高中化學與多學科交叉融合的教學研究

摘 要：當今，高中教育逐漸向多學科交叉融合的方向發展，化學與多學科交叉融合教學正是應對這一挑戰的創新教育方式.基于此，首先分析了高中化學與多學科交叉融合教學的意義、現存問題，

然后在此基礎之上詳細闡述了具體教學策略.

關鍵詞：多學科；交叉融合；高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）03-0117-03

多學科交叉融合教學，通過將不同學科的知識融為一體，能夠培養學生的全面素養，使其具備更強的綜合思維和實際問題解決能力.然而，這一領域仍然面臨著師資培訓、評估方法、課程整合難度等方面的挑戰.因此，對高中化學與多學科交叉融合教學進行深入研究，總結經驗，解決問題，具有重要的理論和實踐價值.

1 高中化學與多學科交叉融合的意義

1.1 促進學科知識的綜合理解

通過多學科的交叉，學生能學會將不同學科的知識進行聯結，形成更為完整的認知結構.在多學科融合的學習中，學生能夠發現學科之間的聯系，增加學科之間的交叉點，從而提高學科學習的興趣，有助于激發學生對知識的好奇心和熱情.多學科的融合強調知識的應用，學生可以將所學的化學知識更靈活地運用于實際問題，不僅提高學科學習的實用性，也培養學生的實際運用能力.

1.2 培養學生跨學科思維能力

多學科交叉融合可以幫助學生超越狹隘的學科邊界，拓展他們的學科視野.通過將化學知識與其他學科融合，學生將更全面地理解不同學科之間的聯系與共同點，能夠將不同學科的知識進行綜合運用[1].另外，多學科融合也培養學生解決復雜問題的能力.現實問題通常是多層次、多領域的，學生通過跨學科思維，能夠更有效地分析和解決這些問題.最重要的是，學生在多學科融合的學習中，將面臨跨領域的挑戰，學生可以提出新穎的觀點和解決方案，有助于培養他們的創新意識.

1.3 強化學生科學的學習態度

化學與多學科的融合通常伴隨著實驗活動，要求學生具備科學精神.在實驗中，學生需要嚴格遵循操作步驟，注重數據記錄和結果分析，進而培養科學精神和科學態度.多學科交叉融合也要求學生在學習中保持系統性，將不同學科的知識有機整合，強調科學學習的系統性和有條理性，促使學生形成科學學習的良好習慣.學生在多學科融合中要理清學科之間的邏輯關系，展示邏輯思辨和證明的能力，進而培養對問題的深刻理解和對知識體系的構建.另外，多學科交叉的實踐性要求，使學生更加注重實證與驗證.在面對問題時，學生需要通過實際操作和數據分析來驗證觀點，以此培養學生對于科學實證的重視.化學的實驗和計算過程，要求學生保持精確性和準確性，多學科交叉的情境下，這種科學嚴謹的要求會繼續加強，從而培養學生對數據和結果的準確性的敏感性.學生需要在不同學科的知識之間進行對比，且保持細致觀察和分析的態度，從而培養對于細節的重視度，提高觀察和辨析能力.

2 高中化學與多學科交叉融合的現狀

2.1 課程整合內容存在難度

教師需要具備廣泛的學科知識，以便有效整合多個學科，這對于單一學科專業背景的教師來說是一大挑戰，因為他們需要不斷拓展自己的知識范圍.除此之外，缺乏跨學科的教育培訓也是突出問題，教師需要接受特別的培訓，以學會如何整合多學科，并更好地應對學科之間的交叉點.另外，學科之間的整合會受到學科課程時間的限制，傳統的學科課程已經安排得很緊湊，整合其他學科的教學難以獲得足夠支持[2].而且學科之間有不同的教學目標和評估標準，整合這些目標會導致教學內容過于龐大或目標不清晰，加之不同學科的教學方法和評價方式之間存在差異，這些都會制約跨學科融合的實踐效果.

2.2 現有評估方法有待完善

學科交叉融合涉及抽象和主觀的概念，難以用傳統的量化評估方法來衡量.不同學科有各自的學習目標和評估標準，整合教學的評估會變得模糊，難以確定何為成功，跨學科能力也難以通過傳統的考試和測驗進行全面評估.教學團隊通常由不同學科的教師組成，評估整個團隊的協作和學科整合效果對于管理者來講并不容易.此外，多學科整合的長期效果難以立即量化，而評估方法通常更側重于短期成果.

2.3 學校師資水平有待增強

一些高中學校制訂的師資培訓計劃缺乏持續性，一次性的短期培訓難以覆蓋教師在跨學科整合方面的全面需求，培訓效果難以持久.而教師自身缺乏有效的跨學科教學技能，不知如何有機整合多學科知識，難以創設有效的學習場景，學生無法在跨學科環境中更好地學習和成長.跨學科整合需要跨學科團隊的協同合作，而教師對這種團隊合作的方式不夠熟悉，只在單一學科領域獨自工作，缺乏與其他學科教師合作的經驗.并且，也缺乏對于學科整合教學目標和評估標準的清晰認識，不知道如何制定并達成整合教學的具體目標，以及如何評估學生在跨學科學習中的表現.

