《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》課程內(nèi)容中增加了一個(gè)重要組成部分——“跨學(xué)科實(shí)踐”，占總課時(shí)的10%，同樣，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中也增加了“跨學(xué)科實(shí)踐”主題?！翱鐚W(xué)科實(shí)踐”主題與其他四個(gè)一級(jí)主題內(nèi)容密切相關(guān)。“跨學(xué)科實(shí)踐”主題內(nèi)容具有跨學(xué)科性和實(shí)踐性?xún)纱筇攸c(diǎn)，其內(nèi)容往往與日常生活、工程實(shí)踐、工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題等密切相關(guān)，這一改變順應(yīng)我國(guó)教育發(fā)展的趨勢(shì)。目前，隨著世界科技的迅猛發(fā)展，單一領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需要，一些跨學(xué)科的問(wèn)題成為我國(guó)教育領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié)，學(xué)科間交叉融合加快，不同學(xué)科通過(guò)互相滲透、融合發(fā)展，能夠解決各種復(fù)雜多變的實(shí)際問(wèn)題，這是未來(lái)科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也成為加速科技創(chuàng)新的重要內(nèi)驅(qū)力量。

在“跨學(xué)科實(shí)踐”主題教學(xué)中，教師要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平創(chuàng)設(shè)具有綜合性、實(shí)踐性和開(kāi)放性的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生采用“自主—合作—評(píng)價(jià)”的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生從多角度思考問(wèn)題，利用所學(xué)的多學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題，從而提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和敢于探索的能力。其實(shí)跨學(xué)科和學(xué)科融合并沒(méi)有清晰的邊界，甚至在某些層面彼此呼應(yīng)。現(xiàn)筆者以“跨學(xué)科實(shí)踐”主題教學(xué)為例，嘗試探索核心素養(yǎng)背景下初中物理與化學(xué)學(xué)科融合教學(xué)的策略。

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》中明確要求，核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)而逐步形成的，是適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的正確價(jià)值觀(guān)、必備品格和關(guān)鍵能力。初中物理和化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)具有高度的一致性，都是學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能夠形成的關(guān)鍵能力和必備品格。學(xué)科觀(guān)念是在學(xué)生在不斷學(xué)習(xí)中理解和實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中慢慢形成的，隨著理解和實(shí)踐過(guò)程不斷深入，學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力得到發(fā)展和提升，形成良好的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

物理和化學(xué)學(xué)科能力集中體現(xiàn)在以下三個(gè)維度：學(xué)習(xí)理解能力、應(yīng)用實(shí)踐能力、遷移創(chuàng)新能力（見(jiàn)圖1）。要落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，無(wú)論什么學(xué)科，學(xué)生必須先通過(guò)“學(xué)習(xí)理解”來(lái)獲取基本知識(shí)，這就好比電腦中輸入代碼一樣，在此基礎(chǔ)上通過(guò)解決實(shí)際面臨的問(wèn)題來(lái)達(dá)到“應(yīng)用實(shí)踐”的目的，而在實(shí)際操作中可能又會(huì)遇到各種困難，為了達(dá)到學(xué)生想要省時(shí)省力的目的，這就涉及我們所說(shuō)的“遷移創(chuàng)新”能力。這三種能力既處于物理和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)體系之中，又是解決任何學(xué)科融合情境問(wèn)題時(shí)必須具備的能力。

這三種能力具體細(xì)化為三個(gè)層面分別是“關(guān)聯(lián)內(nèi)容整合知識(shí)”“綜合運(yùn)用解決實(shí)際”“協(xié)同合作創(chuàng)新思維”，三個(gè)層面與跨學(xué)科實(shí)踐要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)相匹配。下面筆者以一次“跨學(xué)科實(shí)踐”主題教學(xué)活動(dòng)為例，探討如何基于課程標(biāo)準(zhǔn)將物理與化學(xué)學(xué)科融合教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的融合發(fā)展。

一、關(guān)聯(lián)內(nèi)容，整合知識(shí)

