跨学科融合在初中化学课堂设计中的现状及策略——以人教版初中化学教材为例.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：跨学科融合在初中化学课堂设计中的现状及策略 以人教版初中化学教材为例方宇，热娜古丽阿不都热合曼（喀什大学化学与环境科学学院，新疆喀什 ）摘要：分析人教版初中化学教材，以化学课堂为中心，融入“道德与法治”这门文科学科，以及“物理”这门理科学科的元素，从而优化初中化学课堂的设计。以此增强学生学习化学的积极性，进而提高学生的创新精神、多角度思考问题的思维，增强学生社会责任感以及促进学生综合发展。关键词：跨学科；初中化学；学科融合；课堂设计中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；跨学科教学是以某一学科为中心，围绕一个中心主题，运用多学科的知识，对中心主题进行加工和设计的教学。采用跨学科教学有两个优点：其一，有利于开阔学生视野，增进对知识的理解，提升学生的综合能力；其二，可以拓宽教师知识面，促进教师专业发展。学科融合是当前教育界关注的热点，它能够打破学科界限，从学科知识、学科思维和学科方法等角度，进行多方面的渗透融合，从而推动高质量的学科教学 。化学知识要想学好，既需要理科变通思维，也需要文科逻辑记忆。为此，我们选取化学学科为中心，运用物理学科的知识以及道德与法治学科的知识作为增强化学学科能力的方式或方法来进行学科融合的尝试。理科类知识可以锻炼学生学习化学的思维敏捷性，文科类知识可以培养学生理解能力和正确的思想观念。这不仅可以提高学生进行知识迁移的能力，还可以激发学生的创新性思维，以此锻炼学生解决化学问题的思维，使得学生面对繁杂的化学知识可以游刃有余地去学习。本研究结合跨学科融合教学的理念以分析人教版初中化学教材，来探索提升初中化学课堂设计水平的方法。初中化学课堂设计的现状 初中化学课堂设计的机械化传统的课堂设计中，教师遵从的教学模式是讲 练 考，这种模式忽视了学生是否真正接受。这种讲授方式俨然不能激发学生的学习兴趣，而由此也会使教师减少了对教学的热情，进而引发的更大的问题就是影响化学教育质量、速度、规模、教育目标的实现。与此同时，教师更多的是让学生唯考试成绩为最终目的，机械地讲授知识 。课后作业更多的是让学生背诵化学名词定义和实验步骤、现象等。这种课堂设计模式非但不会让学生产生学习化学的动力，而且学生机械记忆知识点，最终导致思考化学问题时会出现思维定势，更谈不上会让学生真正感受到化学知识的魅力。初中化学课堂设计的刻板化目前教师在对初中化学知识的讲授上更多的是只顾着传授教材罗列的知识点，进行灌输式教学。教师不能灵活地利用教学资源，不能创造性的使用教材，且随堂习题的设计相对简单，单元测试所出现的具有挑战性的题目学生做起来吃力困难；教学循规蹈矩，也没有掌握每个学生的最近发展状况，教具的使用也很没有创新性。因此不能培养学生的创新性思维和良好学习习惯 。再加上没有对学生建构知识框架进行辅助，使得学生对于化学知识的学习情况并不乐观。初中化学课堂设计的单一化在目前初中化学的课堂教学中，还存在着两个较为显著的问题：其一是教师在进行教学时不经常运用多媒体，其二是不注重创设情境来进行教学 。化学本身就与我们生活息息相。从我们所呼吸的空气，到生活中所使用的所有物质类，都离不开化学。所以说化学学科很适合采用创设真实情境的方式进行教学。年 月云南化工 第 卷第 期 ，学校教师也应该利用网络技术来挖掘更适合课堂教学的方式。但是目前教师在授课时没能进行真实情境的有效创设，而且教学过程中依赖于板书，并不能够运用多媒体技术来改善教学形式和方法，使得课堂教学效率并不理想。对于疫情的影响，如果教师不善于运用网络去创新课堂安排，更会难以实现教学目标。