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篇1

關鍵詞： 化學教學 相關學科思想 滲透

化學被科學家譽為“中心科學”，處在其上游的學科有數學、物理學，位于其下游的學科有生物學和醫學，化學在中游起著承上啟下的作用[1]。化學學科綜合性、實踐性強，在教學中，化學教師除了要善于應用本學科的專業知識開展教學外，還必須具備豐富的相關學科知識，而且能夠根據教學內容靈活穿插使用相關學科知識，使相關學科思想滲透于化學學科教學實踐中。這樣開展的教學活動形式獨特，理解化學原理的思維方式、掌握化學知識的角度和解題技巧的探討都突破固有的模式。不同的學科知識橫向有遷移，學生學習興趣高，對知識的理解和掌握效果明顯，學科思維素養更容易建立，提高了化學課堂教學的有效性。

筆者在多年的教學實踐中，針對不同的教學內容，滲透相關學科的學科思想開展風格各異的教學活動，現在做一整理，借此與各位同仁探討交流。

一、數學思想滲透于化學教學中

數學位于自然科學之首，是學習科學知識的必備工具，在化學教學中，尤其是在習題的教學過程中，如果靈活應用數學知識，把學生的數學思維及時遷移到化學題目中來，用數學思想構建化學科解題的學科素養，在實際教學中，就能收到非常明顯的教學效果。

如學生剛上高一，化學必修一模塊就涉及“物質的量”，這是一個很抽象的概念，這對于剛入高中的學生來說很難弄懂，接下來是相關的計算，涉及幾個基本的公式：n===，學生在應用公式的時候經常搞錯，在該用乘法時用了除法，而該用除法時用了乘法。在教學中除了讓學生正確理解公式中概念的內涵外，還啟發學生聯想小學的公式：總量=數量×單位量，引導學生把新公式對號入座：n就是數量，N、m、V就是總量，而N、M、V就是單位量，這樣就把高中抽象公式向小學形象公式靠攏，降低了認知的臺階，學生易于接受。在這一章還涉及混合物計算，這是高中化學計算常見的類型，此類題主要滲透了數學的方程思想，其解題過程可分為兩個階段，第一階段利用化學知識找出題目中各物質或量的關系，第二階段列出方程計算得出結果。最后，在教學中又和學生共同總結出解題口訣“設出摩爾，列出方程組”，記憶和理解效果更佳。在混合物計算教學中難免涉及十字交叉法，十字交叉法是在化學中應用比較廣泛的簡化的計算方法，在解決某些二元混合體系所產生的具有線性平均意義的計算問題時，表現出了思路簡單，運算簡便等優點。學生對十字交叉法理解出現偏差，為什么交叉相減，再相比較，就能得到組分的比？這時可以設出兩個未知數，但是只列出一個方程，通過數學推導，得出同樣的結果，最后再指出十字交叉法就是簡化方程的解法，也是加權平均值的簡單解法。例如：在標準狀況下，11.2LCO與CO的混合氣體的質量為20.4g，求混合氣體中CO與CO的體積之比為多少？解析：在標準狀況下，11.2LCO與CO的混合氣體的物質的量為0.5mol，混合氣體的平均摩爾質量為20.4g/0.5mol=40.8g·mol

28 44 40.8 44-40.8=3.2 40.8-28=12.8

V（CO）/V（CO）=3.2/12.8=1/4，即混合氣體中CO與CO的體積之比為1：4。解釋十指交叉法時，我們可以設CO和CO的物質的量分別為xmol和ymol，根據質量守恒：28x+44y=40.8（x+y），整理得（40.8-28）x=（44-40.8）y，x：y=（44-40.8）：（40.8-28）=1：4，這樣的推導解法跟十指交叉法是殊途同歸的。通過推導，學生對十字交叉法會欣然接受并且能靈活運用。

