跨学科视角下的高中化学教学设计研究

在当前教育改革的背景下，跨学科教学逐渐成为一种新的教育趋势，尤其在自然科学领域的教学中，探索跨学科视角下的高中化学教学设计，要求跨学科教学用于帮助学生构建完整的知识框架，并促进他们在实际问题中运用化学原理与其他学科的知识进行综合分析和解决问题的能力。

一、引入跨学科教学理念

在化学教学中，跨学科视角下开展化学教学主要是为了帮助学生理解化学本身的原理，还能增强他们的综合知识运用能力。“化学周期表”的教学中，周期表中元素的分类、排列规律以及元素之间的相互关系。要是将周期表的学习与其他学科的知识结合起来便能激发学生的兴趣，同时加深他们对元素周期性规律的理解。将化学与其他学科的知识点相结合，学生就能在学习过程中形成全面的认知[1]。以化学周期表为例，周期表所展示的元素分布规律可以与物理学中的能量层次结构相联系。元素的原子结构、电子排布与能量层次密切相关，物理学的能量量子理论为学生提供直观的理解。在这个过程中，学生能学到化学的周期性规律，还能借助物理学的理论框架去理解这些规律背后的原理。以此为基础，教师可以引导学生将元素周期表与地理学中的地球元素分布进行比较。地理学中，地球上的各种元素以不同的方式分布在地壳、海洋和大气中，部分元素聚集形成矿物资源，这些元素的分布规律与周期表中的元素周期性有着某种内在联系。做好这种跨学科的对比，学生就可以感知周期表中元素之间的关系，从而提高他们对周期表的理解。同时教师也可以结合历史学中的科学发展史来引导学生思考周期表的形成过程。例如讲解门捷列夫如何根据当时已知的元素性质和原子量，预测出后续元素的位置。

二、优化课程内容与教学设计

跨学科教学强调学科之间的融合，使用不同学科的交叉来帮助学生建立一个全面、立体的知识框架。在“化学能与热能”这一知识点的教学中，跨学科的视角能为学生提供丰富的视野。例如化学能是物质内部的能量，热能是物质因温度变化所释放或吸收的能量。在化学反应中，化学能的转化常伴随热能的释放或吸收，这种能量的变化既是化学变化的一部分，也有物理学中的热力学原理。将物理学的热力学定律与化学反应中的能量变化结合，学生就能学到化学能和热能的转化规律，还能在物理学的角度下去理解能量守恒和热传导等原理，从而加深对能量转化过程的理解。在教学中，教师也要及时结合跨学科的教学活动让学生在学习化学能与热能时，看到该知识点在其他学科中的实际应用。例如在讲解化学能与热能的转化时，结合物理学中的热力学第一定律，解释能量守恒原理。热力学第一定律指出能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式。化学反应中的能量变化正是这一法则的具体体现，学生可以使用物理学的知识来帮助理解化学能与热能之间的关系，从而提高了他们的跨学科思维能力[2]。

三、培养学生的批判性思维与创新能力批判性思维的培养要求学生要掌握金属的基本化学性质，还要利用比较、分析不同金属之间的反应特征，探究这些性质背后的原理，像不同金属的反应性差异，诸如钠和铝的化学反应性差距，可以使用物理学中的原子结构理论来解释。钠的反应性强，因为它的外层电子离核较远，容易失去，而铝的外层电子会相对紧密，因此它的反应性较弱[3]。利用这样的分析可以帮助学生理解化学性质，还能培养他们从科学原理出发去思考和分析问题的能力。在“金属的化学性质”这一知识点的教学中，学生要了解金属与酸、氧、氯等物质反应的基本规律，可以借助物理学的电学理论来思考金属反应性与金属的电导性之间的关系。比如使用物理学中关于电流和电解的知识，学生就尅对金属的化学反应有明确的理解。期间教师可以引导学生思考：为什么一些金属在电解过程中更容易释放气体或发生氧化还原反应？利用这种探讨帮助学生可以从更基本的电学原理出发去探究其内在的规律。同样地，在“金属的化学性质”教学过程中，教师还可以帮助学生研究金属在现代社会中的创新应用，如轻合金的制备、金属催化剂的使用。结合现代科技的实际应用，学生就能将化学知识与技术实践相结合，发掘金属化学性质的新应用领域，从而激发他们的创新思维。比如通过设计实验让学生观察金属在不同条件下的反应变化，并帮助他们思考如何利用这些反应特性进行新型材料的设计开发[4]。

在实际的教学实例中，跨学科的教学设计可以使用不同学科的知识点来启发学生的批判性思维和创新能力。在讲解金属的化学性质时，教师要结合生物学中的金属元素在生命体内的角色，如铁、锌、铜等金属在人体内的功能，探讨这些金属在生物体内的反应机制。例如铁是血红蛋白的重要组成部分，它可以与氧分子结合并运输氧气，铜主要在人体中作为多种酶的辅助因子来参与氧化还原反应。使用这种跨学科的联系，学生才可以理解金属在化学反应中具有特定的化学性质，而且这些性质在生物体内有着重要的生理功能。使用这种结合，让学生可以学到更多的化学知识，并从生物学的角度理解金属元素的生命意义，从而激发他们对金属化学性质的深层次思考。

结语：综上所述，在跨学科视角下可以将化学与其他学科结合，学生就会在理解化学概念的同时，看到其在现实生活中的多重应用，同时能培养他们的批判性思维与创新能力。这种教学模式强调知识的跨界融合，帮助学生从多角度思考问题，并利用多学科的视角解决复杂问题。

参考文献：

[1] 张淑玲. 跨学科融合理念下的高中化学教学设计[J]. 求知导刊,2025,(05):35-37.

[2]罗照勤.跨学科视角下的高中化学教学设计研究[J].课堂内外(高中版),2024,(39):20-21.

[3]候雨佳.“双新”背景下高中化学中的跨学科教学设计研究[D].上海师范大学,2023.

[4]王英彤,王秋,石峰.新课程背景下高中化学跨学科主题教学设计—“探秘无糖饮料”[J].化学教学,2021,(08):63-68.