跨学科融合在初中化学课堂设计中的必要性 学生综合发展的需要近年来，随着双减政策的实行，促使高效的课堂设计在教学过程中显得尤为重要。在传统的教学过程中，课程是分科进行的，但这并不意味着各学科之间是毫无关联的。这种分科形式的教学模式，使得学生并不能够对学过的知识进行系统整理和迁移，学生也很难满足综合发展的需要。狭义的课堂设计是专门指课堂上设计的教学内容与情境 。而目前初中化学的课堂上，更多的是教师对学生进行“填鸭式”教学，单向进行知识传授的同时又很少有机会让学生进行实践，内容枯燥，情境单一，使得很多学生产生了厌学的心理。这样形式的课堂设计，学生团队合作能力得不到锻炼、创新能力得不到发展，主动探索知识以及独立动手操作的驱动力也会消失。而通过跨学科教学，教师可以以每堂课所要讲的重点化学知识为中心，建立与其他学科的横向联系，从而辅助学生对化学知识的吸收，学生能够在教师的引导下学会怎样将知识进行融会贯通，从而培养学生的辩证思维和逻辑思维，使得学生得到综合发展。社会进步发展的需要当今社会发展的速度有目共睹，培养德智体美劳全面发展的人才和创新型人才是社会进步发展所迫切需要的，这就需要学生要有综合性解决问题的素养。各学科的教师在课堂上对学生进行教学固然可以实现一定的教学目标，但是这种分化下的科目教学实际上并不利于学生去认知完整的客观世界。众所周知，世界物质统一性原理是马克思主义关于世界本质问题的一个基本原理。其中一点就提到，物质世界的统一性是多样性的统一，而不是单一的、无差别的统一。从这个角度上看，各学科孤立的教学模式并不能够培养全面发展的人，更谈不上培养具备创新型头脑的人才。因此，教师在进行课堂教学时要合理打破学科之间的界限，使各学科之间相互补充、相互作用，即采用跨学科的角度来进行课堂设计。初中化学知识相对贴近我们的日常生活，但化学知识本身具有较为繁杂的特点，将化学学科与其他学科进行学科融合，是我国教育事业发展的需要和社会进步发展的需要。化学与其他学科融合的可行性学好化学这门学科，不仅需要学生具备理科的思维能力，还需要文科的逻辑记忆能力。所以无论是文科还是理科学科都可以选择性与化学学科进行跨学科融合。例如，物理学科中一些物质的物理性质、水的净化方式、电学知识等，都为化学学习奠定了理论和实践知识基础；道德与法治学科更多的是对学生进行德育教育，近年来对于化学科目的学习也强调绿色化学的观念，且培养学生形成诚实守信和尊重历史的正确态度以及锻炼灵活的思维，可以通过化学的发展史和化学家的相关事迹来培养学生坚持不懈的精神、爱国主义情怀 ，以及实事求是的科学态度。化学是一门以实验为基础的学科，通过进行化学实验，培养学生实践能力，启迪学生科学思维，从多角度去发现问题解决问题等，这无不需要化学学科与其他学科融合进行才能够实现。通过这种学科融合的方式，能够使学生在可塑性较强的阶段进行培养，从而使学生创新性思维得到充分锻炼，且能够树立正确的人生观和价值观，进 而 促 进 学 生 健 康 发 展 和 教 育 目 标 有 效实现 。人教版初中化学教材跨学科分析教材是教师进行知识讲授的重要载体，也是教师进行课堂设计的基本内容来源。人教版初中化学教材上册一共分为七个单元，下册分为五个单元。通过对化学教材内容的分析来进行跨学科融合的课堂设计，是至关重要的。本次研究通过内容分析法对初中化学教材的 个单元进行分析整合，并依据跨学科的性质，即以一个学科的一个中心为主题来对教材中所涉及到的物理知识和道德与法治知识进行整理，如表 、表 所示。表 初中人教版化学教材（上册）的跨学科知识点内容分析整合单元课题与其他两门学科的融合点融合内容第一单元：走进化学世界课题 ：物质的变化和性质课题 ：化学是一门以实验为基础的科学课题 ：走进化学实验室物 理 变 化、物 理性质辩证思维教育，遵守规则教育学生在物理学习中已经学习过物态变化这一单元，为学生区分物质的化学变化与物理变化奠定了基础；进入一个新的环境就要遵守规则，而化学实验室是更需要学生遵守实验室规则，以及物质的变化如水变成水蒸气，而水蒸气又可以经过温度变化变成水，锻炼了学生的辩证思维。