核心素養下高中物理與化學教學的交叉融合

摘要：在新高考背景下，培養學生的核心素養是各門課程教學的根本任務，革新傳統以教師為主導的知識講解教學模式，創新多學科融合教學理念，構建學科交叉融合的教學體系是培養學生核心素養的一個有效路徑。立足核心素養培養，從學科交叉融合出發，就如何有效融合高中物理和化學教學進行了重點討論，旨在助力高中生學科核心素養順利養成。

關鍵詞：高中物理；高中化學；核心素養；學科融合；教學策略基于STEM理念，可知跨學科教學理念是突破學科教學屏障，構建學科交叉融合和滲透的知識體系，對促進學生思維能力發展，完善知識結構，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學科，在促進科技發展方面發揮著先導作用，如果能同化學學科交叉融合構成物理化學學科，將會同時提升學生對物理和化學兩門學科的認知和理解。因此，為了幫助高中生全面理解與認識科學世界，樹立準確的科學觀念，提高學科知識遷移及應用能力，就需要強化物理同化學學科之間的交叉融合教學。

1學科交叉融合概述

學科交叉融合實際上就是所謂的“跨學科”，打破不同學科間的界線，實現多學科知識交叉融合。在學科交叉融合期間，不同學科彼此之間需要對統一的中心題目進行確定，之后要運用不同學科知識進行協同教學?；诙鄬W科知識交叉融合，可以促使學生調用不同學科思維來開展深度學習活動，促進學生思維能力發展以及學科核心素養的養成?；蛘哒f，學科交叉融合本質上是要強化多學科知識的聯系，有效整合多學科知識思維模式以及技能來推進學科教學高質量開展。

2核心素養下高中物理與化學教學的交叉融合必要性與可行性2.1必要性分析

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

2.2可行性分析

對化學與物理兩門課程而言，在課程性質、教學內容、教學理念等方面本身存在一定相似性，具備交叉融合的可能性。從課程性質視角來講，物理和化學這兩門課程本身都是基于自然科學研究中推導科學理論或者觀察實驗所得到的，物理學科在促進化學學科發展方面占有重要地位。與此同時，無論是物理學科或者是化學學科，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。從課程內容角度來講，物理課程與化學課程二者具有非常緊密聯系，如原子核、能源、固液氣、熱力學、靜電場等這些課程內容本身具有非常強的相似性。從教學理念角度來講，物理和化學這兩門課程教學的根本目標在于培育高中生的學科核心素養。通過對基礎教學內容進行合理設置來全面滿足學科教學中的多元化教學需求，即要在對學科核心素養進行倡導的基礎下助力兩門課程教學目標能夠順利實現。無論是物理課程或者化學課程，二者的開展都依賴于實驗支持，如在環境、創新、運動能量、態度、證據與探究等眾多學習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兩門學科的交叉融合，除了可以在整個教學中貫徹落地立德樹人教育任務，同樣也有利于促進學生學科核心素養的順利養成，保證他們能夠實現終身發展。

3核心素養下高中物理與化學教學的交叉融合的有效策略3.1更新教學觀念，保障交叉融合內容的準確性

當前處于信息化時代，科學技術發展迅猛，相關產物也都是在多學科交叉融合下才最終形成的，在碰到有關問題時，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。但是現階段物理或化學教學中的授課教師基本只講授本學科基礎知識，這樣教學模式顯然不利于現階段社會發展需求，更不利于學生核心素養的養成。為了保證物理和化學教學能夠順利進行學科內容的交叉融合，就需要首先從宏觀層面上對以往獨立學科知識講授的教學觀念進行更新，樹立多學科交叉融合教學觀念，并且在物理和化學雙學科融合內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兩門學科之間的交叉融合知識點時，要注意對交叉融合內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科融合方面的內容而增加高中生學習的負擔。與此同時，在整個化學或者物理教學中不能夠在每堂課的教學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需求，在保證對物理課程知識進行學習的同時，能夠對化學學科方面知識同時進行了解。為了保證物理與化學學科交叉融合內容的精準性，需要注意對學科交叉融合方面知識點的滲透目標進行預先擬定，認真填充所收集到的學科交叉融合知識點，保證相應內容在廣度與深度等方面都能夠得到有效控制，最終可以設計完善的學科交叉融合教學方案，確?？梢越柚@些內容的交叉融合促進學生核心素養順利養成。比如，在指導學生對氣體摩爾體積進行學習后，阿伏伽德羅推論是該部分知識的學習重點，可以能夠借助氣體狀態方程開展講述。針對物理學科知識教學，一般主要結合氣體等壓和等溫變化等方面內容對理想氣體狀態進行推導，實際授課中可以結合正反比例函數以及其他物理學領域方面體積、壓強等方面知識的關系進行理解與學習，輔助學生理解該部分知識，這樣可以強化物理與化學學科知識之間的聯系和應用，對提高整體學習實效性有很大幫助。

3.2明確教學思路，夯實交叉融合教學開展基礎

在樹立物理與化學相結合的學科交叉融合理念基礎上，為了夯實學科交叉融合教學基礎，要提前對教學設計思路進行明確，做好必要學科交叉融合的準備工作，確定兩個學科交叉融合的關鍵點，并且需要仔細地梳理與整合這些交叉點的教學內容，明確學科交叉融合內容在物理學科和化學學科教學中的教學進度，以及結合實際的教學進度對完整的教學方案進行合理設計。在此基礎上，需要對物理和化學兩門課程教學標準本身對應的課程要求以及所需要明確的內容進行深度剖析，之后合理調整對應的教學內容；立足宏觀視角來分類處理與整理物理與化學的教材，對本部分教學內容在整個課程知識體系或本章節中的重要性情況以及對物理和化學學科交叉融合內容如何應用進行判斷；對學生學習本部分課程知識之前了解和掌握有關知識的情況進行分析，然后結合物理與化學兩門課程教學的標準、教材內容以及學生基本學情等多方面情況來對本部分教學知識交叉融合教學的目標、重難點和教學方式方法等進行合理確定，以及確定本部分教學知識的教學過程與實施方案，最后即可開展教學評價及反思，明確整體交叉融合教學的不足與缺點，并且針對性提出改進以及相應整改策略［4］。

