跨學科融合理念下的高中化學教學設計

摘 要：跨學科學習是新課改的必然趨勢，也是國家培養復合型人才的迫切要求。在高中化學課堂中開展跨學科學習可以融合其他學科的特點和優勢，幫助學生更好地理解和吸收化學知識，提高學習效率。因此，教師要將化學與其他學科有機結合，突出學科知識之間交叉融合的特性，促進學生對知識的深度理解和融會貫通。從融合信息技術、生物學、地理、歷史、思想政治等學科出發，結合具體案例探討跨學科融合理念下的高中化學教學設計實踐。

關鍵詞：高中化學；跨學科學習；教學策略

作者簡介：張淑玲（1980—），女，江蘇省淮陰中學。

跨學科教學是一種以主題或議題為載體，融合兩門及以上學科的知識、方法等，以問題解決為導向的教學活動［1］。高中化學與其他學科之間有著廣泛的交叉融合領域，具有開展跨學科教學的有利條件。跨學科教學一方面可以促進學生對化學知識的深度理解，另一方面可以拓寬學生的視野，豐富學生學習體驗，使學生掌握多種探究策略和方法，提高解決問題的能力。在高中化學教學中，教師要立足化學與其他學科的融合點，引導學生綜合運用各個學科的知識與技能，通過多元的思維方式和策略來探究和解決化學問題，從而充分發揮課程協同育人的作用，為國家培養復合型高素質人才貢獻力量。

一、融合信息技術，創設教學情境

用情境輔助跨學科教學，有助于學生快速進入學科融合境界，打破學科壁壘，深度思考化學知識，形成和發展化學核心素養［2］。教師可以將化學與信息技術融合，利用視頻、圖片、動畫等手段為學生創設生動情境，演示化學原理，激發學生的學習興趣，激活學生的高階思維，同時營造愉悅的課堂氛圍，提高學生的學習效率。

例如，在教學蘇教版高中化學必修第一冊專題3第一單元“氯氣及氯的化合物”時，教師利用視頻、動畫，生動、直觀地呈現了氧化還原反應，不僅方便學生理解，又激發了學生的興趣，提高了學生學習效率。教學過程中，教師首先通過視頻展示了一組實驗：將銅片放入稀硫酸中，但未發生任何反應。隨后，教師引導學生回顧金屬活動性順序，說明銅因排在氫后面，不夠活潑，所以與氫不發生反應。接著，教師繼續播放視頻，展示鋅片放入稀硫酸中后，鋅片表面迅速產生大量氣泡。教師通過此現象向學生解釋，因為鋅比氫更為活潑，所以二者發生反應并生成氫氣。將銅片放置在鋅片上方，另一端浸入溶液中，銅片表面也開始產生氣泡，而當銅片單獨放入溶液中時，反應立即停止。這個現象瞬間吸引了學生的注意，教師便引導他們探討原因。有的學生認為鋅片充當了導體的作用，使銅片與稀硫酸反應；有的學生認為是鋅片上的粒子“跑”到了銅片上，促使銅片發生反應。就著學生的討論結果，教師用多媒體展示鋅原子和氫離子外層電子的排布，并通過動畫演示了電子轉移的過程：鋅原子有四層電子，氫離子沒有電子，當二者在溶液中相遇時，鋅原子傾向于失去最外層的兩個電子以達到穩定狀態，而氫離子則想要獲得這兩個電子。于是雙方一拍即合，一個鋅原子失去最外層的兩個電子變成鋅離子，同時兩個氫離子接受電子形成氫原子，進而組合成氫分子，大量的氫氣便產生了。銅片之所以冒泡，是因為鋅提供的電子通過銅片傳遞到另一端，與溶液中的氫離子反應。通過這樣生動而直觀的演示，學生很快就明白了氧化還原反應的內涵，并通過電子轉移現象學習了守恒定律，了解了化合價的變化。

綜上，化學與信息技術學科的融合，能夠有效降低學習難度，使化學知識易于理解和掌握，激發學生的學習興趣，營造生動活潑的課堂氛圍。

二、融合生物學科，深化認知理解

生物學與化學學科之間存在著緊密的關聯，尤其是在生命科學領域，二者相輔相成、相互促進。教師在化學教學中融合生物學知識，可以引導學生將生物體的結構、組成、功能、運動規律等與化學原理結合起來，深化對化學知識的理解。

