占文芳

(福建省福安市第一中學 福建 福安 355000)

在核心素養(yǎng)的背景下，實現(xiàn)高中化學與物理的交叉融合能夠使得學生的知識基礎更加穩(wěn)固，課堂教學模式多元化，進而增強學生學習積極性。在此種教育趨勢下，教師就應當積極探究如何推動學科之間的融合，通過對化學知識與物理知識的整理，推動交叉融合教學的開展，以此幫助學生了解相關知識點，提高學生學科成績，培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)。在化學教學中融入物理知識，不僅能夠使得課堂分類更加優(yōu)越，同時也能夠幫助學生深層了解物理與化學概念，滿足學生在學習過程中的各項需求，培養(yǎng)學生的綜合素質與核心素養(yǎng)。

1.學科交叉融合教學概述

學科交叉也就是指跨學科，早在20世紀30年代就被提出，在當前教育教學活動中的應用十分頻繁，隨著對化學學科教學的深入探究，跨學科教學逐漸衍生出跨學科關系、跨學科理論等多項專門術語。通過跨學科教學能夠實現(xiàn)突破學科之間的界限，通過教學活動的開展，實現(xiàn)兩門學科的交叉融合。在專業(yè)化學科教學時，兩門學科應統(tǒng)一中心題目，而后應用不同的學科知識開展教學，通過來自不同學科的思維模式探討增強教學效果，培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)[1]。學科教程在此種教學模式下應運而生，通過與其他學科的聯(lián)系，技能與思維模式的整合，實現(xiàn)教學活動的高效開展。化學與物理學科之間存在著密切的關系，將與化學相關的物理知識進入到化學課堂中，不僅幫助學生突破化學基本概念的學習難點，同時也能夠實現(xiàn)對學生知識面的有效拓寬，加強學生對科學知識的掌握。

就物理學科與化學學科而言，在課程標準中，兩門學科的課程性質與學科素養(yǎng)之間都存在一定的交叉，在課程性質上，兩門學科都源于自然科學的觀察實驗與科學理論推導，物理學對化學學科的發(fā)展產(chǎn)生重要影響?；瘜W學科與物理學科都離不開實驗、材料、信息，推動了社會的發(fā)展與進步。而在義務教育的基礎上，對高中化學學科與物理學科的深入探究，不僅能夠落實教書育人的教育任務，也能夠培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)，為學生終身發(fā)展提供幫助。而在教學理念上，化學學科與物理學科的教學目的都是在于對學科核心素養(yǎng)的培育，通過設置基礎教學內容滿足學生多元化發(fā)展的教學需求，倡導在學科素養(yǎng)的基礎下實現(xiàn)對學科內容的全面完善。化學學科、物理學科的核心素養(yǎng)在于培養(yǎng)學生的科學思維、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度與責任。而在課程教學目標上，化學學科與物理學科都離不開實驗的支持，在運動能量、證據(jù)、創(chuàng)新、探究、態(tài)度、環(huán)境等多個要素中都有所相同之處。而在高中課程內容選擇上，高中化學與高中物理之間存在著密切的關聯(lián)，如固液氣、靜電場、能源、熱力學、原子核等等，而交叉的內容也包括方法、思維與責任等多類教學內容。

2.高中化學與物理學科之間的交叉整理

2.1 發(fā)展歷程。人類的發(fā)展經(jīng)歷千年的發(fā)展與探索，無論是鉆木取火，還是當今的人工智能都經(jīng)歷了漫長的研究與探索。在遠古時代，人們就在探究自然中的萬物，從思維角度出發(fā)，思考著物質的含義，因此在最初階段的自然學科中，也實現(xiàn)了與哲學的融合。到了16世紀著名物理學家伽利略發(fā)現(xiàn)了慣性定律，并逐步推理了物質運動，標志著物理學科的發(fā)展。通過對前人研究結果的整合，牛頓又研究了運動定律以及萬有引力定律，物理學科在此基礎上實現(xiàn)了新的發(fā)展。到了17世紀以后，英國科學家針對化學元素進行定義，使得化學成為自然學科中的內容，被人們所認知。隨后第一本現(xiàn)代化學教科書問世，質量守恒定律被解釋出來，而道爾頓也闡述了原子理論以及化學現(xiàn)象中的原子運動化學成為一門學科。阿伏加德羅也講述了原子分子假說，門捷列夫也制作了元素周期表，在這一知識的指導下，原子結構認知也在發(fā)生了改變，并形成唯物主義思想觀念[2]。到了20世紀之后，物理學科快速發(fā)展，化學理論更加完整，各項實驗、材料實現(xiàn)了研究與探索。隨著物理學科與化學學科的快速發(fā)展，物理化學結構體系更加完善，人們更了解物質的變化規(guī)律，用科學的手段去了解物質的本質。