例如在學習“原電池”部分（人教版，高中必修二第二章第二節）知識時，學生已經在初中階段物理知識學習過程中掌握了電學方面的知識，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，而高中化學教學中涉及到的“原電池”部分知識就運用到了這部分物理學科的電學知識。因此，在該部分知識授課中可以聯系物理學科中電學部分知識開展交叉融合教學，在教師指導下引導學生自主學習及探究新知識，充分突出學生主體地位來開展深度學習的同時，可以培養學生多學科知識交叉融合的意識。該部分教學的主要目標是使高中生對電能與化學能之間的相互轉化意義及具體應用進行分析，明確原電池以及其他類型的化學電源的基本工作原理。在物理與化學學科交叉融合體系構建中，主要是調動學生初中階段所學的物理學科中電學部分的知識點，以及化學當中氧化還原反應部分知識，保證可以補充化學能以及其他種類能量轉換等部分的知識，夯實學生關于電化學部分概念的認識基礎，培養他們關于不同學科之間知識交叉融合學習意識。針對人教版選修一（金屬腐蝕與防護、化學與生活）和化學選修四（化學反應原理）等部分化學知識教學中還需要進一步指導學生了解電化學部分課程知識，最終輔助學生逐步構建更為完善的電化學知識結構。

3.3優化教學過程，提高交叉融合教學開展效果

在明確交叉融合教學學情與基本思路的基礎上，為了保障整體交叉融合教學質量，需要結合交叉融合教學目標與基本思路，對整個教學過程進行優化設計，保證整個教學過程設計的質量［5］。針對物理與化學二者的交叉融合設計，一般需要對學生現階段已經掌握的物理和化學教學中所掌握的基本情況進行明確，明確它們基本的教學目標，在此基礎上制定教學方案。

例如針對“原電池”部分知識同物理知識交叉融合教學而言，需要明確學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與還原反應等部分知識。在初中階段物理知識學習中，電子定向移動會相應生成電流，初步認識到氧化還原反應本質涉及電子定向移動，但是卻不了解原電池部分知識，以及缺乏物理與化學兩門課程知識的交叉融合意識。與此同時，電解質溶液本身具有良好導電性，在電場作用下能夠使液體中離子出現定向移動，但是高中生還不是非常明確原電池內部電流流向部分知識。在明確學生的學情基礎上，可以選擇恰當教學方式方法對整個教學過程進行組織，輔助學生高效思考。針對該部分知識交叉融合教學，可以采取如下教學流程：

（1） 基于情境創設，導入教學新知。在授課之初，可以借助問題情境創設方式，詢問學生：“同學們，你們是否了解伏特這個物理學家？”學生此時思維會轉移到課堂中來，之后可以為他們介紹關于伏特發明世界上第一塊電池的故事。然后在講完該部分故事后，可以進一步追問學生：“大家知道平常我們所用的電池是如何將化學能轉化成電能？工作原理是什么？”基于這種問題情境創設能夠啟發學生思維，并將本部分教學內容導入到課堂當中。

（2） 基于實驗探究引導學生深度學習。在該部分知識學習中，可以為學生呈現教學中會應用到的電流表，并詢問學生：“電流表主要功能是什么呢？如何應用呢？”在學生思考之后，可以帶領學生開展探究實驗，具體如下：在盛有稀硫酸燒杯中插入銅片與鋅片，對相應現象進行觀察；借助導線對銅片與鋅片進行連接，之后將它們繼續插入到盛有稀硫酸的燒杯當中，對比連接導線前后的具體現象；借助導線在銅片與鋅片之間串聯一個電流表，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進行觀察。經過觀察相應的實驗現象，能夠導入金屬活動性順序部分化學知識來輔助學生理解有關化學實驗現象，同時也可以在整個分析討論中相應地構建原電池模型，啟發學生思考原電池的秘密。在此基礎上，引導學生對初中階段所學物理電學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，可以啟發學生思考，配合物理電力學方面的知識應用，能夠幫助學生借助電路部分知識來深刻理解與掌握相關化學部分知識。此外，可以結合具體的習題來幫助學生對該部分知識進行理解，鞏固這部分所學的化學知識的同時，培養學生關于物理學科和化學學科知識交叉融合的意識，極大提高了學生分析問題及解決問題的能力［6］。

4結語

高中物理與化學教學二者的交叉融合是提高物理和化學教學質量，助力學生核心素養養成的一個重要教學手段。在高中物理與化學交叉融合教學期間，可以從更新教學觀念，保障交叉融合內容的準確性出發，注重明確教學思路，夯實交叉融合教學開展基礎，同時要懂得持續優化教學過程，保障不斷提高交叉融合教學的開展效果。

參考文獻：

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

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

［3］葉玲，谷輝.高中物理與生物融合教學的思考與實踐［J］.教學與管理，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科融合教學探索［J］.中學地理教學參考，2022，37（11）：9091.

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

［6］黃培碩.學科核心素養引領下高中化學高效課堂教學模式研究［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。