跨學科背景下的高中化學教學研究

【摘要】跨學科教學是當前高中化學教學的一個重要趨勢。通過將化學與其他學科進行有機結合教學，可以促進學生對化學知識的理解，提升學生的化學核心素養(yǎng)。此外，跨學科教學通常需要引導學生以團隊合作的形式學習，因而可以培養(yǎng)學生的團隊合作能力。因此，高中化學教師要積極開展跨學科背景下的高中化學教學研究。

【關鍵詞】跨學科；高中化學；教學

作者簡介：孫凌云（1978 —） ，女，山東威海市第二中學。

如今，跨學科教學成為高中教育改革的重要方向。在此背景下，高中化學教師要探究化學學科與其他學科進行融合教學的策略，從而使學生更好地理解和應用化學知識，培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)［1］。

一、跨學科背景下的高中化學教學困境

（一）教師能力和精力不足以開展跨學科教學

跨學科教學要求教師具備多門學科的知識和技能，能夠將不同學科的內(nèi)容進行有機結合。然而，有的教師只具備化學學科的專業(yè)知識，缺乏對其他學科的了解。而且，跨學科教學需要教師具備先進的教學理念和方法。但由于缺乏相關的培訓和指導，有的化學教師沒有及時更新教學理念和方法，無法很好地開展跨學科教學。

此外，因為跨學科教學需要教師在課程中融入其他學科的內(nèi)容，這必然會增加教師的備課工作量和授課難度，從而給教師帶來一定的壓力。而有的教師精力有限，可能難以在有限的時間內(nèi)開展跨學科教學。

（二）學生能力不足以參與跨學科教學

學生學習能力不足給化學跨學科教學帶來了一定的困難。有的學生本身化學學習能力就不強，又缺乏對其他學科的了解和學習興趣，在跨學科學習中就可能更加落后于他人。

（三）學校資源和課時不足以支持開展跨學科教學

化學跨學科教學對教學設備的要求比較高，而有的學校缺乏相應的設備，無法滿足跨學科教學的需求。而且，化學跨學科教學有時需要借助一定的社會資源，例如要求學校與科研機構、企業(yè)或校外專業(yè)人士合作開展一些實踐項目。但有的學校很少有這樣的資源，從而限制了化學跨學科教學的開展［2］。

二、跨學科背景下的高中化學教學策略

（一）融合物理知識，培養(yǎng)探索精神

化學和物理是自然科學領域中的兩個重要學科，雖然關注的焦點不同，但彼此密切相關。許多化學現(xiàn)象可以通過物理原理來解釋，而很物理理論也需要化學實驗數(shù)據(jù)來佐證。在高中化學中融入物理知識，有助于學生更好地理解化學知識，培養(yǎng)學生的探索精神。

例如，在高中化學氧化還原反應的內(nèi)容教學中，教師可以設計一個鐵生銹的化學實驗。因為鐵受到溫度和濕度的影響，既會產(chǎn)生物理變化，也會產(chǎn)生化學變化。所以教師在指導學生實驗的過程中可以適當融合物理知識，讓學生更好地了解鐵的氧化還原反應。

教師讓學生準備兩個透明塑料袋，分別標記為A和B。在袋A中加入適量的冷水，在袋B中加入適量的溫水，并各加入一些鹽，攪拌均勻。將一塊鐵釘用砂紙打磨光滑，放入袋A中，將另一塊未處理的鐵釘放入袋B中。密封好兩個袋子，確保袋子中沒有空氣。將袋子放在一個明亮的地方，每天觀察袋子中鐵釘?shù)淖兓?，并記錄下來。學生的實驗及觀察結果如表1所示。

后來，學生觀察到袋A中的鐵釘很快就生銹，而袋B中的鐵釘則生銹較慢，且有的部分并沒有生銹。教師順勢引導學生了解鐵釘產(chǎn)生這樣的物理變化是因其與氧氣發(fā)生了化學反應，并進一步引導學生思考“為什么袋A中的鐵釘生銹得更快？溫度如何影響氧氣的溶解度？濕度如何影響氧氣分子在鐵表面的擴散速度？”等問題。最后，教師讓學生用物理和化學知識總結實驗結果，加深對氧化還原反應的理解。

