高中化學跨學科主題教學策略的探究

【摘要】為順應社會的發(fā)展且依據(jù)普通高中化學課程標準，本文提出在高中化學教學領域開展跨學科主題教學。通過實施主題式教學來實現(xiàn)高中化學的跨學科教育，幫助學生構(gòu)建系統(tǒng)全面的知識體系，實現(xiàn)多個學科知識的融會貫通，進而培養(yǎng)學生運用多學科的綜合性思維解決問題的能力。本文將圍繞教學實踐，探究跨學科教育在高中化學教學中的實際應用，并強調(diào)其對于提升學生綜合能力和培養(yǎng)科學素養(yǎng)的關鍵作用。

【關鍵詞】跨學科；主題教學；教學策略

跨學科教學是一種整合不同學科知識、技能和方法來教授特定主題或解決問題的教學方式。高中化學跨學科主題教學是以化學學科為中心，選取一個中心主題，圍繞該主題，整合多學科的知識、方法和技能，開展對共同指向的學科問題進行討論和研究而設計的教學實踐活動，旨在培養(yǎng)學生運用多學科的綜合性思維解決問題的能力。基于此，本文提出高中化學跨學科主題教學的策略，幫助學生拓展科學視野，激發(fā)其民族自豪感，培養(yǎng)學生的科學精神與社會責任的核心素養(yǎng)，發(fā)揮其育人價值和教學價值。

一、高中化學教學中存在的問題

1.教學模式的單一化

目前，在高中化學教學中，大多數(shù)教師習慣于傳統(tǒng)的教學方式，采用“教師講授學生聽講，課后練習為輔”的教學模式。這樣的課堂教學模式單一，很難滿足不同學生的個性化學習需求。隨著科技的不斷進步和信息技術(shù)的日益普及，傳統(tǒng)的教學模式已難以滿足新時代對人才培養(yǎng)的多元化要求。新課程改革著重提倡學生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而當前教學形式的單一化不僅阻礙了這一目標的實現(xiàn)，還可能對學生的全面發(fā)展產(chǎn)生負面影響。

2.學生的學習主動性較低

新一輪的課程改革強調(diào)把學生作為課堂的主體，一切教學活動都需圍繞著學生進行。但是，目前化學教學方式單一、內(nèi)容單調(diào)，導致學生對化學的學習興趣降低，學生的課堂參與度低。由于中學教學時間緊張，對學生的思考能力要求很高，使得學生學習動機弱化。若無激發(fā)興趣的策略，學生在高壓環(huán)境下難以真正感受化學的魅力。

二、高中化學跨學科主題教學的策略

1.解讀課程標準，劃定教學主題

課程標準在跨學科主題選定中扮演著重要作用。一是為教學目標的設定提供了參考。課程標準中對教學內(nèi)容和學業(yè)要求作出了明確闡述，以課程標準為依據(jù)可以確保教學主題與教學內(nèi)容相契合，避免發(fā)生偏移。二是為跨學科教學提供了豐富的素材，增加了化學學科的趣味性，構(gòu)建了多維度的教學體系，以其趣味性、靈活性突破教學重難點，減輕學生學習的心理負擔。將對枯燥的科學事實的記憶，轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦拥摹⒂腥さ慕虒W活動，讓學生積極主動地參與到跨學科的教學活動中，提高學習的課堂參與度。跨學科教學的主題選擇應針對學生的年齡特點、興趣和愛好等，從學生的生活環(huán)境和經(jīng)驗等方面尋找學生感興趣的教學主題，把枯燥的物質(zhì)性質(zhì)的記憶與生活中相關的現(xiàn)象、原理聯(lián)系起來，融合多學科的知識構(gòu)建出綜合性的教學內(nèi)容。

