.數(shù)理化解題研究，2022，24（27）：101102.

［6］黃培碩.學(xué)科核心素養(yǎng)引領(lǐng)下高中化學(xué)高效課堂教學(xué)模式研究［J］.高考，2023，35（2）：3334.

作者簡介：胡金華，男，貴州都勻人，教師，本科，研究方向：物理學(xué)。