劉子宏

論文摘要：新課程背景下，學科之間的相互交叉滲透已是發(fā)展的主要趨勢。本文旨通過化學教學中數(shù)學思維的滲透、物理學原理及技術(shù)對理解化學概念的輔助作用、生物學知識與化學知識的對比學習，說明在化學教學中理科思維的融合對于提高高中化學課堂實效性，培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用能力，實現(xiàn)素質(zhì)教育的作用。

關(guān)鍵詞：化學教學，數(shù)學，物理，生物

目前，體現(xiàn)我國基礎(chǔ)教育改革理念的高中化學新課程已在全國范圍內(nèi)試用，它對于學生培養(yǎng)的重點是—源于生活，培養(yǎng)學生利用所學的各科知識進行遷移，以達到培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的目的。《普通高中化學課程標準（實驗）》第二部分課程目標知識和技能的目標中明確指出：重視化學與其他學科之間的聯(lián)系，能綜合運用有關(guān)知識、技能與方法分析和解決一些化學問題。

在化學新課程的教學中，融入數(shù)學、物理、生物思維和知識，不僅適應(yīng)新課程的理念，能夠培養(yǎng)學生的化學思維能力，而且往往收到“立竿見影”的效果。

一、化學教學中數(shù)學思維的滲透

錢學森教授指出：“教育工作的最終機智在于人腦的思維過程”。而“將化學問題抽象成數(shù)學問題，利用數(shù)學工具，通過計算（結(jié)合化學知識）解決化學問題”是一種高層次的思維活動，也是教育部考試中心要求高考考生必須具備的能力之一。

1.集合思想

利用集合中的圖示對化學物質(zhì)或者是化學反應(yīng)進行分類，在加強學科間聯(lián)系的同時，能夠讓學生體會知識的靈活運用，激發(fā)學生的學習興趣。

例：設(shè)U={純凈物}，A={化合物}，CUA={單質(zhì)}，B={電解質(zhì)}，A中除去B的部分（用陰影表示）即A∩CUB={非電解質(zhì)}

從圖1中可以看出，無論是電解質(zhì)還是非電解質(zhì)，一定都是化合物，從而幫助學生走出“不是電解質(zhì)就一定是非電解質(zhì)”這個概念上的誤區(qū)。

集合還可以用于化學反應(yīng)分類以及有機物概念的理解，如：在講解氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型之間的關(guān)系以及芳香族化合物、芳香烴、苯的同系物、烴等概念時，若能與全集、補集、交集、并集等知識結(jié)合起來，會更有利于學生掌握它們之間的區(qū)別與聯(lián)系。

2.數(shù)學推導的思想

平常的教學中，不少學生總是把化學歸為“理科中的文科”，因為他們總覺得化學“不講道理”，只是“知其然，而不知其所以然”。教師只是簡單的將方法或結(jié)論灌輸給學生，但是由于學生不知道該方法的推導過程，因此關(guān)于為什么可以這么用、還有什么情況可以這么用、什么情況就不能用了，仍處于“混沌”狀態(tài)。如果能夠?qū)⒋朔ǖ耐茖н^程展示給學生，學生能夠更深刻的理解該方法，并且能夠觸類旁通，遷移到其他相似的情況。

例：“十字交叉法” 的推導

已知一定條件下，A、B兩種氣體混合后，該混合氣體的平均分子量為M，已知A的分子量為MA，B的分子量為MB，求該混合氣體中，A與B的物質(zhì)的量之比。

解：設(shè)混合氣體中A的物質(zhì)的量為x mol， B的物質(zhì)的量為y mol，則

氣體總質(zhì)量=（MA×x+MB×y）g 氣體總物質(zhì)的量=（x+y）mol

則根據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量=氣體的總質(zhì)量/氣體的總物質(zhì)的量，分子量在數(shù)值上與摩爾質(zhì)量相等，可得：M=（MA×x+MB×y）/（x+y）（1）

將（1）式變形可得：M（x+y）=（MA×x+MB×y），去括號，移項，合并同類項，可得：

x（M-MA）=y（MB-M） 則 x/y =（M-MA）/ （MB-M） 即：

3.數(shù)形結(jié)合思想分析定量化學（離子）方程式的書寫

數(shù)形結(jié)合思想是數(shù)學思想的精髓之一，是知識轉(zhuǎn)化為能力的杠桿，它可以使某些抽象的問題直觀化、生動化，能夠變抽象思維為形象思維，有助于把握問題的本質(zhì)。尤其是在求解“變量反應(yīng)”和“取值范圍”等問題時，往往能夠取得很好的效果。

