物理學(xué)科知識融合到高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

◆摘? 要：現(xiàn)代教育改革，尤其是新課程的進(jìn)一步改革，現(xiàn)代社會越來越需要思維開拓型的人才，高中化學(xué)教學(xué)能很好地培養(yǎng)學(xué)生良好的分析、思考、推理等能力，將其它學(xué)科中的知識和思維與化學(xué)教學(xué)相融合，能幫助學(xué)生更好的理解所學(xué)知識，并靈活運(yùn)用，培養(yǎng)出社會所需要的具有跨學(xué)科思維的開拓型人才。

◆關(guān)鍵詞：學(xué)科知識融合;高中化學(xué)教學(xué)

現(xiàn)代教育對學(xué)生的思維和能力培養(yǎng)的要求越來越高，這不但需要教師教會學(xué)生知道所學(xué)的知識點，更要求教師教會學(xué)生思考、分析的能力。同時近年高考中也越來越多的出現(xiàn)化學(xué)學(xué)科知識與物理、數(shù)學(xué)、生物結(jié)合在一起的問題，這需要學(xué)生將物理、數(shù)學(xué)、生物思維運(yùn)用到化學(xué)解題中來。這也加重了教師將其它學(xué)科中的知識思維拿過來，融合到高中化學(xué)教學(xué)過程中來的研究。下面就來分享兩則將物理學(xué)科知識融合到高中化學(xué)教學(xué)中的事例。

一、物理學(xué)科知識融合到化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，尤其是高中化學(xué)知識中很大一部分都是通過實驗現(xiàn)象和結(jié)論中歸納出來的。由此可見化學(xué)實驗在化學(xué)教學(xué)中的重要性，但有些化學(xué)實驗在實驗過程中學(xué)生無法理解實驗的工作原理，不知道各步操作的原因，這是學(xué)生對所學(xué)實驗沒有理解，更不用說對該實驗進(jìn)行變形改進(jìn)了。例如在人教版高中化學(xué)必修一中NH3的噴泉實驗，這是高一必修一中非常重要的一個實驗。但學(xué)生始終不理解，更不用說實驗儀器加以變形以后的問題了。教材上的常規(guī)實驗裝置如（圖1），其變形裝置如（圖2）。NH3的噴泉實驗是利用了圓底燒瓶內(nèi)外壓強(qiáng)差，將水從壓強(qiáng)大的一方壓入壓強(qiáng)小的一方，從而形成噴泉。壓強(qiáng)是物理中的一個重要的物理量，使得想到能否借鑒物理學(xué)中與壓強(qiáng)有關(guān)的裝置來加強(qiáng)學(xué)生對該實驗的理解。通過思考，在教學(xué)時提出如下裝置如（圖3），一個兩端帶有出氣口大小均勻的密閉容器，兩出氣口裝有兩個氣閥，中間有一無摩擦的隔板。當(dāng)兩端充入等量氣體時，隔板處于正中間，如果此時打開（圖3）裝置中A端的氣閥，并用抽氣裝置，抽出A中大部分氣體，馬上關(guān)閉氣閥，此時A端氣體的量減少，A端壓強(qiáng)小于B端的壓強(qiáng)，隔板在B端氣壓作用下向A端移動。這個原理就和教材上NH3的噴泉實驗的常規(guī)裝置（圖1）工作原理一致，對比（圖3）此時是以水為隔板將氣體分成在圓底燒瓶內(nèi)（相當(dāng)于A端）和大氣（相當(dāng)于B端）中，這樣學(xué)生就很好的理解了為什么這個實驗的原理是內(nèi)外壓強(qiáng)差了。接下來再進(jìn)一步延伸，提出如圖2裝置中，向錐形瓶中加入NaHCO3和稀鹽酸也能形成噴泉，這個裝置的工作原理又是怎樣的呢？同樣利用圖3裝置加以分析，相對圖3裝置的實驗而言，相當(dāng)于向B端鼓入空氣，使B端中氣體的量增多，壓強(qiáng)增大，而A端壓強(qiáng)不變，A端壓強(qiáng)小于B端的壓強(qiáng)，隔板在B端氣壓作用下向A端移動。所以，對于圖2這樣的裝置，錐形瓶中生成氣體就是增大了下面錐形瓶中氣體的壓強(qiáng)，也可形成噴泉，日常生活中廣場上的噴泉就是利用這個原理形成的。通過這種將物理思維與化學(xué)實驗相結(jié)合在教學(xué)中的應(yīng)用，使得學(xué)生能更好的理解了NH3的噴泉實驗產(chǎn)生的原理，并加以應(yīng)用。