學(xué)習(xí)理解能力是指學(xué)生在獲取知識(shí)、信息或技能時(shí)，通過(guò)思維活動(dòng)進(jìn)行解析、整合、記憶、評(píng)價(jià)及創(chuàng)新應(yīng)用的能力。學(xué)生在初步學(xué)習(xí)時(shí)通過(guò)觀(guān)察與記憶，逐步整合分散的知識(shí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的完善和全面。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前無(wú)論是教師還是學(xué)生，對(duì)初中化學(xué)與物理相互關(guān)聯(lián)有一定的認(rèn)識(shí)，很多化學(xué)教師在授課時(shí)也在進(jìn)行物理知識(shí)的滲透與融合。探尋物理與化學(xué)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)點(diǎn)是學(xué)科融合的關(guān)鍵點(diǎn)，以人教版化學(xué)和北師大版物理為例，知識(shí)關(guān)聯(lián)點(diǎn)可以歸納為物理八年級(jí)上冊(cè)第一單元“物態(tài)及其變化”對(duì)應(yīng)化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第一單元“物質(zhì)的變化和性質(zhì)”;物理八年級(jí)上冊(cè)第二單元第二節(jié)“物質(zhì)的質(zhì)量及其測(cè)量”對(duì)應(yīng)化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第一單元第三節(jié)“走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”;物理八年級(jí)下冊(cè)第八單元“壓強(qiáng)”對(duì)應(yīng)化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)實(shí)驗(yàn)室制備氣體的相關(guān)內(nèi)容等。比如，物理和化學(xué)學(xué)科都要學(xué)習(xí)“壓強(qiáng)”的相關(guān)知識(shí)，教師可以在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)物理與化學(xué)學(xué)科融合的學(xué)習(xí)方式讓學(xué)生理解和運(yùn)用。

【例：氣密性檢查】下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能說(shuō)明裝置氣密性良好的是（"）

在九年級(jí)化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，五大主題之一的“科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)”學(xué)業(yè)要求學(xué)生知道化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式，是學(xué)生必須具備的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能。“氣體的制備研究”是主題中一個(gè)非常重要的板塊內(nèi)容，對(duì)學(xué)生形成化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的思路和方法有很高的要求，其中氣密性的檢查是一個(gè)難點(diǎn)，它融合物理課程“壓強(qiáng)”的相關(guān)內(nèi)容，要求學(xué)生進(jìn)一步構(gòu)建“系統(tǒng)與模型”的跨學(xué)科大概念。在這道題目中，教師可以展示以上常見(jiàn)的八種裝置圖（見(jiàn)圖2），帶領(lǐng)學(xué)生尋找解決問(wèn)題的思路，構(gòu)建“氣密性檢查要形成密閉體系”的認(rèn)知模型。其原理就是要將氣密性裝置及附加的裝置構(gòu)成一個(gè)密閉體系，通過(guò)改變溫度和鼓氣、抽氣等操作改變體系內(nèi)存在的空氣的壓強(qiáng)。學(xué)生觀(guān)察產(chǎn)生的水柱、水面升降、氣泡等現(xiàn)象，從而判斷裝置氣密性的好壞。根據(jù)題意可知：

A未形成密閉體系，其氣密性無(wú)法檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為向左推動(dòng)注射器，氣體不溶于水則會(huì)在水中產(chǎn)生氣泡，繼而從短導(dǎo)管中逸出。

B形成密閉體系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為手緊握試管，觀(guān)察到導(dǎo)氣管口有氣泡冒出，如果松開(kāi)手后，導(dǎo)氣管中能形成一段穩(wěn)定的水柱，則證明裝置的氣密性良好。

C形成密閉體系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為在錐形瓶中加水至長(zhǎng)頸漏斗形成液封，向左推動(dòng)活塞，集氣瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，長(zhǎng)頸漏斗中能形成一段穩(wěn)定的水柱，則證明裝置的氣密性良好。