例如，在教學蘇教版高中化學選擇性必修3專題6第二單元“蛋白質”時，教師融入了生物學知識，讓學生深入了解蛋白質的組成、結構、化學性質和主要用途等內容。在高中生物課程中，學生接觸了蛋白質的相關知識，知道蛋白質是一種生物大分子，是構成生命的主要基礎性物質。在此基礎上，教師引導學生回顧蛋白質對于生物體的重要作用，思考蛋白質究竟是什么，它由哪些元素構成，由此激發學生的探究欲望，讓學生主動了解蛋白質的相關知識。接著，教師從牛奶、豆漿、雞蛋、豆腐等富含蛋白質的食物的水解過程出發，引入氨基酸的概念，結合化學教材中的氨基酸結構圖，讓學生識別氨基酸的結構特點：每種氨基酸分子至少都含有一個氨基（—NH2）和一個羧基（—COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。學生深入了解了氨基酸的通式——R基，認識到不同氨基酸之間的差異主要源于R基的不同，并學習了如何通過分子結構來區分不同的氨基酸。

在生物學課程中，學生了解到氨基酸共有20種，其中8種是必需氨基酸，12種是非必需氨基酸，若人體攝入的氨基酸不均衡會導致營養不良。那么氨基酸究竟是怎么變成蛋白質的呢？教師鼓勵學生針對這個問題展開探究。通過小組合作、交流討論等方式，學生最終明白氨基酸形成蛋白質的方式是脫水縮合反應，即一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基相連接，同時脫去一個水分子形成肽鍵的有機化學反應。因此，決定蛋白質多樣性的因素包括氨基酸的種類、數量、排列順序以及蛋白質的空間結構等。最后，教師結合生物學知識，幫助學生梳理了蛋白質的功能，如催化作用、運輸作用、調節作用和免疫作用等。在這樣的跨學科融合教學中，學生的生物和化學核心素養獲得了協同提升。

三、融合地理知識，培養探究能力

化學與地理學科之間存在著密切的聯系，尤其在環境保護和資源利用方面［3］。教師在化學教學中可以有機結合地理知識，引導學生從地理學科視角探究化學元素的利與弊，分析其對人類社會的影響，探討環境保護和資源利用的方法，培養學生的探究能力和解決實際問題的能力。

例如，在教學蘇教版高中化學必修第一冊專題4第三單元“防治二氧化硫對環境的污染”時，教師通過融合地理學科的相關知識，讓學生從二氧化硫在自然界的循環入手，了解二氧化硫的危害，培養學生的環保意識。教學中，教師重點引導學生用實驗探究酸雨形成的原因及其危害。具體實驗步驟如下：首先，將硫粉放入燃燒匙中，用酒精燈點燃后，將其倒入裝有氧氣的集氣瓶內，并向瓶中噴入少量水；接著，分別將新鮮的樹葉、鎂條、大理石樣本投入瓶中，觀察并分析現象；一段時間后，取出樣品，發現樹葉被腐蝕，鎂條和大理石上均有氣泡產生。這一實驗結果表明酸雨不僅會破壞植物的生長，還會對金屬、建筑物等產生腐蝕作用，給地球環境帶來巨大危害。

隨后，教師要求學生結合地理學科的相關知識，分析酸雨的形成過程。經過自主探究，學生發現人類活動，特別是化石燃料的燃燒會產生大量二氧化硫氣體，這些氣體在排放到空氣中后，與其他物質發生化學反應，生成亞硫酸、硝酸等酸性物質。這些酸性物質會溶解于雨水中，最終形成酸雨降落到地面。最后，教師鼓勵學生根據酸雨的形成原因，探討預防和治理酸雨的策略。學生提出，減少二氧化硫等有害物質的排放是防治酸雨的關鍵，例如減少煤炭等化石燃料的使用，積極發展清潔型能源；大力植樹造林，增加植被覆蓋，利用植物光合作用凈化空氣；盡量乘坐公共交通，減少汽車尾氣排放；等等。

在教學過程中，教師融合地理知識，引導學生運用相關概念來解釋酸雨的形成過程，理解酸雨的成因，同時用化學實驗讓他們深入認識了酸雨的危害。最終，師生共同探索出有效的防治酸雨的方法。這種跨學科的教學方式顯著提升了化學教學的實效性。

四、融合歷史學科，培養科學精神

以史為鑒，可以知興替。歷史學科與化學的融合，主要體現在對化學發展歷史、科研故事和化學知識演變的探討上。教師在教學時，可以指導學生用歷史的眼光看待化學問題，梳理化學發展的脈絡，挖掘科學家的研究故事，培養學生敢于質疑、求真務實的科學精神。