2.2 課程標準。通過對高中化學課程標準與物理課程標準相對比可以發(fā)現(xiàn)，當前學科交叉滲透的內容，包括課程性質與基本理念、學科素養(yǎng)與課程結構?；瘜W與物理學科是現(xiàn)代科學快速發(fā)展的基石，對自然科學內容的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響并作出了巨大貢獻，實現(xiàn)了人類文明的進一步發(fā)展。高中化學與物理課程在教學過程中應當培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)、科學素質，創(chuàng)新學生的思維模式，弘揚科學發(fā)展觀念，并形成正確的學習態(tài)度，將學生培養(yǎng)為綜合素質強硬的人才。就兩個學科的基本概念來看，主要目的在于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，發(fā)揮出科學精神在教學中的作用，為學生未來生活與工作做好準備。在教學過程中，兩門學科都要求與時代的發(fā)展特性相融合，不僅要教授學生學會基本的化學原理與物理原理，同時也應當為學生探究各高層次的科學問題與社會問題奠定基礎，強化學生的社會責任感。在教學過程中也應當應用多元化的教學方法，滿足學生多元化的發(fā)展需求，拓展學生學習思維，從多個角度了解學生的學習需求，在此基礎上強化學生探究能力。

化學學科素養(yǎng)培育的主要內容，包括證據(jù)推理、科學創(chuàng)新、宏觀辨識、科學態(tài)度、微觀探析、社會責任等等；物理學科核心素養(yǎng)培育的主要內容，包括物質觀念、科學態(tài)度、科學思維以及科學探究。其中科學思維包括學生對科學論證與質疑、科學推理與創(chuàng)新等多個要素，而科學探究則包括問題求證、交流與解釋等多個要素，與化學學科核心素養(yǎng)之間有著密切關聯(lián)，可見，無論是物理學科還是化學學科，都立足于學生學習過程，注重對學生價值觀念的培養(yǎng)，將能力、知識與責任融為一體[3]?；瘜W學科與物理學科之間在課程結構上也大致相同，目前都需要完成教書育人的基本任務，踐行素質教育基本觀念，同時在制定各種教學方案時，應當尊重學生的發(fā)展特點及學生個性化教學內容，通過對不同層次課程結構的合理設計，滿足學生的發(fā)展需求。同時課程教學也應當結合時代的發(fā)展特點，科學設計課堂教學內容與教學形式，注重教學知識的一體性，融合教學經(jīng)驗與教學成果，使得課程教學的開展更加靈活。

2.3 學科知識。通過對魯教版高中化學知識與物理學科知識內容探究可以發(fā)現(xiàn)，二者之間的學科知識也存在一定關聯(lián)。比如在化學教材中講述物質的分類時，描述了膠體之間的介穩(wěn)性，并闡述其原因是由于膠體離子會攜帶電荷，而膠體離子之間會發(fā)生布朗運動，使得質量較大的顆粒沉淀。而在物理學科中講解布朗運動時將其稱為懸浮顆粒進行無規(guī)則運動的模式?？梢?，高中化學學科與物理學科之間的知識點只有相同之處，在教學過程中應當對其進行交叉滲透。

2.1 化學計量單位。物質的量是化學學科中的基本單位，也是學生學習化學學科的基礎，在初中及高中階段都對物質的量有所闡述。在初中階段，學生已經(jīng)基本掌握了分子的性質，并了解到分子是難以通過肉眼觀看到的微小顆粒。而在物理教材中，在估計分子大小時，采用了油膜法通過粗略的估算描述分子的數(shù)量級別，但是在現(xiàn)實中卻難以識別，因此使用物質的量來表示粒子的集合體。單位為摩爾，1mol所包含的粒子的數(shù)稱為阿伏加德羅常數(shù)，為了確保阿伏加德的常數(shù)計算的準確性，人們在測量時采取了多種方法，并利用X射線，最終認為阿伏加德的常數(shù)為NA=6.0221367×1023mol-1，這一常數(shù)在物理化學中都具有重要意義，能夠將摩爾體積、摩爾質量與粒子質量等多個兩相連接[4]。

在學習完基底摩爾體積后，阿伏加德羅的推論是重點教學知識點，老師可以氣體狀態(tài)方程對其加以講述。在物理學科中，主要根據(jù)氣體的等溫、等壓變化等多項內容來推導理想氣體的狀態(tài)，而老師在講述阿伏加德羅對論時也可以分別向學生展示三類圖像，學生在掌握正反比例函數(shù)的基礎上，能夠分別從圖像中探究其中的關系，了解氣體狀態(tài)方程的來源，學生也能夠認識到壓強、體積與氣體、溫度之間的關系。而后老師可以再次講述阿伏加德羅推論，通過詳細的說明以及等式的合并，加強了學生對知識的理解，讓學生能夠對阿伏加德羅定律有一個更深層次的理解。