D形成密閉體系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為夾緊彈簧夾，向廣口瓶中加水至長(zhǎng)頸漏斗末端插入液面以下，繼續(xù)加水，一段時(shí)間后長(zhǎng)頸漏斗中形成一段穩(wěn)定的水柱，說(shuō)明裝置的氣密性良好。

E形成密閉體系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為在集氣瓶中裝水使玻璃管口形成液封，雙手握住燒瓶，氣體受熱膨脹后玻璃管中形成一段穩(wěn)定的水柱，說(shuō)明裝置的氣密性良好。

F形成密閉體系。因?yàn)榉忠郝┒泛蜔块g有橡皮管相連，使分液漏斗中液面上方和燒瓶中液面上方的壓強(qiáng)相同，所以無(wú)論是否漏氣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為分液漏斗中的水都滴入燒瓶，因此無(wú)法檢測(cè)其氣密性。

G利用連通器原理，上下移動(dòng)左邊裝置會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差，兩端液面不可能相平，圖示說(shuō)明裝置氣密性不好。

H中未形成密閉體系，無(wú)法檢測(cè)氣密性。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為用手緊握住玻璃管，氣體可能從左端開(kāi)口逸出，右端不一定有氣泡產(chǎn)生。

二、綜合應(yīng)用，解決實(shí)際問(wèn)題

應(yīng)用實(shí)踐能力是指學(xué)生應(yīng)用學(xué)科核心知識(shí)和科學(xué)思維，分析和解釋學(xué)科現(xiàn)象、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。綜合應(yīng)用是一種學(xué)生在理解學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上，將學(xué)科概念、模型和規(guī)律應(yīng)用到真實(shí)情境，并將其他學(xué)科知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用以解決實(shí)際問(wèn)題的能力。其中不同學(xué)科知識(shí)的輸出和應(yīng)用前提是學(xué)生充分掌握各方面學(xué)科知識(shí)，并能在熟悉的情境下解決問(wèn)題。例如，在化學(xué)跨學(xué)科實(shí)踐課程“微型空氣質(zhì)量空氣‘檢測(cè)站’的組裝和使用”中關(guān)聯(lián)點(diǎn)“密度”的綜合知識(shí)應(yīng)用時(shí)，教師可以啟發(fā)學(xué)生采用物理化學(xué)學(xué)科融合的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

【例：微型空氣質(zhì)量空氣“檢測(cè)站”的組裝和使用】

人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第36頁(yè)資料卡片提到了空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)，此時(shí)學(xué)生了解了造成空氣污染的物質(zhì)有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧和可吸入顆粒物等。學(xué)生通過(guò)搜集當(dāng)?shù)亟鼛啄昕諝赓|(zhì)量的相關(guān)信息，展示了同一天內(nèi)同時(shí)段三區(qū)的空氣質(zhì)量檢測(cè)圖（圖略）。教師提出問(wèn)題：2024年1～7月蘭州市七里河區(qū)、城關(guān)區(qū)和西固區(qū)空氣質(zhì)量較差的原因是什么？

此問(wèn)題需要學(xué)生跨學(xué)科進(jìn)行思考，這無(wú)形中拓寬了學(xué)生的橫向思維。大多數(shù)學(xué)生會(huì)根據(jù)生活常識(shí)想到西固區(qū)化工廠(chǎng)較多、城關(guān)區(qū)人口眾多等原因。此時(shí)，教師可適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察數(shù)據(jù)中“SO2”一項(xiàng)，并作進(jìn)一步解釋?zhuān)何鞴虆^(qū)位于蘭州市西北部，地勢(shì)較高;七里河區(qū)位于蘭州市中南部，地處黃河南岸，地勢(shì)南高北低;而城關(guān)區(qū)地處蘭州盆地東部，地勢(shì)較低。此時(shí)蘭州地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，在地形地勢(shì)和主導(dǎo)風(fēng)向等因素的共同影響下，城關(guān)區(qū)污染物擴(kuò)散較慢。加之SO2的相對(duì)分子質(zhì)量為64，大于空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量29，使二氧化硫和粉塵沉降嚴(yán)重，導(dǎo)致空氣污染加重。