二、物理學(xué)科知識融合到化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)中的應(yīng)用

化學(xué)反應(yīng)原理也是高中化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，化學(xué)反應(yīng)原理是純理論的知識，學(xué)生看不見，也摸不著，全靠教師的語言描述和學(xué)生的想象，很難理解，所以這部分知識是高中化學(xué)教學(xué)中的重點和難點，要想讓學(xué)生更好的學(xué)會和理解這部分知識，首先需要教師給學(xué)生進(jìn)行建模，在這個模型中利用學(xué)科思維進(jìn)行遷移理解所學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理的知識。例如人教版高中化學(xué)選修4教材中關(guān)于化學(xué)平衡移動這部分知識，但平衡的移動是看不見的，所以學(xué)生對此知識很難理解掌握。通過思考，將初中物理的連通器借鑒了過來，給學(xué)生進(jìn)行了建模。將連通器看作化學(xué)平衡的一種模型，連通器的左邊看作反應(yīng)物，連通器的右邊看作生成物，正反應(yīng)可以看作水從左邊流向右邊，逆反應(yīng)可以看作水從右邊流向左邊?；瘜W(xué)平衡的建立可以看作，剛開始只向連通器左側(cè)加水，此時左側(cè)水位最高，水壓最大，水由左側(cè)流向右側(cè)速度最快，而右側(cè)無水，水由右側(cè)向左側(cè)流動的速率為0。隨著左側(cè)的水往右側(cè)的流動，左側(cè)水位逐漸下降，水壓減小，水由左側(cè)向右側(cè)流動的速率減小，而只要左側(cè)水一向右側(cè)流動，右側(cè)就有了水，水就存在由右側(cè)向左側(cè)流動的過程，且隨著時間的延長，右側(cè)水位逐漸升高，水壓逐漸增大，水由右側(cè)向左側(cè)流動的速率也在增大?？傆幸粋€時刻，連通器左側(cè)的水面與右側(cè)水面高度相等，兩側(cè)水壓相等，此時水由左側(cè)向右側(cè)流動的速率與水由右側(cè)向左側(cè)流動的速率相等，左右兩側(cè)的水面高度不再改變，達(dá)到了一種動態(tài)的流動平衡。連通器兩邊水面相平的狀態(tài)就相當(dāng)于化學(xué)平衡狀態(tài)。當(dāng)連通器兩邊水面相平時，再向左側(cè)迅速加入一定量的水，左側(cè)水面上升，此后左側(cè)水面下降，右側(cè)水面上升。如果從左側(cè)迅速取出一定量的水，左側(cè)水面下降，此后左側(cè)水面上升，右側(cè)水面下降。這就相當(dāng)于可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，改變影響平衡的一個條件，平衡就向著減弱這種改變的方向移動，這就是勒夏特列原理。通過物理中的連通器裝置在化學(xué)平衡中建立模型，整合到化學(xué)平衡的教學(xué)過程中，能更好提升學(xué)生的形象思維。

由此可見，將其它學(xué)科知識融合到高中化學(xué)教學(xué)中，可以起到加深學(xué)生理解，開拓學(xué)生化學(xué)思維的作用。教師在教學(xué)過程中應(yīng)將更多其它學(xué)科知識融入到本學(xué)科的教學(xué)過程中來，從而為國家培養(yǎng)出更多跨學(xué)科思維的開拓型人才。

參考文獻(xiàn)

[1]李曄，周青.學(xué)科教學(xué)之間的交叉與融合——對美國高中化學(xué)教材PrenticeHall中物理知識作用的分析[J].外國中小學(xué)教育，2008（04）：30-34.

作者簡介

聶東杰（1977.11.10—），性別：男，民族：漢族，籍貫：重慶梁平區(qū)，最高學(xué)歷：本科，職稱：高級教師，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。