用數(shù)軸思想解決化學難題的步驟是：（1）根據(jù)化學方程式（或離子方程式）求出不同情況下反應(yīng)的臨界值；（2）把臨界值表示在數(shù)軸上，以此劃分區(qū)間；（3）在不同的區(qū)間里，按相應(yīng)的比例書寫化學方程式（或離子方程式）并進行計算。

4.數(shù)列極限思想

在解決有機化合物各元素的極值含量以及有機合成原料計算問題時，常常需要用到數(shù)列與極限思維。

例：已知烷烴的同式為CnH2n+2（n≧1），求烷烴碳質(zhì)量分數(shù)的最大值。

5.排列組合思想

涉及到混合物組分討論或者有機物同分異構(gòu)體書寫的問題時，往往會用到排列組合思想。

例：已知固體混合物A由NaHCO3、KHCO3、MgCO3、CaCO3四種物質(zhì)中的兩種混合而成，A與足量的鹽酸反應(yīng)若生成CO2的量為定值，則A的組成可能有 種。

上述各物質(zhì)均為單碳，故無論以什么比例混合，何種組分混合，生成CO2的量恒為定值，故只需滿足“兩種混合”即可，即從四種物質(zhì)中隨機挑出2種，即 ，共6種。

除了上述之外，如假設(shè)證明思想、函數(shù)與方程思想、不等式討論等思想在化學中都有較多的應(yīng)用。通過在化學教學中滲透數(shù)學思維，不僅可以借助數(shù)學工具進行化學計算、推理，優(yōu)化化學教學，而且能拓寬學生的思路，使學生的思維更具多向性、靈活性和獨特性，同時培養(yǎng)了學生創(chuàng)造性的思維品質(zhì)。

二、物理學原理及技術(shù)對理解化學概念的輔助作用

化學是研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、變化和應(yīng)用的科學。物理學是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物體間的相互作用和物體運動最一般規(guī)律的自然科學。因此，化學與物理無論是從微觀還是從宏觀上都是相輔相成、共同發(fā)展的。學生在接觸化學知識時，已經(jīng)具備了一定的物理學知識基礎(chǔ)，因此，在化學教學中，引入相關(guān)的物理知識作為學生學習化學的輔助工具，可以使學生更好的理解和掌握化學知識。

1. 以已有的物理知識類比，幫助學生接受新的化學概念、原理。

在學習某些新的概念或原理時，如果能用學生已經(jīng)掌握的物理知識進行類比，學生可以更容易、更快速地接受。

舉例1：在引入化學反應(yīng)速率時，可以聯(lián)系物理中的速率問題：

2. 以已有的物理知識解釋新的化學概念、原理，幫助學生理解、運用。

在學習某些新的概念或原理時，如果能用學生已經(jīng)掌握的物理知識進行解釋，學生可以通過理解而加深記憶，并且靈活運用。例如，下表中的幾個知識點。

3. 通過物理技術(shù)，使學生對抽象、微觀的知識形成感性、宏觀的認識。

物理和化學還有很多相通的研究方法，例如：觀察、實驗、比較、測量、分析和綜合、歸納和演繹、模擬假說等。在化學教材和教學中引入與化學相關(guān)的物理技術(shù)，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，啟發(fā)學生主動探究，還可以向?qū)W生表明物理技術(shù)是化學研究中的重要手段和方法，使學生更加重視物理技術(shù)在化學中的應(yīng)用。

三、生物學知識與化學知識的對比學習

生物體內(nèi)部的新陳代謝過程，實際就是生物體內(nèi)各種復雜化學變化的總稱，只要是生物體就離不開化學反應(yīng)，化學與生物之間的緊密聯(lián)系由此可見一斑。

1. 利用化學與生物重合的知識點，突出差異，提高課堂效率

2. 以化學知識解釋生物現(xiàn)象，使學生體會學以致用

化學和生物課程關(guān)系密切，如果化學和生物教師在教學中能夠合作，從學生熟悉的生物或化學知識出發(fā)，從原理到現(xiàn)象，再由現(xiàn)象到規(guī)律，從而進一步理解和掌握生物和化學知識，加深記憶，可謂一舉兩得。

“科學由學科內(nèi)容組成，由不同機構(gòu)研究，組織形式上，是所有不同科學領(lǐng)域或不同學科的有機結(jié)合”。 在自然科學分科越來越細致的今天，我們也應(yīng)該看到，自然科學在更加具體化的基礎(chǔ)上，正逐漸走向統(tǒng)一與整合。各種學科技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用為學科間的交叉與融合搭起了橋梁，促進了學科間的緊密聯(lián)系與發(fā)展。

作為一名化學教師，在新課程背景下，需要不斷探索適合新課程理念、適合學生發(fā)展的教學方式，優(yōu)化化學教學，提高課堂教學實效性，拓展學生的知識和思路，使學生自身的科學知識體系全面發(fā)展，從而更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會的需求。

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