年 月云南化工 第 卷第 期 ，表 （续）单元课题与其他两门学科的融合点融合内容第二单元：我们周围的空气课题 ：空气课题 ：氧气课题 ：制取氧气实验活动 ：氧气的实验室制取与性质环保教育、安全教育空气是我们宝贵的资源，我们有责任去通过低碳生活去保护我们的空气资源；在制备氧气的过程中要按照实验室规则以及实验步骤进行有序操作，以保证实验安全进行。第三单元：物质构成的奥秘课题 ：分子和原子课题 ：原子的结构课题 ：元素分子热运动辩证思维教育学生在之前的物理学习中已经知道一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，帮助学生探究分子运动现象；要从宏观和微观角度去看待事物，培养学生辩证思维。第四单元：自然界的水课题 ：爱护水资源课题 ：水的净化课题 ：水的组成课题 ：化学式与化合价电学环保教育、创新精神和团结协作精神的培养水的净化有物理吸附和化学方法；爱护环境爱护身边的水资源是人人都应该做到的，且通过电解水的实验一方面可以运用物理电学，另一方面还能锻炼学生创新精神、团结协作精神。第五单元：化学方程式课题 ：质量守恒定律课题 ：如何正确书写化学方程式课题 ：利用化学方程式的简单计算 能 量 的 转 化 与守恒辩证思维教育、耐心 以 及 专 注 力 的培养学生在初三上半年通过物理中内能的利用这一章节的学习已经了解到能量是存在相互转化和守恒的，所以对于学习质量守恒定律也具备良好思维能力，且化学方程式这一单元需要耐心和专注力才能学好。第六单元：碳和碳的氧化物课题 ：金刚石、石墨和 课题 ：二氧化碳制取的研究课题 ：二氧化碳和一氧化碳实验活动 ：二氧化碳的实验室制取与性质团结协作精神的培养要想掌握好碳元素相关理论性知识与实践性知识，需要在老师的指导与小组合作的条件下进行安全的实验操作，无不需要团结协作。第七单元：燃料及其应用课题 ：燃烧和灭火课题 ：燃烧的合理利用与开发实验活动 ：燃烧的条件 能 量 的 转 化 与守恒科学精神与素养的培养在燃烧及其利用这一单元涉及到了化学反应的能量变化，为了加深学生的记忆，可以引入物理中内能的知识点辅助学生记忆；只有具备良好的科学精神与素养才能够实现燃料的合理利用与开发。表 初中人教版化学教材（下册）的跨学科知识点内容分析整合单元课题与其他两门学科的融合点融合内容第八单元：金属和金属材料课题 ：金属材料课题 ：金属的化学性质课题 ：金属资源的利用和保护实验活动 ：金属的物理性质和某些化学性质电学树立节约资源、环境保护观念学生已经学习了电学知识，对于化学涉及金属这一章节，相关联部分是一些金属具备导电性能；此外，金属资源也是需要保护的，学生在掌握保护金属的一些知识时，首先要有资源保护、环境保护的概念，才能激起学生的主动学习。第九单元：溶液课题 ：溶液的形成课题 ：溶解度课题 ：溶质的质量分数实验活动 ：一定质量分数的氯化钠溶液的配制实践 能 力、耐 心 的培养在此部分的学习中，无论是溶质的质量分数计算还是配制相关浓度的溶液，都需要学生耐心与细心，且配制过程也考验学生的实践能力，体现道德与法治中劳动教育的贯彻。第十单元：酸和碱课题 ：常见的酸和碱课题 ：酸和碱的中和反应实验活动 ：酸、碱的化学性质实验活动 ：溶液酸碱性的检验简单机械探索精神、实践能力的培养酸碱中和对于初三学生来说是较难的知识点，有研究已利用滑轮的相关知识制作数字化装置 ，使得学生在这部分的学习中更能够加深理解；检验酸碱性的方式有很多种，在学生掌握基本知识后可以让学生进行头脑风暴还有其他的检验方式，充分发挥学生的探索精神和实践能力。