例如，在教學蘇教版高中化學選擇性必修3專題1第一單元“有機化學的發展與應用”時，教師可以結合歷史研究的思維與方法，引導學生梳理和探討有機化學的發展歷程，深化學生對有機化學史的理解。本單元分為三個部分：有機化合物的概念和分類、有機化學的發展和有機化學的應用。教學中，教師首先引導學生思考“有機物”和“無機物”的定義，以及為什么說“有機物”的概念已經失去了原本的意義。學生總結出有機物是指含碳化合物，無機物是不含碳的化合物，而之所以說“有機物”的概念失去了原來的意義，是因為原先有機物只能通過生物方法產生，但隨著有機化學的發展，有機物也可以通過化學方法合成。

接著，教師將有機化學的發展歷程分為兩個階段——萌發和形成階段、發展和走向輝煌階段，引導學生運用歷史研究的方法，分析、梳理、提煉和總結教材內容，根據時間順序描述有機化學的發展歷程。學生首先對我國早期有機化學的發展狀況進行了梳理。例如，早在原始社會末期，古人就已利用谷物釀酒、制醋；到了周代，人們開始使用靛藍、茜草等天然染料染布；公元前1世紀，人們開始使用天然氣井并發展出本草醫學；進入西漢時期，我國發明了造紙術。隨后，學生繼續探討17至19世紀有機化學的發展。隨著瑞典化學家貝采利烏斯首次提出了“有機化學”概念，有機化學逐漸發展成為化學的一個重要分支。后來，德國化學家維勒首次人工合成有機化合物，開創了人工合成有機物的新時代，為有機化學成為獨立的分支學科奠定了重要基礎。進入20世紀，有機化學開始走向輝煌，取得了矚目的成就，中國的結晶牛胰島素研究就是其中的典范。

學生運用歷史學科的知識與技能，成功總結了有機化學的發展歷程，繪制了時間線，并劃分出不同的發展階段，從而深化了對有機化學知識的理解。此過程不僅提高了學生分析和處理信息的能力，還培養了他們的自主探究精神。

五、融合思想政治，落實育人功能

思想政治課程是培養學生思想道德素質的主陣地，而化學教學同樣承擔著學科育人的重要任務。二者在這一目標上有著高度的一致性，為學科融合提供了有利條件。在化學教學中，教師可以融合思想政治課程，幫助學生認識到化學科技的多面性，明確人類社會的發展不能以犧牲環境為代價，從而形成“綠色化學”理念，落實學科的育人功能。

科學發展觀是高中思想政治課程的重要內容，將其與化學教學相融合，既能讓學生理解化學學科的價值與意義，又能發揮化學學科的育人功能，促進學生思想道德素質的提升。例如，在蘇教版高中化學必修第一冊專題4“硫與環境保護”的教學中，教師可以引入可持續發展的概念，讓學生了解人類活動對環境的巨大影響，增強學生的環保意識，培養學生的社會責任感。在蘇教版高中化學必修第二冊專題7“氮與社會可持續發展”的教學中，教師可以讓學生學習氮的地球化學循環，分析人類活動對氮循環的影響，了解科學、技術、社會和環境之間的相互關系，以滲透學科發展觀，培養學生尊重自然、保護環境的意識，使其明白人與自然和諧共生的重要性。再如，在教授“物質的性質與變化”時，教師可以引導學生分析二氧化碳的利弊，從“碳中和”的角度探討二氧化碳的轉化路徑，從類別、價態、化學鍵三個方面，建立物質轉化的視角，理解“碳中和”“碳達峰”“碳排放”等概念。通過這一過程，學生可明白化學是一把“雙刃劍”，在推動社會進步的同時，也可能帶來一些危害，因此在推動科技發展的過程中，必須重視環境保護，培養公民意識和環保責任感。

將思想政治學科與化學相融合，滲透科學發展觀，能讓學生看到化學的兩面性，在鉆研化學的同時關注環境保護，從而提升學生的思想道德素養，實現化學教學的育人目標。

結語

總而言之，跨學科融合理念下的化學教學，不僅具有豐富的教學內容與形式，能充分發揮其他學科的特性和優勢，還可以培養學生的多元思維，提高學生解決問題的能力。教師要積極探索化學與其他學科融合的可能性，引導學生運用跨科學的知識、技能、思維方法開展學習活動，深化知識理解和應用，發展綜合能力。

［參考文獻］

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