又如選修四模塊《化學反應原理》中有兩個重要的知識點：蓋斯定律和原電池，在教學時，指出應用蓋斯定律解題就是做數學證明題，根據數學中的代數式相加減的原則，從已知的熱化學方程式，通過代數運算處理，注意H也同樣進行運算，得出目標方程式，也就證明成功；原電池教學中涉及已知原電池總反應和一個電極反應式，求另外一個電極反應式，也是代數式相減的思想，減完之后再把方程式中帶負號的物質移到化學方程式對側，得出正確的電極反應式。如果題目中給了正極和負極的電極反應式，通過相加也就自然得到原電池的總反應。

再如選修五模塊《有機化學》，同分異構體是一個重要的知識點，烴分子的一鹵取代物的個數，關鍵是找出等效氫的個數，這是就需要借助數學上的中心對稱、軸對稱的知識，先確定對稱中心，然后找出等效碳原子，確定等效氫，這樣可以使等效氫原子數確定得更準確。如：丙烷的一氯代物有幾種？如圖所示：HHH，先找出對稱軸，對稱軸上的碳原子是一種，另外2個端點碳原子位置對稱，成為等效碳原子，是第二種碳原子，因此等效氫原子有2種，一氯代物有2種。烴分子的二鹵取代物的個數，除了用碳原子之間兩兩連線的“連線法”確定之外，還可以利用排列組合的知識，用數學的方法將具體問題抽象化，可以簡化解題過程，如：丙烷的二氯代物有幾種？因為丙烷有2種碳原子，所以可以列式子：C×C=2×2=4，求得有4種二氯代物。有機物分子共線共面問題，由于涉及空間立體的知識，學生單純從化學角度想象空間結構，認知難度很大。如果應用立體幾何的知識，幫助學生借助數學思維思考化學問題，學生站在數學的臺階上接受化學知識就更為得心應手。例如：H-H=H--F分子中6個碳原子可以共面嗎？首先根據雙鍵的平面模型，確定一個前1-4號碳原子共面，再根據三鍵的直線模型確定后3-6號碳原子共線，然后根據幾何學公理“一條直線上有2個點（3、4號碳原子）位于一個平面，那么這條直線（包含5、6號碳原子）就在這個平面上”，從而得出6個碳原子可以共面。通過嚴謹的數學推導得出的結論，教學說服力非常強大，學生對老師的教學和知識的認可度大大提高。求一系列有機物含碳量的最大（最小）值的題目時，先根據同系物的分子式的差別，利用等差數列求出通項公式，再代入極限公式求出結果。如：同系物C1H（萘）、CH（芘）、CH（苯并芘）……中，求碳的最大百分含量。解析：根據萘、芘、苯并芘的分子式發現碳原子數和氫原子數遞增呈等差數列。碳原子數：公差為6，首項是10：a=a+（n-1）d=10+（n-1）×6=6n+4，同理可得氫原子數：a=2n+6，因此通式為CH，帶入極限公式：ω（C）====97.3%

二、物理學思想滲透于化學教學中

“理化不分家”。物理和化學同樣是兩門重要的自然科學，學科之間總是存在內在聯系，知識體系也是有相通的部分。如在選修四模塊《化學反應原理》中的“化學反應速率和化學平衡”教學中，首先引導學生思考，物理上衡量運動快慢的物理量是速度和速率，前者是矢量，既有大小，又有方向，后者是只有大小的標量。再追問學生化學反應的快慢需要有方向嗎？自然得出衡量化學反應快慢的物理量應該是只有正值的化學反應速率，而不是化學反應速度。再通過化學反應速率的計算公式v=c/t，聯想物理學上的公式v=x/t（v表示平均速率，x表示位移，t表示時間），學生不難得出化學反應速率是一段反應時間內的平均速率，對于化學反應來說，平均速率更具有實際表達意義。物理上v-t圖像，圖線與時間軸圍成的圖形面積表示在該時間段的位移x，引導學生遷移到化學上v-t圖像，圖線與時間軸圍成圖形的面積表示在該時間段的物質的量濃度的變化量c。

例：在容積固定的4L密閉容器中，進行可逆反應：X（氣）+2Y（氣）？葑2Z（氣）并達到平衡，在此過程中，以Y的濃度改變表示的反應速率υ（正）、υ（逆）與時間t的關系如右圖，如圖中陰影部分面積表示（ ）