年 月云南化工 第 卷第 期 ，表 （续）单元课题与其他两门学科的融合点融合内容第十一单元：盐 化肥课题 ：生活中常见的盐课题 ：化学肥料实验活动 ：粗盐中难溶性杂质的去除爱国主义教育、辩证思维教育在此单元涉及侯氏制碱法，了解了制碱技术和我国的民族产业，侯德榜的事迹加强了学生的爱国主义情怀；用辩证思维、多角度思考问题，粗盐中难溶杂质的去除要考虑多方面的影响因素。第十二单元：化学与生活课题 ：人类重要的营养物质课题 ：化学元素与人体健康课题 ：有机合成材料能源与可持续性发展生命安全教育化学学科与物理学科都强调了可持续发展问题，也就是环保问题，“白色污染”、化石能源、核能等，都是需要我们每一个人去爱护环境才能够实现能源的可持续发展的；人体中有很多元素与生命健康有关，所以对于这部分知识的学习，也体现了生命安全教育。教材的内容安排是循序渐进且符合学生认知发展规律的。根据物理、道德与法治这两门学科的各自特点和与化学学科共通点来进行学科内容的有效整合，也不违背学生的认知特点和规律。从宏观角度来看，物理学科是更偏向于理性思维培养，道德与法治学科更偏向于感性思维培养，这是二者各自的特点。而这两门学科教学与化学学科的学习背后所要进行的知识教育、培育的精神是不谋而合的。有很多的化学问题需要通过物理思维才能有效解决，有些情感态度与价值观的教学目标也需要道德与法治学科的融入才能得以完成。学科融合是在教学的过程中通过相关实例来对学生的思维进行锻炼，以及价值观形成潜移默化的影响，从而达到共同的育人目标。化学与物理、道德与法治跨学科课堂设计的策略根据 义务教育化学课程标准 里面对初中化学教学内容的建议，义务教育化学课程从学科、领域和跨领域三个层次对学生核心素养发展提出具体要求，是化学课程育人功能和价值的高度凝练。学生通过学科的学习能够丰富知识储备和提升自己的道德素养、锻炼自己的思维，才能够实现最终育人的目的。化学与物理学科的融合，除了一些共通的知识点还有物理解题思维，以及一些物理模型、原理的应用；而与道德与法治所进行融合主要是体现在三维目标中情感态度与价值观目标的实现。所以在进行课堂设计时，从课前、课中和课后都要以教学目标为依据，知识为主体，为学生安排好合理的教学内容。教材呈现的知识固然有系统有逻辑，但是教师能够创造性地使用教材，灵活设计课堂，发挥课堂的最高效率，才是最有利于学生去接受知识的形式。整合教材知识点，灵活设计跨学科问题进行课堂设计首先是课前设计。教师要进行的准备工作主要是备课，教师合理安排好每一个教学环节才会使得课堂顺利进行，在这里着重介绍的是在课堂中对问题进行设计，尤其是有意义的驱动性问题，可以是在课前也可以是在课中。对于化学，进行跨学科问题设计的素材有化学史实、社会热点以及绿色化学等。以第三单元物质构成的奥秘为例，这一单元涉及到了分子的运动现象，而物理中也涉及分子热运动知识点。在问题设计中可以先引入分子是一直做无规则运动的且分子之间是存在作用力的这一知识点，从而让学生从微观角度思考，物质是由分子组成的。无论是无规则运动还是物理变化都是分子在起作用。那分子又是由什么组成的？此类问题是基于学生对相关知识已掌握的情况下设问的，可以激发学生主动学习思考。以第七单元燃料及其利用为例：可以通过多媒体展示在日常生活中涉及到的一些燃烧现象或者是燃烧的发展历史，如从钻木取火、通过火烤熟食物到近现当代火箭发射；燃素说到氧化学说。以这种递进式方式进行呈现 ，不仅让学生了解了燃烧的发展历史，还能够让学生明白化学发展虽坎坷但是是有意义的。以此让学生思考：从燃素说到氧化学说的发展，引起了你怎样的思考？如果发生小范围火灾首先应该保持怎样的心态？以及应该采取什么样的方式进行灭火？通过对燃烧的发展的了解，你认为我们要有怎么样的科学精神？课前设疑，引起学生有意注意，这种让学生主动求知比被动接受知识的方式更能达到好的教学效果。