淺談跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

徐麗萍

（甘肅省武威市涼州區(qū)下雙鎮(zhèn)九年制學(xué)校，甘肅武威 733000）

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，初中化學(xué)教學(xué)重視跨學(xué)科實踐活動，強調(diào)讓學(xué)生在跨學(xué)科的實踐活動中形成科學(xué)探究與實踐能力，發(fā)展科學(xué)思維，強化創(chuàng)新意識。如此，越來越多的教師開始思考跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的實際應(yīng)用。教師應(yīng)主動加強跨學(xué)科教研聯(lián)系，準確把握初中化學(xué)教學(xué)應(yīng)用跨學(xué)科知識的基本要素，以便錨定可行策略，完善日常課程。

一、初中化學(xué)教學(xué)應(yīng)用跨學(xué)科知識的基本要素

化學(xué)作為一門具有綜合性的學(xué)科，有機融合了數(shù)學(xué)、物理、生物等學(xué)科內(nèi)容，因此，數(shù)學(xué)、物理、生物等知識也是初中化學(xué)教學(xué)應(yīng)用跨學(xué)科知識的基本要素。

（一）數(shù)學(xué)知識在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)學(xué)知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用集中體現(xiàn)在運算階段，如直角坐標系常與化學(xué)反應(yīng)速率等圖像結(jié)合，三角函數(shù)可用于計算化學(xué)反應(yīng)的物理意義等問題，極值思想可使一定質(zhì)量下的化學(xué)反應(yīng)生成物、反應(yīng)物問題迎刃而解，十字交叉法可將復(fù)雜的化學(xué)方程化繁為簡［1］。而比例、假設(shè)、函數(shù)圖像等數(shù)學(xué)思想和方法也有其妙用。教師可在對應(yīng)化學(xué)教學(xué)中點撥學(xué)生，使其自主認識到化學(xué)背后隱藏的數(shù)學(xué)要素，推理應(yīng)用數(shù)學(xué)知識探究化學(xué)和解決實際問題的基本邏輯。例如，在教學(xué)“物質(zhì)的量的計算”時，教師可結(jié)合下列例題指導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科應(yīng)用數(shù)學(xué)知識：“現(xiàn)有由Fe2O3、Fe3O4、FeCO3三種物質(zhì)構(gòu)成的混合物，其中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為70%，則該混合物中Fe3O4與FeCO3物質(zhì)的量的比是多少？”學(xué)生先結(jié)合題意判斷混合物中鐵元素與Fe2O3中鐵元素的內(nèi)在聯(lián)系，隨后列出相關(guān)方程，可輕松利用十字交叉法求得物質(zhì)的量比值。而比值就隱含“比例”數(shù)學(xué)知識。

（二）物理知識在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

物理知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用集中體現(xiàn)在對化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)分析中，物理學(xué)科分析某個物理量變化前后物體變化的思想與知識點，也適用于對化學(xué)動態(tài)反應(yīng)與平衡過程的分析。再者，浮力、壓強、密度等物理要素也經(jīng)常出現(xiàn)在化學(xué)問題中。這要求教師將相關(guān)物理知識及時滲透于化學(xué)教學(xué)中，給予學(xué)生適當(dāng)點撥。教師也可觀察生活中相互關(guān)聯(lián)的物理、化學(xué)現(xiàn)象，結(jié)合生活實例引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識在初中化學(xué)教學(xué)中的跨學(xué)科應(yīng)用。例如，教師可在講解石灰石與鹽酸的反應(yīng)時，設(shè)計以下跨學(xué)科問題：“在裝有一定量水的容器底部放置了裝有適量石灰石和鹽酸的廣口瓶，并通過氣球密封瓶口。過一會兒會看到怎樣的現(xiàn)象？這說明廣口瓶所受到的浮力、水對容器底部的壓強、容器對支持面的壓強存在哪些變化？”之后，教師可指導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系石灰石與鹽酸的反應(yīng)方程（化學(xué)知識）以及浮力、壓強（物理知識）解決問題，實現(xiàn)跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的靈活應(yīng)用。