（二）融合地理知識，培養(yǎng)問題解決能力

化學和地理之間存在著密切聯(lián)系，特別是在環(huán)境保護和資源利用方面。如人們利用化學知識揭示大氣污染物的形成機制，而用地理知識研究大氣污染的地理分布情況，從而了解不同地區(qū)的空氣質(zhì)量，以解決大氣污染問題。

以高中化學氧族元素的內(nèi)容教學為例。這節(jié)課本身就融合了化學與地理的知識，因此教師需要引導學生分別從化學和地理學科的角度來進行學習。教師可以“大氣中的臭氧層是如何被破壞的”的問題為線索，讓學生據(jù)此探索氧族元素，并在此過程中引發(fā)學生對環(huán)境保護的思考。

具體而言，教師引導學生從化學和地理兩個角度展開分析?；瘜W角度：教師引導學生討論臭氧層的組成和作用，并研究導致臭氧層受到破壞的原因。學生組成學習小組，深入研究，了解到臭氧層是由臭氧分子構成的，有的化學物質(zhì)如氟氯烴等可能導致臭氧分子發(fā)生改變，從而破壞臭氧層。教師還鼓勵學生小組深入研究氟氯烴的化學結構、制造和使用情況等，并探究其如何與臭氧分子發(fā)生反應。地理角度：教師引導學生討論臭氧層破壞的地理分布情況和對環(huán)境的影響。學生根據(jù)要求研究不同地區(qū)的臭氧層分布狀況，并討論為什么一些地區(qū)的臭氧層受到破壞的情況更嚴重，然后從緯度、大氣流動、地形等因素得出結果。如此一來，學生就能夠從化學和地理兩個角度深入探討臭氧層的破壞問題，從而深入理解氧族元素，并學會用化學知識解決環(huán)境問題，發(fā)展問題解決能力，同時還能激發(fā)環(huán)境保護的意識。

（三）融合生物學知識，培養(yǎng)科學思維

化學是一門研究基礎自然科學的學科，它通過從分子、原子和離子等微粒的角度研究物質(zhì)的結構、性質(zhì)和應用，揭示了物質(zhì)的深層次運作機制。而生物學關注生命體的運作，探索生物體的結構、功能和變化規(guī)律。兩個學科的交叉融合有助于推動生命科學領域的發(fā)展。由此可見，開展化學和生物學的融合教學能夠豐富學生對生命物質(zhì)的認知，培養(yǎng)學生的科學思維。

在學習高中化學化學平衡的內(nèi)容時，為了讓學生掌握酸堿平衡知識，理解化學平衡原理在維護生物體內(nèi)健康和功能方面的作用，教師需要融合生物學的知識來進行講解，如pH值如何反映生物體內(nèi)環(huán)境的酸堿性質(zhì)，生物體內(nèi)的酸堿平衡對生物體各種生理功能會產(chǎn)生何種影響等。

具體而言，在課堂教學中，教師可以用含氟牙膏可預防齲齒的例子為學生進行生動講解。教師由“如何預防齲齒產(chǎn)生？”的問題引出教學內(nèi)容，引導學生通過實驗探討含氟牙膏的作用。學生將兩個實驗杯放在投影儀下，在一個杯子中加入含氟牙膏，在另一個杯子中加入不含氟牙膏；在兩個杯子中都加入少量水，并用攪拌棒攪拌，直到形成牙膏溶液；使用pH試紙測試兩個杯子中溶液的酸堿性，并記錄結果。

學生觀察實驗結果，討論含氟牙膏和不含氟牙膏之間的差異，從而理解含氟牙膏有助于維護牙齒的酸堿平衡，減少牙齒受到酸侵蝕的風險。在此基礎上，教師順勢給學生講解化學平衡原理，強調(diào)化學平衡原理在維護生物體各項功能方面的關鍵作用。通過這樣的學習活動，學生能夠將化學平衡原理與實際生活中的健康問題聯(lián)系起來，并能夠學會通過實驗驗證問題，從而發(fā)展了科學思維。