如上所述，教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，并補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生不僅認(rèn)識(shí)了空氣污染物SO2，還能夠從物理的角度解釋“為什么SO2比空氣沉”，拓寬學(xué)生視野的同時(shí)不再把SO2的收集停留在向上排空氣法所用到的玻璃儀器上，而是將目光放眼于整座城市，將整座城市看作一個(gè)超大的集氣瓶，在科學(xué)態(tài)度方面也可以使學(xué)生養(yǎng)成保護(hù)環(huán)境的觀(guān)念，形成主動(dòng)參與社會(huì)決策的意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生想辦法改善家鄉(xiāng)的環(huán)境，樹(shù)立人與自然和諧共生的科學(xué)自然觀(guān)。

三、協(xié)同合作，創(chuàng)新思維

實(shí)踐創(chuàng)新是指學(xué)生綜合運(yùn)用物理、化學(xué)、生物學(xué)及多學(xué)科知識(shí)融合和科學(xué)方法，通過(guò)獨(dú)特的思考方式和操作方法解決復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，從而探尋新知識(shí)和新方法，是學(xué)生更高層次的學(xué)習(xí)能力的表現(xiàn)。實(shí)踐創(chuàng)新任務(wù)進(jìn)一步具體分解為理解與分析、設(shè)計(jì)與優(yōu)化、建構(gòu)新模型三個(gè)子任務(wù)。建構(gòu)新模型可以讓學(xué)生在討論、實(shí)驗(yàn)、歸納、總結(jié)、聯(lián)想、遷移的基礎(chǔ)上，形成有意義、有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)。建構(gòu)新模型是學(xué)生創(chuàng)新能力的具體表現(xiàn)，也是自然學(xué)科最高層次的學(xué)科能力，更是促進(jìn)科學(xué)進(jìn)步和發(fā)展的不竭動(dòng)力。例如，在“分子運(yùn)動(dòng)”綜合知識(shí)應(yīng)用時(shí)，教師可以通過(guò)以下情境啟發(fā)學(xué)生采用物理、化學(xué)學(xué)科融合的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

【例：探究分子運(yùn)動(dòng)】

如圖3所示，在雙連試管左邊滴入幾滴濃氨水，在右邊滴入幾滴濃鹽酸，2～3秒后可觀(guān)察到滴入濃鹽酸的試管中產(chǎn)生了白煙。下列敘述錯(cuò)誤的是（"）

A.濃氨水有揮發(fā)性

B.裝置內(nèi)有新物質(zhì)生成

C.該實(shí)驗(yàn)可證明分子在不斷地運(yùn)動(dòng)

D.氯化氫分子運(yùn)動(dòng)速率比氨氣分子運(yùn)動(dòng)速率快

這道題本身難度不大，答案為D。這一裝置圖適用于具有揮發(fā)性的藥品驗(yàn)證性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。例如，在人教版化學(xué)課本第49頁(yè)“探究”中實(shí)驗(yàn)3-4，因?yàn)榇罅渴褂脻獍彼仍斐伤幤返睦速M(fèi)又污染環(huán)境，所以采用該裝置會(huì)獲得很好的改進(jìn)效果。在左邊滴管里吸取少量氨水，在右邊的滴管里吸取少量酚酞溶液，同時(shí)滴入酚酞溶液和氨水溶液，過(guò)一會(huì)兒觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)酚酞溶液變紅色，證明分子在不斷運(yùn)動(dòng)，氨氣分子運(yùn)動(dòng)到酚酞溶液中，酚酞遇堿變紅。受這個(gè)實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，在后面學(xué)習(xí)“酸、堿、鹽”相關(guān)知識(shí)時(shí)，有的學(xué)生提出可以用這一裝置來(lái)驗(yàn)證酸堿中和實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，課上展示后因效果不明顯課余時(shí)間又調(diào)整了氨水的濃度，效果顯著（如圖4、圖5）。這樣改進(jìn)后，教室里再?zèng)]有彌漫氨氣的味道了，教師將環(huán)境保護(hù)落實(shí)到課堂之上。