3 高中化學與多學科交叉融合的教學措施

3.1 化學與物理學科融合，拓展學生學習思維

化學和物理學科有許多互補和交叉的知識點，通過整合這些知識，學生能夠建立更全面的知識體系[3].例如，在研究化學反應動力學時，物理學的運動學概念和力學定律就與化學的反應速率產生關聯，促使學生從不同學科角度深入理解相關概念，從而拓展學生思維.以焰色試驗為例，教師首先介紹焰色

試驗的基本原理，解釋不同金屬離子在高溫條件下激發電子躍遷所產生的特定顏色，強調這一現象與原子結構和能級有關.接著設計相關實驗，選擇常見的金屬離子，如鈉、鉀、鋰等，當然要確保實驗中有安全的控制措施.教師可以引導學生使用光譜儀或簡單的光譜裝置，觀察焰色試驗產生的光譜，向學生解釋不同金屬離子的光譜特征，將實驗結果與物理光譜學聯系起來.并介紹原子能級圖，解釋焰色試驗中電子躍遷的過程.通過這一過程，教師可以激發學生對物理與化學關系更深層次思考，促使學生理解物理和化學的融合對解釋自然現象的重要性.學生不僅能夠進行實際的化學實驗，觀察到焰色試驗的現象，還能深入理解背后的物理原理，實現化學與物理的融合教學目標.

3.2 化學與生物學科融合，鍛煉學生分析能力

化學與生物學科融合能夠幫助學生在分子水平上理解生命現象，通過學習生物分子的結構和功能，學生不僅能夠了解生命過程，還能夠分析分子之間的相互作用和化學反應，從而深化對生物學的理解.例如，教師在講解甲烷燃燒和檢測純度時，可以設計化學實驗，引導學生觀察燃燒過程中產生的產物和能量變化，強調反應的化學方程式，并與生物體內的氧化還原反應進行比較.然后進行生物實驗，使用甲烷氧化酶檢測生物樣本中甲烷的存在，學生可以通過觀察顏色變化等指標來判斷生物體內的甲烷水平.最后教師引導學生討論甲烷在生物體內的來源和作用，解釋生物體內甲烷產生的生理過程，以及與燃燒過程中產生的甲烷有關的生物活動.學生自主收集實驗數據，比較甲烷燃燒和生物檢測實驗的結果，然后分析數據，討論實驗中可能出現的誤差和不確定性，探究生物檢測方法在醫學和環境科學中的應用，思考甲烷作為生物標志物的重要性，以及如何利用生物檢測方法檢測環境中的甲烷.這一過程中，學生不僅能夠理解甲烷燃燒和生物檢測的基本原理，還能夠深入思考化學與生物學在解決實際問題中的協同作用.

3.3 化學與地理學科融合，培養學生空間思維

化學與地理學科融合有助于學生理解資源在地理空間中的分布和利用.通過分析不同地區的資源分布情況，學生能夠從化學的角度理解地球資源的利用與管理，培養資源地理的空間思維[4].例如，石油是重要能源之一，在講解石油分離的內容時，教師既要講解石油的基本成分，包括烴類化合物以及不同碳鏈長度的烷烴、烯烴等.同時也要引導學生理解石油中的復雜混合物，帶領學生學習石油分離的化學技術，如蒸餾、裂化、萃取等.教師可以通過模型或圖示演示這些過程，讓學生理解這些技術是如何應用于石油提煉中的，可以使用簡易設備，如沸騰燒瓶、油漏斗等，讓學生了解分離技術的基本原理.接著教師帶領學生探討石油的地質分布，講解形成石油的地質條件，如沉積盆地、有機質富集等，讓學生了解地質特征對石油分布的影響.條件允許的話，可以進行實地考察，選擇有石油資源的地區，讓學生了解實際的石油提取和分離過程，增強學生對地質學知識的實際應用理解.通過實踐性的實驗和實地考察，將培養學生實際操作能力，同時增強對地球科學和化學的整體理解.

3.4 化學與數學學科融合，強化學生認真品質

數學在化學實驗的設計和數據分析中發揮著關鍵作用.學生需要仔細設計實驗步驟，使用數學工具進行數據處理和解釋，對實驗過程和結果要高度認真和仔細.例如，酸堿中和滴定的講解會涉及各種計算，教師可以將其與數學融合.計算反應物質的物質的量濃度，教師也可以利用數學軟件或手繪圖表，模擬酸堿中和滴定曲線，通過數學圖象展示滴定過程中pH的變化，讓學生更好地理解反應的動態過程.借助實驗和數學計算的實踐，將培養學生實際操作和計算技能，同時增強認真思考的品質.

4 結束語

綜上所述，高中化學與多學科交叉融合教學的重要性，不僅體現在培養學生的跨學科思維能力上，更在于提升學生的綜合素養，使其具備更好地解決實際問題的能力.通過將化學與物理、生物、地理、數學等學科相互融合，學生能夠更全面、更深入地理解科學知識，并將其運用到實際生活中.化學教師要繼續通過探索和實踐，借助多學科交叉融合教學，回應社會對于綜合素養的需求，為學生提供更富有挑戰和創新性的學習體驗.

參考文獻：

［1］ 王建林，張澈，寧濱.淺議高中化學奧林匹克競賽中的化學與生物學科交叉融合[J].中國教育學刊，2023（S2）：146-149.

［2］ 李祖艷.高中化學多學科融合教學實踐[J].中學化學教學參考，2023（14）：4-6.

［3］ 黃桂安.高中生物學及化學學科融合的有效途徑探究：以“脂肪——美味與健康的抉擇”為例[J].生物學教學，2023，48（04）：37-39.

［4］ 鄧中亞，楊春月，馬超.學科融合在促進學生深度學習中的實踐：以“氮及其化合物”為例[J].安徽教育科研，2022（29）：114-117.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2023-10-25

作者簡介：鄭好偉（1986.4-），男，甘肅省鎮原人，本科，從事高中化學教學研究.