例如在高中化學選擇性必修1的“化學反應與能量”部分，學習活動建議中提到了探究火箭推進劑基本成分。這既助力學生深化理解化學反應與能量轉(zhuǎn)化，又促進了化學與物理學科間的橫向?qū)W習。火箭發(fā)射涉及化學、物理及工程等多元學科，推進劑配方與化學反應至關重要。教師可借此設計一體化教學活動，結(jié)合化學與物理，通過實踐促使學生探索、掌握并運用相關知識。首先，教師可以引領學生研究火箭推進劑的基本構(gòu)成，掌握其在化學反應中能量釋放的機制。通過實踐，如化學實驗或模擬，讓學生直接觀察能量在化學反應中的轉(zhuǎn)化過程，從而領會化學能與熱能、機械能之間的轉(zhuǎn)換原理。然后，教師應用物理學知識引導學生研究火箭升空機制。學生需掌握牛頓運動定律、動量定理等基礎原理，并理解火箭受重力、空氣阻力的影響。最后通過計算與分析，他們將洞悉火箭升空的動力學細節(jié)，以及化學反應能量如何轉(zhuǎn)化為飛行動力的過程。設計并實施這類跨學科教學活動，有助于學生在化學與物理間建立牢固關聯(lián)，深化對知識本質(zhì)和應用的理解。

2.多學科共同備課，探尋學科交叉點

化學作為一門中心學科，與數(shù)學、物理、生物和地理等學科均有交集。在確定教學主題后，可聯(lián)合多學科教師共同備課，深挖學科的交叉點，以此拓展教學的視角，進而培養(yǎng)學生的多學科綜合性思維。以多學科知識的融合，助力學生對化學知識的深度理解。

例如根據(jù)高中化學課程標準中建議的跨學科主題活動之一“空氣中二氧化硫污染物濃度的檢測”，設計以“城市空氣質(zhì)量監(jiān)測”為主題的跨學科教學。海南的優(yōu)質(zhì)空氣資源是吸引外地游客的重要因素，而城市空氣質(zhì)量監(jiān)測的污染物有哪些？首要污染物二氧化硫的檢測方法有哪些？城市空氣質(zhì)量監(jiān)測站的選址考慮的因素有哪些？學生利用已學習二氧化硫的性質(zhì)，綜合地理、數(shù)學的跨學科相關知識，提出解決問題的方法，以此培養(yǎng)學生利用跨學科綜合思維解決問題的能力。本節(jié)課的設計如下：

本主題教學活動設計挖掘了化學與地理學科的交叉點，要求學生結(jié)合已學的地理學科知識對空氣質(zhì)量監(jiān)測站的選址及二氧化硫?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生的危害進行分析。學生利用地理學科知識分析、解決城市空氣質(zhì)量監(jiān)測站的選址問題，并提出改善空氣質(zhì)量的友好建議，由此培養(yǎng)學生科學態(tài)度與社會責任的學科核心素養(yǎng)，展現(xiàn)了化學學科的育人價值。同時培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、利用綜合思維解決問題的能力，培養(yǎng)學生科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。

3.教學活動設計情境問題鏈，促使學生思維外顯

學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個自我建構(gòu)且不斷提升的過程。教師圍繞化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的關鍵點，設計情境問題鏈，以復雜的、綜合性強的實驗探究活動，引導學生通過小組合作學習、實施實驗探究等多樣化方式解決綜合性問題。通過一個個子問題的解決過程，觀察、聆聽學生在探究活動中的表現(xiàn)和表述，促進學生思維外顯，診斷學科核心素養(yǎng)的發(fā)展情況。基于問題鏈的教學設計，應以生活、生產(chǎn)中的現(xiàn)象或原理設置相關問題和探究實驗，以此培養(yǎng)學生利用綜合性思維解決真實問題的能力。

例如高中化學課程標準中建議的跨學科主題活動之一“啤酒中乙醇含量的測定”。以酒駕、醉駕的量刑數(shù)值引入，從學生熟悉的身邊事物切入教學，能很好地引起共鳴與激發(fā)學習者的興趣。通過課前任務，學生查閱相關資料，了解酒駕危害。但對乙醇的化學性質(zhì)仍舊陌生，由此引發(fā)學習者進一步了解乙醇性質(zhì)以及對其定性和定量的檢測原理和方法的學習欲望。

4.借助國家中小學智慧教育平臺創(chuàng)新教學方法

國家中小學智慧教育平臺匯集了優(yōu)質(zhì)教育資源，打破地域限制，不僅為教師提供豐富的教學資源和教學工具，也可以滿足學生多樣化、個性化的學習需求，培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新思維；還可以提供高質(zhì)量的課后服務資源，豐富學生的課余生活，為改進課堂教學方法，創(chuàng)造了無限可能。