（四）融合歷史知識，激發(fā)學生學習興趣

在高中化學教學中融合歷史知識是一種富有創(chuàng)意和教育價值的方法。教師通過介紹化學科學家的化學研究故事或者化學知識的歷史演變，能夠激發(fā)學生的學習興趣，并培養(yǎng)學生勇于質(zhì)疑和探究的精神。

在教學高中化學鋁的內(nèi)容時，教師可以引導學生思考化學發(fā)展的歷史以及化學對人類生活的深遠影響。教師設計這樣的問題：“你覺得鋁重要嗎？”學生意識到鋁對我們的生活是很重要的，但一時又不知從何說起。于是，教師通過投影儀展示有關鋁的歷史知識：第一是介紹法國皇帝拿破侖三世為了彰顯自己的地位曾經(jīng)使用鋁制餐具吃飯的事情，這說明鋁曾經(jīng)比黃金還貴重：第二是門捷列夫因發(fā)現(xiàn)化學元素周期律而得到一個崇高獎賞—一只鋁杯。這兩個有趣的故事說明了鋁的稀有性。接著，教師又展示介紹現(xiàn)代社會中關于鋁的應用的圖片和文字解說，讓學生了解鋁具有輕便、耐腐蝕性和可回收性等優(yōu)勢，可用于制造飛機、汽車、醫(yī)學器材等，從而了解鋁是如何改變?nèi)藗兊纳罘绞降?。通過這樣的教學活動，學生不僅能了解鋁的發(fā)展歷史、生產(chǎn)情況和應用情況，還能認識到科學家的貢獻，了解化學在推動社會進步方面的重要作用，激發(fā)對化學學習的興趣［3］。

（五）融入社會實踐，拓寬學生視野

在跨學科背景下的高中化學教學中，教師除了課堂教學，還需重視社會實踐，培養(yǎng)學生學以致用的能力。教師可以選擇與化學相關的社會實踐主題，如環(huán)境保護、能源利用、食品安全等，讓學生可以深切感受化學在社會中的應用價值。在社會實踐活動中，教師需要明確實踐的目標和任務，然后提供必要的指導和支持，確保學生能夠順利完成實踐任務。學生完成實踐活動后，教師要引導學生分析和總結實踐過程，將其撰寫成實踐報告，鞏固實踐成果。

以高中化學金屬的冶煉的內(nèi)容教學為例。教師在教完教材知識后，可以組織學生進行實地參觀考察，如參觀金屬冶煉廠，讓學生親眼看見金屬冶煉的過程，了解金屬冶煉的實際應用情況和相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。教師也可以組織學生參加與金屬冶煉相關的社會實踐項目，如廢舊金屬回收與再利用等，從而使學生對課堂知識有更深入的理解。另外，教師還可以組織學生到校外參加金屬冶煉領域的專家的講座或訪談活動，讓學生與專家進行交流互動。這樣學生就可以了解金屬冶煉領域的最新研究成果和發(fā)展趨勢，從而拓寬知識面。社會實踐結束后，教師組織學生進行學習成果展示，如制作海報、設計黑板報、撰寫研究報告等。通過學習成果展示，學生可以展示他們在金屬冶煉方面的學習成果和創(chuàng)新研究成果，提高他們的表達能力和增強他們的化學學習信心。

結語

總之，跨學科背景下的高中化學教學對于提升化學教學效果和激發(fā)學生的學習興趣具有重要的推動作用。在實踐中，化學教師可以嘗試融合物理、地理、生物學、歷史和社會實踐的知識，讓學生融會貫通，加深對化學知識的理解，發(fā)展綜合能力，拓寬思維。當然，跨學科的教學實踐仍然存在一些困難，因此化學教師仍需要進一步研究探索，使跨學科教學在高中化學教學中發(fā)揮更大的作用。

【參考文獻】

［1］張俊.依托跨學科項目化學習開展五育融合的實踐研究［J］. 青海教育，2022（12）：27-28.

［2］郭樹茜.高中化學教學方法的優(yōu)化策略探析［J］. 成才之路，2019（25）：65-66.

［3］黨紅英.新課程改革背景下高中化學教學的方法和策略［J］. 科學咨詢（教育科研），2019（5）：126.