2.2 無機非金屬知識?；瘜W與物理是現(xiàn)代科技發(fā)展的基礎，在學習化學知識，要能結合實際生活內容開展教學，比如硅作為非金屬，不僅僅需要學習其性質特點，也要學習其用途。硅屬于良好的半導體材料，在信息技術的發(fā)展中具有關鍵作用，同時在構建集成電路時，也需要應用到高純度硅，硅晶片屬于集成電路中的IC，應用1克硅能夠生產(chǎn)大約20億個晶體管，因此的集成電路具有體積小與重量輕的優(yōu)點。在學習本節(jié)內容時，老師就可以適當拓展教學內容，向學生講解高科技產(chǎn)品，實現(xiàn)對學生視野的有效拓展，利用科學技術激發(fā)學生的探索欲望。

而在學習二氧化硅時，學生已經(jīng)對晶體也有了初步的了解，也能夠結合熔點來區(qū)分晶體與非晶體之間的區(qū)別。晶體的物理性狀存在一定差距，在不同物質條件下能夠生成不同晶體，因此二氧化硅有許多晶體表現(xiàn)不出的性質，而非晶體沒有確定性狀。在講解晶體與非晶體之間的物理性質差異時，老師就可以結合物理教材向學生講述晶體的微觀結構，讓學生能夠了解重物質之間，既可能是晶體，也可能是非晶體，比如天然水晶的主要成分為二氧化硅屬于晶體，但在溶化后凝固成的水晶是非晶體。在探究二氧化硅的性質時，就可以結合晶體結構的簡單內容，幫助學生了解結構決定性質、性質決定及用途的基本物理原則。

2.3 化學反應能量。在高中化學學習中，化學能與熱能是其重要學習內容，化學能與人能之間會相互轉化，逐步幫助學生理解與學習能量變化中的吸熱與放熱。老師在教授這節(jié)內容時，需要向學生傳遞能量守恒的定理，經(jīng)過對化學反應的研究可以發(fā)現(xiàn)，無論是哪種化學反應，分幾步完成，最終釋放的總熱量相同，這也就是能量守恒定律的基礎。能量守恒定律之間的能量形成相互轉換，燃料在燃燒過程中也會形成熱量，化學能逐步轉化為內能，而在吸熱過程中，內能則會轉化為化學能力。

在講解電動勢時，主要是講解化學能轉化為電能，學生需對電池原理進行更深一步探討。在掌握原電池的基本運行原理后，學生需要掌握電池構成的基本條件。在外部電路運行中，正電荷會從正極電源流向負極電源，確保電源的穩(wěn)定性，使電源內部能夠正常產(chǎn)生氧化還原反應，而電池內部也會發(fā)生化學反應，負電機則會向外部電路提供電子。在一次性電池內部，電極需要浸入到電解質之中，內部電路則會根據(jù)正負離子取向形成運動。在講解原電池的化學能轉化為電能內容時，可以與物理知識中的電流流向相結合，幫助學生掌握電源知識，并讓學生在腦中能夠區(qū)分電路中的電子流向，強化知識的記憶。

在學習生活中的電池時，本節(jié)內容的主要重點在于讓學生能夠了解化學與生活之間的關系，知道化學來源于生活并回歸于生活[5]。化學電源主要分為電池與充電電池，充電電池最早是以鉛蓄電池為主，那么老師就可以將其延伸到汽車應用之中，由于汽車內阻較小，在充放電次數(shù)超過一定數(shù)額后才會報廢，而汽車在啟動過程中間距電池為驅動內燃機與電動機旋轉，而后在運行過程中，內燃機會驅動發(fā)電機完成鉛蓄電池充電，加深學生對鉛蓄電池應用的了解，拓寬學生視野。

2.4 離子反應。物質導電性的判斷是教學中的重點內容，也是離子反應中的重點內容，學生已經(jīng)初步了解金屬與非金屬具有導電性，金屬能夠在水溶液中導電，這主要是由于在金屬導體中含有移動電荷。同時也包含著正離子與負離子，在酸堿等溶液中能夠實現(xiàn)移動。如果導體中并不存在電壓，自由電荷則會形成不規(guī)則運動，而在不同方向上所含有的移動自由電荷數(shù)量相同；如果導體上存在電壓自由電荷，則會在一個方向內進行移動。

