浅谈跨学科知识在初中化学教学中的应用

徐丽萍

（甘肃省武威市凉州区下双镇九年制学校，甘肃武威 733000）

以核心素养为导向，初中化学教学重视跨学科实践活动，强调让学生在跨学科的实践活动中形成科学探究与实践能力，发展科学思维，强化创新意识。如此，越来越多的教师开始思考跨学科知识在初中化学教学中的实际应用。教师应主动加强跨学科教研联系，准确把握初中化学教学应用跨学科知识的基本要素，以便锚定可行策略，完善日常课程。

一、初中化学教学应用跨学科知识的基本要素

化学作为一门具有综合性的学科，有机融合了数学、物理、生物等学科内容，因此，数学、物理、生物等知识也是初中化学教学应用跨学科知识的基本要素。

（一）数学知识在化学教学中的应用

数学知识在初中化学教学中的应用集中体现在运算阶段，如直角坐标系常与化学反应速率等图像结合，三角函数可用于计算化学反应的物理意义等问题，极值思想可使一定质量下的化学反应生成物、反应物问题迎刃而解，十字交叉法可将复杂的化学方程化繁为简［1］。而比例、假设、函数图像等数学思想和方法也有其妙用。教师可在对应化学教学中点拨学生，使其自主认识到化学背后隐藏的数学要素，推理应用数学知识探究化学和解决实际问题的基本逻辑。例如，在教学“物质的量的计算”时，教师可结合下列例题指导学生跨学科应用数学知识：“现有由Fe2O3、Fe3O4、FeCO3三种物质构成的混合物，其中铁元素的质量分数为70%，则该混合物中Fe3O4与FeCO3物质的量的比是多少？”学生先结合题意判断混合物中铁元素与Fe2O3中铁元素的内在联系，随后列出相关方程，可轻松利用十字交叉法求得物质的量比值。而比值就隐含“比例”数学知识。

（二）物理知识在化学教学中的应用

物理知识在初中化学教学中的应用集中体现在对化学反应的动态分析中，物理学科分析某个物理量变化前后物体变化的思想与知识点，也适用于对化学动态反应与平衡过程的分析。再者，浮力、压强、密度等物理要素也经常出现在化学问题中。这要求教师将相关物理知识及时渗透于化学教学中，给予学生适当点拨。教师也可观察生活中相互关联的物理、化学现象，结合生活实例引导学生理解物理知识在初中化学教学中的跨学科应用。例如，教师可在讲解石灰石与盐酸的反应时，设计以下跨学科问题：“在装有一定量水的容器底部放置了装有适量石灰石和盐酸的广口瓶，并通过气球密封瓶口。过一会儿会看到怎样的现象？这说明广口瓶所受到的浮力、水对容器底部的压强、容器对支持面的压强存在哪些变化？”之后，教师可指导学生联系石灰石与盐酸的反应方程（化学知识）以及浮力、压强（物理知识）解决问题，实现跨学科知识在初中化学教学中的灵活应用。

（三）生物知识在化学教学中的应用

生物知识在初中化学教学中的应用集中体现在生命体的活动与环保方面，涉及光合作用、血红蛋白的生理功能、动物的呼吸作用、胃液的酸性等多个知识点，经常以综合题形式出现。这便需要教师在实际教学中，有策略地渗透光合作用、呼吸作用等生物知识。例如，教师可通过以下综合题展开教学：“在一个密闭的玻璃容器中放置一盆花和一只盛有水的烧杯，水上有一颗质量适中的铁球。将该容器置于太阳光下照射一段时间，可观察到哪些现象？如何解释其原因？”题目为生物知识与化学知识的综合，要求学生结合生物知识推理化学现象并解释其原因。学生在教师指导下分析此题目，可进一步掌握生命体活动对化学反应或变化的影响，理解化学与生物知识点的辩证统一关系。

二、跨学科知识在初中化学教学中的应用策略

明确基础要素后，教师可依据《义务教育化学课程标准（2022 年版）》要求与提示，以简单的问题、实践活动、主题学习活动等为载体，推进初中化学跨学科教学。但在此期间，教师应注意教学策略的合理性、科学性、实用性。譬如，教师首先应使学生夯实跨学科基础知识，其次应培养学生学习兴趣，最后应组织实践活动。