A.X的濃度的減少 B.Y的物質的量的減少

C.Z的濃度的增加 D.X的物質的量的減少

解析：v（正）曲線下圍成的圖形的面積應該是Y物質濃度的減少值，v（逆）曲線下圍成圖形的面積應該是Y物質濃度的增加值，圖中陰影部分即以上二者之差，也就是Y物質濃度的減少值的凈值，因此B項正確。

學習化學平衡時，首先啟發學生回憶物理上的不受外力的平衡態：勻速直線運動和靜止。然后指出化學平衡不是靜止的平衡，而是類似于物理上的勻速直線運動的動態平衡。物理知識進行思維遷移，有助于掌握化學新知。又如，平衡移動原理（勒夏特列原理）中的關鍵詞“減弱改變”，學生很難理解實質，物理上的楞次定律中的關鍵詞“阻礙變化”和“減弱改變”的概念內涵是完全相同的，具有異曲同工的遷移效果，在教學中及時拋出楞次定律中的“阻礙變化”，對“減弱改變”的理解也就毫無懸念。再如，電解池中陰陽離子的運動方向，完全是遵循帶電粒子在電場中的運動規律的。物理上金屬導體的導電是自由電子的定向移動的結果，對比到電解質溶液的導電，則是陰陽離子的定向運動形成的。在化學教學中有意識滲透物理學思想，學生會領悟到自然科學之間是相互交叉和滲透的，在學習知識的時候才能自覺關注學科之間的聯系。

三、哲學思想滲透于化學教學中

哲學上的三個基本的規律：“對立統一規律”、“量變質變規律”、“否定之否定規律”。這三個規律是指導人們認識世界和改造世界的方法論。在化學教學的三維目標中，情感態度與價值觀這一維目標也要求教師在教學中不但教授學生學科知識，而且注意培養學生學習知識的學科思維和認識問題的哲學思維。如在教學“氧化還原”時，氧化是失去電子，還原是得到電子，氧化劑氧化了還原劑，還原劑還原了氧化劑，氧化劑和還原劑行為是完全對立的，但是對立的行為統一在同一個氧化還原反應中，密不可分，氧化和還原“既對立，又統一”。氧化還原反應是“對立統一規律”一個很好的例證，在教學氧化還原反應時，要不失時機地培養學生的“對立統一”思想，而且在進行“氧化還原”的概念教學時，初中學習氧化還原反應只是停留于表面的“得氧失氧”，在高中教學中，先通過幾個氧化還原反應方程式，總結出氧化還原反應的共同特征是“元素化合價升降”，最后再追溯到氧化還原反應內在本質為“電子轉移”，為學生的學習搭建思維平臺，通過支架式教學，學生的認知臺階逐漸上升。又如在教學“元素周期律”時，元素的性質隨著原子序數的遞增到一定的程度，性質就會發生周期性的變化，也就是元素之間不是孤立的，是存在著隨著數量的變化而性質發生遞變的內在規律——元素周期律。數量積累到一定程度，就會發生質的飛躍，完美地詮釋了“量變質變規律”。再如，在進行必修一模塊“元素化合物”教學時，對原來初中學習的燃燒概念做了“否定”，指出燃燒不一定要有氧氣，只要是有發光發熱現象的劇烈的氧化還原反應，就是燃燒。把對燃燒的判斷從外在的反應現象和反應的內在實質這兩個方面界定，這樣修正補充后再重新定義概念，使知識更為科學完整。“否定”不是全盤拋棄，而是為了“肯定”，這也符合事物發展的規律：螺旋式上升，波浪式前進。通過化學概念的動態教學，學生真切地體會到知識乃至真理的生成，是一個不斷補充修正的科學發展過程。

