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學思維的滲透、物理學原理及技術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)學生綜合應用能力，實現素質教育的作用。

關鍵詞：化學教學，數學，物理，生物

目前，體現我國基礎教育改革理念的高中化學新課程已在全國范圍內試用，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?！镀胀ǜ咧谢瘜W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系，能綜合運用有關知識、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，融入數學、物理、生物思維和知識，不僅適應新課程的理念，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學問題，利用數學工具，通過計算（結合化學知識）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或者是化學反應進行分類，在加強學科間聯系的同時，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U={純凈物}，A={化合物}，CUA={單質}，B={電解質}，A中除去B的部分（用陰影表示）即A∩CUB={非電解質}

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

集合還可以用于化學反應分類以及有機物概念的理解，如：在講解氧化還原反應與四種基本反應類型之間的關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、并集等知識結合起來，會更有利于學生掌握它們之間的區(qū)別與聯系。

2.數學推導的思想

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)。如果能夠將此法的推導過程展示給學生，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的物質的量之比。

解：設混合氣體中A的物質的量為x mol， B的物質的量為y mol，則

氣體總質量=（MA×x+MB×y）g 氣體總物質的量=（x+y）mol

則根據混合氣體的平均摩爾質量=氣體的總質量/氣體的總物質的量，分子量在數值上與摩爾質量相等，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.數形結合思想分析定量化學（離子）方程式的書寫

數形結合思想是數學思想的精髓之一，是知識轉化為能力的杠桿，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。尤其是在求解“變量反應”和“取值范圍”等問題時，往往能夠取得很好的效果。

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

4.數列極限思想

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，常常需要用到數列與極限思維。

例：已知烷烴的同式為CnH2n+2（n≧1），求烷烴碳質量分數的最大值。

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、CaCO3四種物質中的兩種混合而成，A與足量的鹽酸反應若生成CO2的量為定值，則A的組成可能有 種。

上述各物質均為單碳，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，即從四種物質中隨機挑出2種，即 ，共6種。

除了上述之外，如假設證明思想、函數與方程思想、不等式討論等思想在化學中都有較多的應用。通過在化學教學中滲透數學思維，不僅可以借助數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。

二、物理學原理及技術對理解化學概念的輔助作用

化學是研究物質的性質、組成、結構、變化和應用的科學。物理學是研究自然界的物質結構、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，已經具備了一定的物理學知識基礎，因此，在化學教學中，引入相關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：在引入化學反應速率時，可以聯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，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的物理技術，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，啟發(fā)學生主動探究，還可以向學生表明物理技術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在化學中的應用。

三、生物學知識與化學知識的對比學習

生物體內部的新陳代謝過程，實際就是生物體內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，化學與生物之間的緊密聯系由此可見一斑。

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象，使學生體會學以致用

化學和生物課程關系密切，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)，從原理到現象，再由現象到規(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。

“科學由學科內容組成，由不同機構研究，組織形式上，是所有不同科學領域或不同學科的有機結合”。 在自然科學分科越來越細致的今天，我們也應該看到，自然科學在更加具體化的基礎上，正逐漸走向統(tǒng)一與整合。各種學科技術在其他領域的應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，從而更好地適應現代社會的需求。

參考文獻：

[1] 張德華，張曉燕.數學方法在化學中的應用[J].湖北師范學院學報（自然科學版），2007，1（27），110-115.

[2] 尹亞東.論化學教學中數學知識的滲透[J].湘潭師范學院學報（自然科學版），2002，24（4），120-125.

[3] 王艷云、靳瑩、姬君，淺談新課程化學教材中滲透的物理學知識[J].化學教學，2010，2：28-29。

[4] 黃志云，化學知識在生物教學中的應用[J].中國電力教育，2010，6：103-104。