最后再根据讨论结果教师进行因势利导，分析得出答案。在这个过程中，不仅让学生学到了知识，还让学生明白任何事物的发展都有其存在的意义，且推动事物的发展需要探索精神、坚持不懈的精神，推动化学的发展更需要良好的科学精神和素养。合理选择跨学科教学形式在进行课中设计时，也就是具体的教学内容的呈现过程。我们通过对一些文献的阅读以及具体实施的案例得知一种游戏教学相比之下更适用于化学知识的讲授，即希沃白板设计的游戏 ，可以加深对学生思维敏捷性的培养。以第五单元化学方程式为例，通过小组合作进行 年 月云南化工 第 卷第 期 ，可操作实验以及回答讨论环节的问题。教师向学生展示课前准备好的利用希沃白板设计 游戏，主要是通过小组竞争对设计的问题进行判断对错或者是分类。如教师可以以“点击下列几组方程式进行配平”让几组学生进行 。这不仅可以检验学生对知识的掌握情况，还可以锻炼学生的思维灵敏性以及实践能力，进而培养耐心和专注力。设计安排多元化作业在课后设计上，安排给学生多元化的作业来巩固知识。有意义形式的作业在此显得尤为重要，不仅可以减轻学生作业繁多的负担，还可以锻炼学生的思维方式。虽然研究教具是教师要进行的工作，但是往往一些新的想法也需要师生共同创造出来。可以表 中酸碱部分融合内容为例，中和反应的自制教具利用了物理原理，采用滑轮技术来达到实验目的。对于较难部分的知识点，可以用其他学科的知识来进行化解。可以鼓励学生思考对于像配平反应、物质颜色的记忆、溶液的计算等这类繁杂的知识点，物理中哪些解题思维可以帮助化学知识点记忆，什么样的教具可以起到辅助作用。根据艾宾浩斯遗忘曲线中遗忘规律第二条：人们对于骨架支柱的内容不容易遗忘，细微枝节容易遗忘。根据这一点，教师可以引导学生自己总结知识点成思维导图，先记住主支柱内容，再重复记忆细枝末节。教师可以先示范思维导图的大体框架形式，但学生可以不局限于这种形式（如图 ）。图 第四单元自然界的水课题 水的净化 常用方吸附、沉淀和过滤 思维导图可以鼓励学生结合化学史实资料、社会热点来巩固知识，提高道德素养。课后搜索本节课所学内容的相关微课来巩固知识，以及对下节课将要学习的知识进行预习思考。结语初中化学与“物理”和“道德与法治”之间进行跨学科课堂设计有很大的优势。进行跨学科融合教学，教师也要具备良好的道德素质和对学科内容充分理解，才能使课堂顺利地进行。与此同时，教师在进行课堂设计时也要牢牢把握课时问题。进行跨学科的课堂设计也不能拘泥于一种模式，教育工作不单是让学生丰富自己的知识素养，还要培养学生适应社会生活的能力和品格。所以教师也要在教学的过程中不断地提升自己的专业素质和道德修养，并在教学的过程中充分利用其他的学科来与化学学科进行融合，锻炼学生的思维能力，从而达到良好的教学效果。跨学科融合需要进一步的探究，以便探索更多能够提升学生化学学科核心素养的方法。参考文献：杨普，徐嘉伟 学科融合背景下生物学与化学跨学科教学的问题与建议 生物学教学，（）：朱清 浅谈初中化学课堂教学存在的问题及优化策略 新课程，（）：徐婵 基于多元化建构主义的初中化学课堂设计研究 中学教学参考，（）：王潇，樊小英，伏彩彩，等“课程思政”在初中化学教学中的实现途径 中学课程资源，（）：王贵凤，王愿爽，邹晓川，等 初中化学课程开展思想政治教育的探索与实践 化学教与学，（）：王立超 自制数字化酸碱中和自动滴定演示装置 实验教学与仪器，（）：胡宁宁 指向高阶思维的初中化学教学问题设计研究 中小学班主任，（）：韦妮 浅谈希沃白板设计的游戏在初中化学课堂的应用 新课程，（）：收稿日期：作者简介：方宇（），女，蒙古族，硕士研究生，主要从事学科教学（化学）研究。通讯作者：热娜古丽阿不都热合曼（），女，维吾尔族，新疆喀什人，博士，教授，硕士生导师，主要从事化学教学与研究。：