（三）生物知識在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

生物知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用集中體現(xiàn)在生命體的活動與環(huán)保方面，涉及光合作用、血紅蛋白的生理功能、動物的呼吸作用、胃液的酸性等多個知識點，經(jīng)常以綜合題形式出現(xiàn)。這便需要教師在實際教學(xué)中，有策略地滲透光合作用、呼吸作用等生物知識。例如，教師可通過以下綜合題展開教學(xué)：“在一個密閉的玻璃容器中放置一盆花和一只盛有水的燒杯，水上有一顆質(zhì)量適中的鐵球。將該容器置于太陽光下照射一段時間，可觀察到哪些現(xiàn)象？如何解釋其原因？”題目為生物知識與化學(xué)知識的綜合，要求學(xué)生結(jié)合生物知識推理化學(xué)現(xiàn)象并解釋其原因。學(xué)生在教師指導(dǎo)下分析此題目，可進一步掌握生命體活動對化學(xué)反應(yīng)或變化的影響，理解化學(xué)與生物知識點的辯證統(tǒng)一關(guān)系。

二、跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

明確基礎(chǔ)要素后，教師可依據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022 年版）》要求與提示，以簡單的問題、實踐活動、主題學(xué)習(xí)活動等為載體，推進初中化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)。但在此期間，教師應(yīng)注意教學(xué)策略的合理性、科學(xué)性、實用性。譬如，教師首先應(yīng)使學(xué)生夯實跨學(xué)科基礎(chǔ)知識，其次應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最后應(yīng)組織實踐活動。

（一）夯實跨學(xué)科基礎(chǔ)知識

我國著名數(shù)學(xué)家蘇步青先生曾說“扎扎實實地打好基礎(chǔ)，練好基本功，我認為這是學(xué)好數(shù)學(xué)的秘訣”，學(xué)好物理、生物、化學(xué)又何嘗不是如此。學(xué)生只有扎實地掌握跨學(xué)科知識，才能在實際應(yīng)用中駕輕就熟。因此，教師應(yīng)使學(xué)生夯實跨學(xué)科基礎(chǔ)知識，做到熟知、熟記、熟用［2］。那么，導(dǎo)學(xué)案、微課、思維導(dǎo)圖、生活化教學(xué)、問題驅(qū)動教學(xué)均有一定可行性。教師可在基礎(chǔ)知識教學(xué)中獨立運用任意工具或策略，也可將其融合運用。比如，在教學(xué)“化學(xué)方程式”時，教師可在導(dǎo)學(xué)案中分別設(shè)計數(shù)學(xué)方程與化學(xué)方程，督促學(xué)生自主對比探究，總結(jié)二者異同，鞏固其數(shù)學(xué)方程基礎(chǔ)，并使其對化學(xué)方程式形成初步認識。之后在課堂教學(xué)中，教師可通過微課、聯(lián)系生活、連環(huán)追問等方式引導(dǎo)學(xué)生深入分析化學(xué)方程式的特點及其與數(shù)學(xué)方程的內(nèi)在聯(lián)系，促進學(xué)生對相關(guān)跨學(xué)科基礎(chǔ)知識的深度掌握。而對于思維導(dǎo)圖工具，教師可將其應(yīng)用在課時、章節(jié)、單元等整體復(fù)習(xí)中，通過帶領(lǐng)學(xué)生繪制跨學(xué)科基礎(chǔ)知識思維導(dǎo)圖，進一步加深學(xué)生對數(shù)學(xué)、物理、生物知識在化學(xué)中的應(yīng)用印象。

（二）培養(yǎng)跨學(xué)科學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，是學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動力，是保持探究積極性的法寶。而培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)興趣，應(yīng)經(jīng)歷“是什么”“為什么”“怎么做”三個階段。

第一階段，教師應(yīng)使學(xué)生認識到初中化學(xué)教學(xué)所應(yīng)用的跨學(xué)科知識包括哪些基本內(nèi)容，即數(shù)學(xué)、物理、生物，解決學(xué)生“什么是跨學(xué)科知識”的疑惑。在此基礎(chǔ)上，教師可以引申“跨學(xué)科學(xué)習(xí)”概念：“涉及兩門或多門學(xué)科的學(xué)習(xí)”。學(xué)生逐漸觸摸到跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用本質(zhì)，也有利于培養(yǎng)興趣向下一階段的過渡。

第二階段，教師應(yīng)使學(xué)生認識到跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的核心應(yīng)用價值：促進探究、鍛煉思維、發(fā)展素養(yǎng)等。學(xué)生就此意識到跨學(xué)科學(xué)習(xí)對自身成長的諸多益處，增進學(xué)習(xí)動力，自然提高學(xué)習(xí)興趣，促進跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，為師生合作探究“怎么做”帶來便利。