在電荷守恒定律學習中，電離方程式與離子方程式的書寫規(guī)則是重點學習內容，在教學過程中，學生在學習本節(jié)內容時，只知道應用電荷守恒定律將兩邊的電荷數(shù)保持一致，但對電荷守恒的真正含義了解卻不夠清晰，電荷守恒意味著電荷不再被破壞，只能從一個物體轉移向另一個物體，但在轉移過程中，電荷量并不會發(fā)生改變。在新課程標準下，化學教學除了要教授學生基本的學習知識內容以外，也要讓學生了解化學原理，也要強化對化學學科的理解，那么老師在教學過程中就可以結合電荷守恒定律，幫助學生了解確保兩邊兩個數(shù)相等的原因，逐步幫助學生形成正確的學科核心素養(yǎng)。

2.5 物質結構。原子核主要由質子和電子組成，原子的質量則主要集中于原子核。老師在教學過程中，就可以針對原子質量以及問題向學生介紹質子的發(fā)現(xiàn)過程，通過對居里夫人案例的描述，幫助學生了解質子的發(fā)現(xiàn)過程與質量，進而引出質量數(shù)的概念。在這種學習模式下，老師能夠潛移默化地向學生傳遞學習概念，學生在此基礎上，能夠了解其質量數(shù)與合作之間的關系，讓學生能夠形成基本的框架模型。

或者在學習同位素與核素時，由于這兩個知識內容較為混亂，而同位素在物理學科中只是講述了質子、中子與電子之間的質量比較。相同的元素具有相同的質子數(shù)量與核外電子，化學性質基本相同，但中子數(shù)不同。而具有相同質子數(shù)與不同種子數(shù)的原子核在元素周期表中的位置相同。但同位素的應用交互為廣泛，在對惡性腫瘤采取放射性治療時就會用到同位素[6]。

總之在物理教材中包含著許多與化學學科相關的知識內容，化學學科在教學過程中，不僅要精細講解化學教材中的知識內容，同時也要與物理知識相融合，開展整體化教學，進而幫助學生深層次的掌握與理解化學知識，清晰了解相應的學習內容，使得碎片化的知識能夠系統(tǒng)化。與此同時也要培養(yǎng)學生科學與辯證的思維，鼓勵學生學習科學精神，不斷培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。而老師在教學設計時也應當適當?shù)耐卣菇虒W內容，在具體教學過程中可以通過巧妙的提問方式，逐步引導學生進行思考，幫助學生深層次理解化學知識。

3.高中化學與物理教學的交叉融合案例

3.1 二氧化硅教學案例。二氧化硅是魯教版化學教學中的重點內容，屬于元素化合物知識的教學，與生活之間的內容息息相關。在教學過程中，學生既能夠了解到二氧化硅與現(xiàn)代科學技術之間的關系，也能夠形成學生正確的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。本節(jié)課程化學教學的目標是讓學生了解元素組成的不同物質以及物質的性質及分類。同時也要讓學生掌握在一定條件下，物質可以實現(xiàn)相互轉換以及元素中的不同價態(tài)，實現(xiàn)對學生化學知識能力的有效鞏固。在教學過程中，老師可以通過創(chuàng)設情景引出歸元素在自然界中的存在，以及歸元素為什么會通過氧化物的形式存在，如何制作硅酸等多個問題，讓學生能夠對本節(jié)課程產(chǎn)生探究欲望，通過小組合作的方式幫助學生掌握規(guī)律。在對化學與物理學科進行交叉融合時，老師可以引出物理教學內容，讓學生回憶晶體與非晶體之間的區(qū)別，并通過對晶體結構的簡單介紹，加強學生對二氧化硅結構性質的了解，激發(fā)學生的學習興趣。

3.2 化學能與熱能教學案例。本節(jié)課中化學學習的目標是要讓學生認識到物質的能量了解吸熱反應與放熱反應，并掌握化學反應體系能量改變與化學鍵斷裂之間的關系[7]。物理教學目標則是要讓學生強化了解能量守恒定律，解釋自然中的現(xiàn)象。首先在教學過程中，老師可以創(chuàng)設天然氣燃燒的問題情景，讓學生根據(jù)化學反應去探究其中的能量變化，通過生活化的問題吸引學生的注意力，將抽象的問題盡量以簡單化的模式展現(xiàn)出來。隨后老師可以用多媒體向學生展示化學反應中的吸熱和放熱，鼓勵學生聯(lián)系生活實際,掌握化學反應與能量之間的變化，在逐步操作過程中，構建正確的能量觀。而在交叉教學過程中，老師可以引出能量守恒定律，讓學生能夠將化學能與熱能之間進行相互轉化，通過對定律概念的講解，讓學生能夠再次驗證科學知識，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

結束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代技術的快速發(fā)展，如果憑借單一學科開展教學，難以提高教學效率，那么就要實現(xiàn)跨學科教學，通過高中化學與物理學科的交叉融合，滿足學生的多元化發(fā)展，培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)。