（一）夯实跨学科基础知识

我国著名数学家苏步青先生曾说“扎扎实实地打好基础，练好基本功，我认为这是学好数学的秘诀”，学好物理、生物、化学又何尝不是如此。学生只有扎实地掌握跨学科知识，才能在实际应用中驾轻就熟。因此，教师应使学生夯实跨学科基础知识，做到熟知、熟记、熟用［2］。那么，导学案、微课、思维导图、生活化教学、问题驱动教学均有一定可行性。教师可在基础知识教学中独立运用任意工具或策略，也可将其融合运用。比如，在教学“化学方程式”时，教师可在导学案中分别设计数学方程与化学方程，督促学生自主对比探究，总结二者异同，巩固其数学方程基础，并使其对化学方程式形成初步认识。之后在课堂教学中，教师可通过微课、联系生活、连环追问等方式引导学生深入分析化学方程式的特点及其与数学方程的内在联系，促进学生对相关跨学科基础知识的深度掌握。而对于思维导图工具，教师可将其应用在课时、章节、单元等整体复习中，通过带领学生绘制跨学科基础知识思维导图，进一步加深学生对数学、物理、生物知识在化学中的应用印象。

（二）培养跨学科学习兴趣

兴趣是最好的老师，是学习的内在驱动力，是保持探究积极性的法宝。而培养学生跨学科学习兴趣，应经历“是什么”“为什么”“怎么做”三个阶段。

第一阶段，教师应使学生认识到初中化学教学所应用的跨学科知识包括哪些基本内容，即数学、物理、生物，解决学生“什么是跨学科知识”的疑惑。在此基础上，教师可以引申“跨学科学习”概念：“涉及两门或多门学科的学习”。学生逐渐触摸到跨学科知识在初中化学教学中的应用本质，也有利于培养兴趣向下一阶段的过渡。

第二阶段，教师应使学生认识到跨学科知识在初中化学教学中的核心应用价值：促进探究、锻炼思维、发展素养等。学生就此意识到跨学科学习对自身成长的诸多益处，增进学习动力，自然提高学习兴趣，促进跨学科知识在初中化学教学中的应用，为师生合作探究“怎么做”带来便利。

第三阶段，教师应使学生认识到跨学科知识在初中化学教学中的主要应用方法——实践。实践更能使跨学科知识在初中化学教学中的应用取得良好效果。教师可立足实际教学进度与学情，定期组织跨学科综合实践活动，并为实践适当添加背景、主题或问题，这也是下文将重点讨论的内容。

（三）组织跨学科实践活动

1.提炼大概念。此环节多为教师主导，是确定跨学科实践活动主题与内容的先决条件。《义务教育化学课程标准（2022年版）》围绕初中化学学生核心素养的目标要求设计了10 个可供选择的跨学科实践活动，教师可依据班级教学实况，选择具有更高契合度的实践活动，提炼其大概念，为引导学生应用跨学科知识做足准备。比如，“基于碳中和理念设计低碳行动方案”跨学科实践活动，可提炼“可持续发展”大概念，并由此明确“使学生综合运用数学、生物、化学等跨学科知识，秉持可持续发展观，设计、评估和解决实际问题，提出科学方案”等活动目标。基于实践活动主题、大概念与目标的共同引领，跨学科知识在初中化学教学中的应用可顺利展开。

2.梳理知识要素。梳理知识要素，即对跨学科实践活动所需知识的整理，需要教师与学生的共同参与。对学生而言，基于实践活动前期梳理知识要素，能够有效巩固跨学科关联学习内容，以便在具体实践中顺利调取已有经验，避免手忙脚乱；而对教师来说，监督学生梳理知识要素的过程，也是评估学生跨学科实践活动实力的重要过程。教师可依据学生梳理知识要素的相关表现，列举其可能发生的跨学科综合实践问题与解决办法，进而在其实践过程中及时干预、指导，帮助学生在最短时间内挣脱困境，使跨学科知识实现更深层次的应用。

3.任务驱动。如果讨论有利于学生主动实践的教学方法，则不能忽略任务驱动教学法。任务驱动教学法是以一个富有挑战性的任务为中心，使学生在教师的帮助、强烈的问题与探究动机驱动下，通过对学习资源的主动利用达到学习目标。以此方法辅助跨学科知识在初中化学教学中的应用，教师可基于跨学科实践活动主题拆分大概念，设计分层任务，并使分层任务满足以下前提：能够有效串联跨学科知识要素［3］。之后，教师可将任务通过报告书、PPT 等多种途径告知学生，同时利用部分趣味性音像文件展示任务对应实践活动情境。情境具有生动、直观等优势，以此丰富对任务与实践活动的介绍，可显著提高学生实践活动积极性。最终，作为跨学科实践活动真正的主人，学生可主动应用跨学科知识，教学目标逐步达成。