第三階段，教師應(yīng)使學(xué)生認識到跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的主要應(yīng)用方法——實踐。實踐更能使跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用取得良好效果。教師可立足實際教學(xué)進度與學(xué)情，定期組織跨學(xué)科綜合實踐活動，并為實踐適當(dāng)添加背景、主題或問題，這也是下文將重點討論的內(nèi)容。

（三）組織跨學(xué)科實踐活動

1.提煉大概念。此環(huán)節(jié)多為教師主導(dǎo)，是確定跨學(xué)科實踐活動主題與內(nèi)容的先決條件。《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022年版）》圍繞初中化學(xué)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標要求設(shè)計了10 個可供選擇的跨學(xué)科實踐活動，教師可依據(jù)班級教學(xué)實況，選擇具有更高契合度的實踐活動，提煉其大概念，為引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科知識做足準備。比如，“基于碳中和理念設(shè)計低碳行動方案”跨學(xué)科實踐活動，可提煉“可持續(xù)發(fā)展”大概念，并由此明確“使學(xué)生綜合運用數(shù)學(xué)、生物、化學(xué)等跨學(xué)科知識，秉持可持續(xù)發(fā)展觀，設(shè)計、評估和解決實際問題，提出科學(xué)方案”等活動目標。基于實踐活動主題、大概念與目標的共同引領(lǐng)，跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用可順利展開。

2.梳理知識要素。梳理知識要素，即對跨學(xué)科實踐活動所需知識的整理，需要教師與學(xué)生的共同參與。對學(xué)生而言，基于實踐活動前期梳理知識要素，能夠有效鞏固跨學(xué)科關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)內(nèi)容，以便在具體實踐中順利調(diào)取已有經(jīng)驗，避免手忙腳亂；而對教師來說，監(jiān)督學(xué)生梳理知識要素的過程，也是評估學(xué)生跨學(xué)科實踐活動實力的重要過程。教師可依據(jù)學(xué)生梳理知識要素的相關(guān)表現(xiàn)，列舉其可能發(fā)生的跨學(xué)科綜合實踐問題與解決辦法，進而在其實踐過程中及時干預(yù)、指導(dǎo)，幫助學(xué)生在最短時間內(nèi)掙脫困境，使跨學(xué)科知識實現(xiàn)更深層次的應(yīng)用。

3.任務(wù)驅(qū)動。如果討論有利于學(xué)生主動實踐的教學(xué)方法，則不能忽略任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是以一個富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)為中心，使學(xué)生在教師的幫助、強烈的問題與探究動機驅(qū)動下，通過對學(xué)習(xí)資源的主動利用達到學(xué)習(xí)目標。以此方法輔助跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，教師可基于跨學(xué)科實踐活動主題拆分大概念，設(shè)計分層任務(wù)，并使分層任務(wù)滿足以下前提：能夠有效串聯(lián)跨學(xué)科知識要素［3］。之后，教師可將任務(wù)通過報告書、PPT 等多種途徑告知學(xué)生，同時利用部分趣味性音像文件展示任務(wù)對應(yīng)實踐活動情境。情境具有生動、直觀等優(yōu)勢，以此豐富對任務(wù)與實踐活動的介紹，可顯著提高學(xué)生實踐活動積極性。最終，作為跨學(xué)科實踐活動真正的主人，學(xué)生可主動應(yīng)用跨學(xué)科知識，教學(xué)目標逐步達成。

4.自主實踐。此處自主實踐，以學(xué)生為主體，以合作為根本。雖然學(xué)生是獨立的個體，對跨學(xué)科實踐活動有個性化觀點，但由于初中化學(xué)教學(xué)應(yīng)用跨學(xué)科知識的復(fù)雜性，學(xué)生以個人為單位的跨學(xué)科實踐活動參與形式存在一定局限性，自主合作更被提倡。初中化學(xué)教師應(yīng)建立此意識，充分關(guān)注和區(qū)分學(xué)生自主獨立實踐與自主合作實踐成果差異，找準時機引導(dǎo)學(xué)生自主建立小組，展開合作實踐。與此同時，教師應(yīng)向?qū)W生提出一定自主合作實踐規(guī)則，規(guī)避因責(zé)任不清等因素引起的小組矛盾。學(xué)生自主合作實踐進入尾聲，教師還應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生填寫跨學(xué)科學(xué)習(xí)報告，選派代表匯報小組跨學(xué)科學(xué)習(xí)成果。這既為學(xué)生提供了總結(jié)與展示的空間，也為后續(xù)評價提供了參考，使跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用具有一定系統(tǒng)性與整體性。