例如，在人教版化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第四單元課題1“水資源及其利用”的第2課時(shí)“水的凈化”的教學(xué)過(guò)程中，以往教學(xué)中教師通過(guò)講解4種凈水方法及原理并做基本實(shí)驗(yàn)演示來(lái)完成教學(xué)過(guò)程，學(xué)生機(jī)械記憶掌握通過(guò)。圖6為人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)蒸餾裝置圖，蒸餾裝置由三個(gè)部分組成：加熱氣化部分、冷凝部分、接收部分。在學(xué)習(xí)完“水的凈化”知識(shí)后，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中有關(guān)“水質(zhì)監(jiān)測(cè)及自制凈水器”的內(nèi)容，學(xué)生對(duì)水的凈化各步驟進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和處理，其中一組針對(duì)無(wú)法在普通教室做蒸餾實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題做了改進(jìn)，這樣可以讓無(wú)法滿(mǎn)足流動(dòng)水源條件的實(shí)驗(yàn)在教室成功進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)裝置如圖7所示。

【例2：水質(zhì)監(jiān)測(cè)及自制凈水器】

圖7中，蒸餾裝置的冷凝管中的下水管應(yīng)該連接進(jìn)水龍頭，而上水管接出水口，經(jīng)過(guò)學(xué)生設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)，利用大氣壓強(qiáng)原理可將上下水循環(huán)起來(lái)。首先在一號(hào)水桶裝置從1處的長(zhǎng)頸漏斗加水，加到一定高度后，水桶中的壓強(qiáng)增大，大量空氣從2處排出進(jìn)入二號(hào)水桶裝置，空氣通過(guò)3處導(dǎo)管進(jìn)入壓強(qiáng)逐漸增大，開(kāi)始將水壓進(jìn)4處導(dǎo)管排出，4處連接裝置下端進(jìn)水口，上端出水口連接膠皮管與導(dǎo)管通向1處的長(zhǎng)頸漏斗，這樣一套水循環(huán)系統(tǒng)就建立起來(lái)了。在實(shí)驗(yàn)教師精心的指導(dǎo)下，在學(xué)生不斷的修正嘗試后，這套凈水系統(tǒng)取得了明顯的凈水效果，也得到了學(xué)生的一致好評(píng)，而此次典型的學(xué)科融合教學(xué)方式更是對(duì)學(xué)生思維的拓展起到了積極的作用，充分激發(fā)了學(xué)生的遷移創(chuàng)新意識(shí)。

以上基于物理與化學(xué)學(xué)科融合教學(xué)的案例，都是來(lái)自一線(xiàn)教學(xué)過(guò)程中真實(shí)遇到的情景，甚至有一些是解決實(shí)驗(yàn)中學(xué)生面臨的實(shí)際困難。教師應(yīng)從較高的層次出發(fā)并思考，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)當(dāng)今生活、生產(chǎn)中面臨的問(wèn)題，主動(dòng)合理地進(jìn)行綜合運(yùn)用和遷移創(chuàng)新，通過(guò)對(duì)比和使用不同的實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)并改進(jìn)，從而有效地解決實(shí)際問(wèn)題。

學(xué)科融合發(fā)展對(duì)全面培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)對(duì)教師和學(xué)生提出更高、更具體的要求，要求學(xué)生在課堂中不斷地學(xué)習(xí)、自主遷移、互相研討來(lái)尋求答案，在拓展學(xué)生橫向思維的同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神，通過(guò)學(xué)習(xí)努力提升自身的核心素養(yǎng)。一線(xiàn)教師要不斷更新個(gè)人的教育理念，提升自己的業(yè)務(wù)能力和職業(yè)素養(yǎng)，潛移默化地將學(xué)科融合的思想滲透到學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中。只有師生在教學(xué)過(guò)程中有機(jī)融合、互動(dòng)互助，才能實(shí)現(xiàn)學(xué)科融合發(fā)展的預(yù)期目標(biāo)。

編輯：陳鮮艷