碳中和项目主题下初中化学跨学科教学的实践研究

引言：随着 STEM 教育与核心素养理念的推广，跨学科教学成为基础教育改革的重要方向。化学属于理科，具有抽象性的特点，根据调查研究显示，很多学生认为化学学习起来比较困难，这主要是因为学生没有掌握有效的学习方法，项目任务具有驱动性的作用，而跨学科具有整合性的作用，二者融合能够产生巨大的能量，帮助学生简化知识理解难度，激发学习兴趣，提高学习能力[1]。

一、跨学科教学内涵

跨学科教学是指将不同学科的知识点和技能有机结合起来。它不再将学科知识独立划分为不同领域，而是通过融合不同学科的概念和方法，培养学生的综合能力和创新思维。一方面，基于项目式的跨学科是一种协作的深度学习活动。这种教学方式引导学生对真实问题进行持续探究，格外注重学生之间的合作，实现知识的体系化建构和思维的逻辑化迁移。另一方面，基于项目式的跨学科是一种跨界的创新实践活动。这种教学强调跨学科实践，学生可以像科学家一样探究，也可以像数学家一样测量，还可以像工程师一样完成设计，共同开发出新型产品。这种教学模式打破了传统教育生态的平衡，有利于创新型人才的培养。总之，基于项目式的跨学科教学在初中化学课堂中有较高的应用价值，需要强化实践，提高课堂教学水平。

二、初中化学跨学科教学实践——以碳中和项目为例

碳中和是气候变化术语，是指通过节能减排、植树造林等的方式，抵消人类活动中产生的二氧化碳排放量，使排放与自然吸收达到平衡，从而环节气候变化的影响。选择这一项目主题的原因一方面是它是社会发现现状，学生需要掌握其中的原理并拥有自己的思考；另一方面是该知识点中蕴含很多化学原理，比如碳循环、二氧化碳的捕获与转化（如化学反应、碳封存技术）等，是开展跨学科教学的重要基石。

（一）初中化学与生物，共筑碳汇防线

在自然生态系统中，森林与海洋是二氧化碳的“吸收器”。森林中，绿色植物的光合作用能够将二氧化碳和水转化为有机物与氧气，实现碳从大气向植物体的转移，这一过程设计生物学和化学的多重反应。而海洋能够借助庞大的水体通过溶解作用吸收二氧化碳，部分二氧化碳还会与海水发生化学反应，形成探索盐等物质。可见，化学与生物学科之间的衔接。

以校园绿化实践为例，在教师的引导下学生先了解校园内植物的光合作用过程，然后再计算一定面积的植物在一年内吸收二氧化碳的量。与此同时，组织学生参加沼气池社会建造的实践活动，了解如何利用秸秆等生物质发酵产生沼气原理，沼气的主要成分是甲烷，以及沼气作为清洁能源在替代传统煤炭等燃料时减少的碳排放量，这样可以让学生切实感受到化学与生物在碳减排方面的协同作用。另外，实践活动的开展也是项目式主题教学的重要形式，在主题有序引导下帮助学生理解跨学科教学的内涵。

（二）初中化学与地理，谋划低碳蓝图

从地理学看，碳中和中蕴含气候变化的区域影响、可再生能源分布，比如风能、太阳能的地理条件等知识点，但这些因素也受碳排放影响程度存在差异，实质上，这背后蕴含着复杂的化学物质迁移和转化的过程。在可再生能源分布方面，风能、太阳能等清洁能源的开发利用与地理条件紧密相关。化学在其中的作用则体现在能源转化材料与技术上。从这一点可以看出，初中地理与化学学科的融合能够为我国低碳发展谋划新蓝图。

以某地沿海城市为例，根据相关资料显示该地地理条件适宜风力发电，基于此学生需要深入了解风力发电机将风能转化为电能的过程。与此同时，站在化学角度对风力发电机叶片材料的化学特性进行分析，以及在长期风吹日晒等复杂环境下的化学稳定特定。在太阳能资源丰富的地区，可以组织学生开展太阳能热水器安装实践活动，探究太阳能转化为热能过程中，热水器内传热介质的化学性质对能量转化效率的影响，深刻理解化学与地理在低碳能源发展中的融合应用。

（三）初中化学与物理，谋划低碳蓝图

在能源转化方面，物理和化学知识相辅相成。无论是传统能源还是清洁能源，能量转化的过程都伴随化学反应，化学能与其他形式能量的转化效率决定了能源利用的优劣形式。比如，在清洁能源技术中，核能发电依靠核反应堆内的核裂变反应释放能量，这一过程涉及复杂的物理核反应与化学材料应用，如核燃料的化学性质与稳定性、反应堆冷却剂的化学配方等。

实验都是化学和物理学科的重要教学形式，实验能够将抽象的知识点具象化，为此教师可以在课堂中以实验的方式将化学和物理学科联系起来，并灵活运用信息技术，使课堂教学朝着多元化和智能化的方向发展。首先，教师通过实验演示，让学生观察不同金属材料在原电池反应中的能量转化效率差异，理解化学反应中电子转移与能量释放的关系。然后组织学生开展课外实践，组织学生参观核电站科普馆，了解核能发电的全过程，从核燃料的制备（涉及化学提纯等工艺）到能量转化流程中的物理原理，以及发电过程中的化学防护措施等。对于光伏发电，学生可以亲自动手组装简易光伏电池板，探究不同化学材料制作的电池板在相同光照条件下的发电效率，深入体会化学与物理在能源技术领域的深度融合，完成融合教学目标。

结束语

综上所述，通过对碳中和项目主题下初中化学跨学科教学的实践研究可以发现跨学科教学的重要性，符合新时代教育教学需求，顺应时代发展变化，对学生学习能力，教师教学水平，课堂教学效率的提升产生重要影响。作为初中化学教育工作者，应当在项目主题的引导下开启跨学科教学活动，丰富教学内容，创新教学模式，为学生今后的学习和发展奠定基础，推动学科核心素养的形成。

参考文献：

[1]刘玲玲.初中化学融合碳中和主题开展跨学科项目式学习的实践研究[C]//中国智慧工程研究会.2025 素质教育创新发展交流会论文集（下册）.江苏省盐城市大丰区飞达路初级中学;,2025:70-72.

[2]林旖宏.融合课程思政与STSE 理念的初中化学教学实践探索——以“化说‘碳中和’”教学为例[J].中学教学参考,2025,(17):57-60.

备注：本文系江苏省规划办“十四五”重点课题《基于项目任务的初中化学跨学科实践研究》（立项编号：B-b/2024/03/146）研究成果