5.綜合評價。教學(xué)、學(xué)習(xí)與評價是構(gòu)成完整初中化學(xué)教學(xué)活動的三大要素，因此，新課標在初中化學(xué)教學(xué)方面提出了“教學(xué)評”一體化的根本要求，提倡通過改進終結(jié)性評價、加強過程性評價、深化綜合評價、探索增值評價來發(fā)揮評價的育人功能。跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，教師亦可通過綜合評價結(jié)果改進教學(xué)，實現(xiàn)以實踐活動評價結(jié)果促跨學(xué)科學(xué)習(xí)，促進跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用。這要求教師結(jié)合實踐活動內(nèi)容預(yù)設(shè)評價指標，滲透核心素養(yǎng)，也要求教師建立“自評”“互評”“師評”多主體評價模式。具體來說，教師可在學(xué)生結(jié)束對跨學(xué)科知識的階段性應(yīng)用后，依次引導(dǎo)學(xué)生展開自主評價與相互評價，再對照學(xué)生自評與互評結(jié)果，補充教師評價。評價對象與評語越具體，越能對跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用發(fā)揮積極的促進作用。

三、初中化學(xué)教學(xué)應(yīng)用跨學(xué)科知識的其他要點

跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，與跨學(xué)科教研成果息息相關(guān)，體現(xiàn)在跨學(xué)科試題與作業(yè)方面［4］。為此，初中化學(xué)教師還應(yīng)與數(shù)學(xué)、物理、生物等學(xué)科教師加強教研聯(lián)系，融合跨學(xué)科知識，優(yōu)化化學(xué)作業(yè)與試題。

（一）加強教研聯(lián)系

傳統(tǒng)教研通常以學(xué)科為中心，同年級同學(xué)科教師匯聚一處，對階段性教學(xué)內(nèi)容、目標、方法等展開研討，制訂相關(guān)計劃，雖然能滿足基本的教學(xué)要求，但是與跨學(xué)科教學(xué)需求存在一定距離。所以，教師應(yīng)通過加強教研聯(lián)系彌補此不足。譬如，初中化學(xué)教師可以在應(yīng)用跨學(xué)科知識組織教學(xué)前，主動聯(lián)系數(shù)學(xué)、物理、生物等學(xué)科教師，與其一同討論數(shù)學(xué)、物理、生物、化學(xué)等學(xué)科核心知識點，歸納數(shù)學(xué)、物理、生物等知識在化學(xué)探究與實踐方面的作用和表現(xiàn)。基于其他學(xué)科教師的幫助，初中化學(xué)教師能夠系統(tǒng)地把握跨學(xué)科知識，篤定跨學(xué)科知識在教學(xué)中的應(yīng)用重點與難點，意義不言而喻。

（二）重視跨學(xué)科作業(yè)與試題

作業(yè)是對教學(xué)的拓展與延伸，試題是對教學(xué)的檢驗，發(fā)揮著不同的“教學(xué)增效”作用。因此，跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用還需重視跨學(xué)科作業(yè)與試題的設(shè)計和應(yīng)用。作業(yè)方面，教師可以結(jié)合日常教學(xué)反饋情況獨立設(shè)計跨學(xué)科作業(yè)，監(jiān)督學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)解答相關(guān)問題，糾正錯題并總結(jié)經(jīng)驗。試題方面，教師可以利用教研契機，與數(shù)學(xué)、物理、生物等學(xué)科教師合作設(shè)計化學(xué)試題，然后定期展開化學(xué)跨學(xué)科學(xué)習(xí)測驗。學(xué)生先完成作業(yè)，后在試題中深化反思、查缺補漏，反作用于跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

四、結(jié)語

總之，“跨學(xué)科”是初中化學(xué)教學(xué)改革、創(chuàng)新與發(fā)展的必經(jīng)之路，跨學(xué)科知識在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實為初中化學(xué)教學(xué)大勢所趨。因此，教師應(yīng)貫徹新課標初中化學(xué)跨學(xué)科實踐活動與主題學(xué)習(xí)活動要求，自覺落實跨學(xué)科教學(xué)，幫助學(xué)生掌握和應(yīng)用跨學(xué)科知識。此外，教師也應(yīng)加強跨學(xué)科教研聯(lián)系，重視跨學(xué)科作業(yè)與試題的內(nèi)在價值，通過及時、深刻的跨學(xué)科交流與創(chuàng)新，讓跨學(xué)科知識在化學(xué)教學(xué)中展現(xiàn)更高能量。