4.自主实践。此处自主实践，以学生为主体，以合作为根本。虽然学生是独立的个体，对跨学科实践活动有个性化观点，但由于初中化学教学应用跨学科知识的复杂性，学生以个人为单位的跨学科实践活动参与形式存在一定局限性，自主合作更被提倡。初中化学教师应建立此意识，充分关注和区分学生自主独立实践与自主合作实践成果差异，找准时机引导学生自主建立小组，展开合作实践。与此同时，教师应向学生提出一定自主合作实践规则，规避因责任不清等因素引起的小组矛盾。学生自主合作实践进入尾声，教师还应指导学生填写跨学科学习报告，选派代表汇报小组跨学科学习成果。这既为学生提供了总结与展示的空间，也为后续评价提供了参考，使跨学科知识在初中化学教学中的应用具有一定系统性与整体性。

5.综合评价。教学、学习与评价是构成完整初中化学教学活动的三大要素，因此，新课标在初中化学教学方面提出了“教学评”一体化的根本要求，提倡通过改进终结性评价、加强过程性评价、深化综合评价、探索增值评价来发挥评价的育人功能。跨学科知识在初中化学教学中的应用，教师亦可通过综合评价结果改进教学，实现以实践活动评价结果促跨学科学习，促进跨学科知识在初中化学教学中的广泛应用。这要求教师结合实践活动内容预设评价指标，渗透核心素养，也要求教师建立“自评”“互评”“师评”多主体评价模式。具体来说，教师可在学生结束对跨学科知识的阶段性应用后，依次引导学生展开自主评价与相互评价，再对照学生自评与互评结果，补充教师评价。评价对象与评语越具体，越能对跨学科知识在初中化学教学中的应用发挥积极的促进作用。

三、初中化学教学应用跨学科知识的其他要点

跨学科知识在初中化学教学中的应用，与跨学科教研成果息息相关，体现在跨学科试题与作业方面［4］。为此，初中化学教师还应与数学、物理、生物等学科教师加强教研联系，融合跨学科知识，优化化学作业与试题。

（一）加强教研联系

传统教研通常以学科为中心，同年级同学科教师汇聚一处，对阶段性教学内容、目标、方法等展开研讨，制订相关计划，虽然能满足基本的教学要求，但是与跨学科教学需求存在一定距离。所以，教师应通过加强教研联系弥补此不足。譬如，初中化学教师可以在应用跨学科知识组织教学前，主动联系数学、物理、生物等学科教师，与其一同讨论数学、物理、生物、化学等学科核心知识点，归纳数学、物理、生物等知识在化学探究与实践方面的作用和表现。基于其他学科教师的帮助，初中化学教师能够系统地把握跨学科知识，笃定跨学科知识在教学中的应用重点与难点，意义不言而喻。

（二）重视跨学科作业与试题

作业是对教学的拓展与延伸，试题是对教学的检验，发挥着不同的“教学增效”作用。因此，跨学科知识在初中化学教学中的应用还需重视跨学科作业与试题的设计和应用。作业方面，教师可以结合日常教学反馈情况独立设计跨学科作业，监督学生在规定时间内解答相关问题，纠正错题并总结经验。试题方面，教师可以利用教研契机，与数学、物理、生物等学科教师合作设计化学试题，然后定期展开化学跨学科学习测验。学生先完成作业，后在试题中深化反思、查缺补漏，反作用于跨学科知识在初中化学教学中的应用。

四、结语

总之，“跨学科”是初中化学教学改革、创新与发展的必经之路，跨学科知识在初中化学教学中的应用实为初中化学教学大势所趋。因此，教师应贯彻新课标初中化学跨学科实践活动与主题学习活动要求，自觉落实跨学科教学，帮助学生掌握和应用跨学科知识。此外，教师也应加强跨学科教研联系，重视跨学科作业与试题的内在价值，通过及时、深刻的跨学科交流与创新，让跨学科知识在化学教学中展现更高能量。