物理學科知識融合到高中化學教學中的應用

◆摘? 要：現代教育改革，尤其是新課程的進一步改革，現代社會越來越需要思維開拓型的人才，高中化學教學能很好地培養學生良好的分析、思考、推理等能力，將其它學科中的知識和思維與化學教學相融合，能幫助學生更好的理解所學知識，并靈活運用，培養出社會所需要的具有跨學科思維的開拓型人才。

◆關鍵詞：學科知識融合;高中化學教學

現代教育對學生的思維和能力培養的要求越來越高，這不但需要教師教會學生知道所學的知識點，更要求教師教會學生思考、分析的能力。同時近年高考中也越來越多的出現化學學科知識與物理、數學、生物結合在一起的問題，這需要學生將物理、數學、生物思維運用到化學解題中來。這也加重了教師將其它學科中的知識思維拿過來，融合到高中化學教學過程中來的研究。下面就來分享兩則將物理學科知識融合到高中化學教學中的事例。

一、物理學科知識融合到化學實驗教學中的應用

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，尤其是高中化學知識中很大一部分都是通過實驗現象和結論中歸納出來的。由此可見化學實驗在化學教學中的重要性，但有些化學實驗在實驗過程中學生無法理解實驗的工作原理，不知道各步操作的原因，這是學生對所學實驗沒有理解，更不用說對該實驗進行變形改進了。例如在人教版高中化學必修一中NH3的噴泉實驗，這是高一必修一中非常重要的一個實驗。但學生始終不理解，更不用說實驗儀器加以變形以后的問題了。教材上的常規實驗裝置如（圖1），其變形裝置如（圖2）。NH3的噴泉實驗是利用了圓底燒瓶內外壓強差，將水從壓強大的一方壓入壓強小的一方，從而形成噴泉。壓強是物理中的一個重要的物理量，使得想到能否借鑒物理學中與壓強有關的裝置來加強學生對該實驗的理解。通過思考，在教學時提出如下裝置如（圖3），一個兩端帶有出氣口大小均勻的密閉容器，兩出氣口裝有兩個氣閥，中間有一無摩擦的隔板。當兩端充入等量氣體時，隔板處于正中間，如果此時打開（圖3）裝置中A端的氣閥，并用抽氣裝置，抽出A中大部分氣體，馬上關閉氣閥，此時A端氣體的量減少，A端壓強小于B端的壓強，隔板在B端氣壓作用下向A端移動。這個原理就和教材上NH3的噴泉實驗的常規裝置（圖1）工作原理一致，對比（圖3）此時是以水為隔板將氣體分成在圓底燒瓶內（相當于A端）和大氣（相當于B端）中，這樣學生就很好的理解了為什么這個實驗的原理是內外壓強差了。接下來再進一步延伸，提出如圖2裝置中，向錐形瓶中加入NaHCO3和稀鹽酸也能形成噴泉，這個裝置的工作原理又是怎樣的呢？同樣利用圖3裝置加以分析，相對圖3裝置的實驗而言，相當于向B端鼓入空氣，使B端中氣體的量增多，壓強增大，而A端壓強不變，A端壓強小于B端的壓強，隔板在B端氣壓作用下向A端移動。所以，對于圖2這樣的裝置，錐形瓶中生成氣體就是增大了下面錐形瓶中氣體的壓強，也可形成噴泉，日常生活中廣場上的噴泉就是利用這個原理形成的。通過這種將物理思維與化學實驗相結合在教學中的應用，使得學生能更好的理解了NH3的噴泉實驗產生的原理，并加以應用。

二、物理學科知識融合到化學反應原理教學中的應用

化學反應原理也是高中化學教學中的重要組成部分，化學反應原理是純理論的知識，學生看不見，也摸不著，全靠教師的語言描述和學生的想象，很難理解，所以這部分知識是高中化學教學中的重點和難點，要想讓學生更好的學會和理解這部分知識，首先需要教師給學生進行建模，在這個模型中利用學科思維進行遷移理解所學化學反應原理的知識。例如人教版高中化學選修4教材中關于化學平衡移動這部分知識，但平衡的移動是看不見的，所以學生對此知識很難理解掌握。通過思考，將初中物理的連通器借鑒了過來，給學生進行了建模。將連通器看作化學平衡的一種模型，連通器的左邊看作反應物，連通器的右邊看作生成物，正反應可以看作水從左邊流向右邊，逆反應可以看作水從右邊流向左邊。化學平衡的建立可以看作，剛開始只向連通器左側加水，此時左側水位最高，水壓最大，水由左側流向右側速度最快，而右側無水，水由右側向左側流動的速率為0。隨著左側的水往右側的流動，左側水位逐漸下降，水壓減小，水由左側向右側流動的速率減小，而只要左側水一向右側流動，右側就有了水，水就存在由右側向左側流動的過程，且隨著時間的延長，右側水位逐漸升高，水壓逐漸增大，水由右側向左側流動的速率也在增大。總有一個時刻，連通器左側的水面與右側水面高度相等，兩側水壓相等，此時水由左側向右側流動的速率與水由右側向左側流動的速率相等，左右兩側的水面高度不再改變，達到了一種動態的流動平衡。連通器兩邊水面相平的狀態就相當于化學平衡狀態。當連通器兩邊水面相平時，再向左側迅速加入一定量的水，左側水面上升，此后左側水面下降，右側水面上升。如果從左側迅速取出一定量的水，左側水面下降，此后左側水面上升，右側水面下降。這就相當于可逆反應達到化學平衡狀態后，改變影響平衡的一個條件，平衡就向著減弱這種改變的方向移動，這就是勒夏特列原理。通過物理中的連通器裝置在化學平衡中建立模型，整合到化學平衡的教學過程中，能更好提升學生的形象思維。

由此可見，將其它學科知識融合到高中化學教學中，可以起到加深學生理解，開拓學生化學思維的作用。教師在教學過程中應將更多其它學科知識融入到本學科的教學過程中來，從而為國家培養出更多跨學科思維的開拓型人才。

參考文獻

[1]李曄，周青.學科教學之間的交叉與融合——對美國高中化學教材PrenticeHall中物理知識作用的分析[J].外國中小學教育，2008（04）：30-34.

作者簡介

聶東杰（1977.11.10—），性別：男，民族：漢族，籍貫：重慶梁平區，最高學歷：本科，職稱：高級教師，研究方向：高中化學教學。