四、詩詞美學思想滲透于化學教學中

科學是嚴謹的，也就難免枯燥，然而化學這門自然科學與生活密切相關，如果能夠把教學與文學生活中的詩詞聯系起來，也就在嚴謹的科學中引入了美學，這樣的教學體現了科學與人文內涵的統一，展現了化學教學的藝術美，給學生提供了主動探究知識的美的意境，開啟了學生審美的想象和思維，也發揮了化學課程對培養學生人文精神的積極作用。如在教學碳酸鹽性質時，明代詩人于謙的《石灰吟》：“千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間。”于謙不經意以自己詩人的視角，用凝練的語言描繪了石灰石分解生產石灰的過程。從科學的角度來解讀這首詩，原料的存在，反應的條件，反應的產物一一從詩中體現出來。從藝術的角度來看，這首詩體現了詩人寧折不彎，為追求理想和真理可以獻身的可貴品質。在學習中，學生不僅接收了科學知識，還被作者的高貴的人生信仰所打動，教師不僅傳授知識，而且完成了育人責任。又如在教學硅酸鹽時可選擇杜甫詩云“大邑燒瓷輕且堅，扣如哀玉錦城傳”，以及唐代陸龜蒙在《秘色瓷器》中的“九秋風露越窯過，奪得千峰翠色來”[2]，讓學生在學習知識的同時，感受古代勞動人民的無窮智慧。在教學中引入詩詞等文學元素，能夠改變沉悶的課堂教學氣氛，使課堂氛圍變得活躍而富有文學氣息，激發學生的學習興趣，使學生在提高文學素養的同時提高了科學素養。

五、歷史學思想滲透于化學教學中

法國著名科學家朗之萬說：“在科學教育中，加入歷史的觀點是有百利而無一弊的。”化學與人文科學從來都是緊密聯系的，許多偉大的科學成就都是科學家的科學素養和人文精神的結晶[3]。在教學中，教師應該不拘泥于教科書上的知識和結論，還應該關注知識和結論生成的過程和歷史，了解科學家發現科學事實、形成化學概念、建立化學原理和理論的艱辛過程。化學發展史中蘊含的科學思想和科學方法，是難能可貴的課程資源。在教學設計中把握恰當的時機，引入相關的歷史事件和歷史人物，不僅有利于學科教學的開展，還能在教學中培養學生探索知識的科學品質和愛國奉獻的人文精神。

如在教學化學必修二模塊苯時，首先介紹了英國化學家法拉第發現了苯之后，后來日拉爾等人確定了苯的分子式為CH，隨后在確定苯分子結構時，當時的科學家并沒有意識到苯是環狀結構，德國化學家凱庫勒深入地研究了苯的性質，嘗試反推結構，通過精心探索研究，最后提出了苯的結構模型——凱庫勒式。據說環狀結構的發現是從夢中獲得的啟發，凱庫勒工作很晚就睡著了，在睡夢中出現了一條蛇，蜿蜒盤繞，突然蛇頭銜住蛇尾，形成了一個環，凱庫勒夢醒后恍然大悟，最后按照環狀分子的思想確立了苯的真實結構。介紹完苯分子結構的探索史，學生的課堂氣氛馬上活躍起來，我又不失時機地拋出問題：做夢真的能解決科學問題嗎？學生也就馬上回到理性思維的層面，科學問題的解決是科學家成果積累到一定程度的必然結果。

又如在教學碳酸鈉時，介紹碳酸鈉的俗名有純堿、口堿等。清末民初，工業所需的碳酸鈉主要是從河北、內蒙古鹽湖取得的天然堿，并以張家口、古北口為集散地銷往全國，故稱口堿。但是天然堿遠遠滿足不了民族輕工業的發展需要，只能進口純堿。而進口純堿價格很高，且外國技術封鎖，國內不能生產。我國近現代化學家侯德榜熱愛祖國，獻身科學，發明了聯合制堿法，并且把制堿技術公布，打破了外國封鎖，在國內生產純堿，滿足了民族工業發展的需要。通過這部分歷史的介紹，學生深切地感受到：就要挨欺負，要想強國富民，離不開科學技術的掌握，只有努力學習，才能報效祖國。同時，科學家侯德榜的獻身科學的偉大愛國精神，增強了學生的民族自尊心和自豪感，實現了對學生的愛國主義的思想教育。

參考文獻：

[1]王換榮.化學教師教學風格的培養和形成[J].化學教育，2012，（1）：48-51.