國家中小學智慧教育平臺涵蓋了大量與化學相關的跨學科主題教學視頻、課件、教案等，如化學與生物交叉的“生物化學”知識講解視頻，以及化學與物理相關的“物理化學”課程課件等，為教師開展跨學科主題教學提供多樣的素材。例如在跨學科主題活動之一“啤酒中乙醇含量的測定”中，首先可以利用“雙師課堂”讓學生觀看生物學科課堂中“乙醇在人體中的氧化”視頻，對比化學實驗室利用銅或銀催化氧化乙醇實驗，構(gòu)建化學反應中反應物相同而條件不同，使得產(chǎn)物不同的思維模型。除了在課堂教學中使用平臺資源，教師還可利用平臺創(chuàng)建線上線下混合式教學模式，如線上發(fā)布跨學科學習任務和資源，學生線下自主學習和實踐，再回到線下進行交流和總結(jié)，提高教學效率和學生的參與度。例如教師引導學生圍繞特定的跨學科主題項目—啤酒中乙醇含量的測定，利用平臺資源對交警檢測酒駕的酒精檢測儀的檢測原理涉及的物理知識如折射率、電流強度與溶液中離子濃度的關系進行深度的學習，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

該平臺的教師研修模塊中有關于跨學科教學的理論知識、教學方法和實踐案例分享，可幫助教師提升跨學科教學理論水平和實踐能力。教師可借鑒平臺上優(yōu)秀的跨學科教學設計和教學經(jīng)驗，結(jié)合自身教學實際進行調(diào)整和應用，提高教學質(zhì)量；還可通過在線交流與其他教師分享跨學科主題教學心得，共同探索創(chuàng)新的教學方法。

5.設計教學評價，診斷核心素養(yǎng)落地情況

高中化學課程中的跨學科主題教學目標，是培養(yǎng)學生綜合運用相關學科知識分析和處理真實、復雜問題的能力。教學評價需全面考查學生在跨學科主題學習中的知識整合、技能運用、思維發(fā)展以及態(tài)度價值觀形成情況，促進學生在化學與多學科融合學習中提升綜合素養(yǎng)，為教師教學改進提供依據(jù)。課堂教學中應遵循“教、學、評”一體化的指導理念，進而有效地評價教學目標的達成情況。“教、學、評”一體化的評價是一種過程性評價，尤為關注學習者在活動中的表現(xiàn)性評價。學習者在學習活動中的表現(xiàn)性評價形式有：對實驗現(xiàn)象觀察、記錄評價，匯報展示評價、對完成作品的評價等。教師依據(jù)學生活動表現(xiàn)和分享交流的效果，評價學生跨學科思維形成的效果。

三、教學反思

我們生活中遇到的真實、復雜的問題往往涉及多學科知識，需要學習者創(chuàng)造性地運用綜合性的思維去分析和解決；若希望提升學生真實問題解決的能力，改變單一的思維習慣，教師可設計跨學科主題教學，給學生改變單一的思維習慣，運用綜合性思維解決問題的機會。以學生看得見、摸得著的真實情境為素材，以實驗探究作為驅(qū)動力，引導學生在復雜的背景下對化學物質(zhì)的重要性質(zhì)及其變化規(guī)律進行研究，強化多學科知識之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學生運用綜合性思維去分析和解決復雜的、綜合性強的問題的能力。

跨學科主題教學將知識方法與能力培養(yǎng)相結(jié)合，通過多個探究活動促進學生對多學科知識的理解，指向如何提出問題、收集實驗數(shù)據(jù)、評價實驗證據(jù)等科學探究能力的培養(yǎng)。將本文的跨學科主題教學策略應用于實際教學時，還應結(jié)合本校學生的實際情況，細化到課前備課、課中的學生活動設計以及課后評價性習題設置，認真落實每一步教學策略，方可提升學習者的“科學探究與創(chuàng)新意識” “科學態(tài)度與社會責任”等學科核心素養(yǎng)。

【參考文獻】

[1]趙傳棟.跨學科教育原理[M].上海：上海遠東出版社.2022.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

（基金項目：本文系海南省教育科學規(guī)劃2023年度課題“高中化學跨學科主題教學策略的探究”的研究成果，課題編號為QJH202310150）