物理学科知识融合到高中化学教学中的应用

◆摘  要：现代教育改革，尤其是新课程的进一步改革，现代社会越来越需要思维开拓型的人才，高中化学教学能很好地培养学生良好的分析、思考、推理等能力，将其它学科中的知识和思维与化学教学相融合，能帮助学生更好的理解所学知识，并灵活运用，培养出社会所需要的具有跨学科思维的开拓型人才。

◆关键词：学科知识融合;高中化学教学

现代教育对学生的思维和能力培养的要求越来越高，这不但需要教师教会学生知道所学的知识点，更要求教师教会学生思考、分析的能力。同时近年高考中也越来越多的出现化学学科知识与物理、数学、生物结合在一起的问题，这需要学生将物理、数学、生物思维运用到化学解题中来。这也加重了教师将其它学科中的知识思维拿过来，融合到高中化学教学过程中来的研究。下面就来分享两则将物理学科知识融合到高中化学教学中的事例。

一、物理学科知识融合到化学实验教学中的应用

化学是一门以实验为基础的自然科学，尤其是高中化学知识中很大一部分都是通过实验现象和结论中归纳出来的。由此可见化学实验在化学教学中的重要性，但有些化学实验在实验过程中学生无法理解实验的工作原理，不知道各步操作的原因，这是学生对所学实验没有理解，更不用说对该实验进行变形改进了。例如在人教版高中化学必修一中NH3的喷泉实验，这是高一必修一中非常重要的一个实验。但学生始终不理解，更不用说实验仪器加以变形以后的问题了。教材上的常规实验装置如（图1），其变形装置如（图2）。NH3的喷泉实验是利用了圆底烧瓶内外压强差，将水从压强大的一方压入压强小的一方，从而形成喷泉。压强是物理中的一个重要的物理量，使得想到能否借鉴物理学中与压强有关的装置来加强学生对该实验的理解。通过思考，在教学时提出如下装置如（图3），一个两端带有出气口大小均匀的密闭容器，两出气口装有两个气阀，中间有一无摩擦的隔板。当两端充入等量气体时，隔板处于正中间，如果此时打开（图3）装置中A端的气阀，并用抽气装置，抽出A中大部分气体，马上关闭气阀，此时A端气体的量减少，A端压强小于B端的压强，隔板在B端气压作用下向A端移动。这个原理就和教材上NH3的喷泉实验的常规装置（图1）工作原理一致，对比（图3）此时是以水为隔板将气体分成在圆底烧瓶内（相当于A端）和大气（相当于B端）中，这样学生就很好的理解了为什么这个实验的原理是内外压强差了。接下来再进一步延伸，提出如图2装置中，向锥形瓶中加入NaHCO3和稀盐酸也能形成喷泉，这个装置的工作原理又是怎样的呢？同样利用图3装置加以分析，相对图3装置的实验而言，相当于向B端鼓入空气，使B端中气体的量增多，压强增大，而A端压强不变，A端压强小于B端的压强，隔板在B端气压作用下向A端移动。所以，对于图2这样的装置，锥形瓶中生成气体就是增大了下面锥形瓶中气体的压强，也可形成喷泉，日常生活中广场上的喷泉就是利用这个原理形成的。通过这种将物理思维与化学实验相结合在教学中的应用，使得学生能更好的理解了NH3的喷泉实验产生的原理，并加以应用。

二、物理学科知识融合到化学反应原理教学中的应用

化学反应原理也是高中化学教学中的重要组成部分，化学反应原理是纯理论的知识，学生看不见，也摸不着，全靠教师的语言描述和学生的想象，很难理解，所以这部分知识是高中化学教学中的重点和难点，要想让学生更好的学会和理解这部分知识，首先需要教师给学生进行建模，在这个模型中利用学科思维进行迁移理解所学化学反应原理的知识。例如人教版高中化学选修4教材中关于化学平衡移动这部分知识，但平衡的移动是看不见的，所以学生对此知识很难理解掌握。通过思考，将初中物理的连通器借鉴了过来，给学生进行了建模。将连通器看作化学平衡的一种模型，连通器的左边看作反应物，连通器的右边看作生成物，正反应可以看作水从左边流向右边，逆反应可以看作水从右边流向左边。化学平衡的建立可以看作，刚开始只向连通器左侧加水，此时左侧水位最高，水压最大，水由左侧流向右侧速度最快，而右侧无水，水由右侧向左侧流动的速率为0。随着左侧的水往右侧的流动，左侧水位逐渐下降，水压减小，水由左侧向右侧流动的速率减小，而只要左侧水一向右侧流动，右侧就有了水，水就存在由右侧向左侧流动的过程，且随着时间的延长，右侧水位逐渐升高，水压逐渐增大，水由右侧向左侧流动的速率也在增大。总有一个时刻，连通器左侧的水面与右侧水面高度相等，两侧水压相等，此时水由左侧向右侧流动的速率与水由右侧向左侧流动的速率相等，左右两侧的水面高度不再改变，达到了一种动态的流动平衡。连通器两边水面相平的状态就相当于化学平衡状态。当连通器两边水面相平时，再向左侧迅速加入一定量的水，左侧水面上升，此后左侧水面下降，右侧水面上升。如果从左侧迅速取出一定量的水，左侧水面下降，此后左侧水面上升，右侧水面下降。这就相当于可逆反应达到化学平衡状态后，改变影响平衡的一个条件，平衡就向着减弱这种改变的方向移动，这就是勒夏特列原理。通过物理中的连通器装置在化学平衡中建立模型，整合到化学平衡的教学过程中，能更好提升学生的形象思维。

由此可见，将其它学科知识融合到高中化学教学中，可以起到加深學生理解，开拓学生化学思维的作用。教师在教学过程中应将更多其它学科知识融入到本学科的教学过程中来，从而为国家培养出更多跨学科思维的开拓型人才。

参考文献

[1]李晔，周青.学科教学之间的交叉与融合——对美国高中化学教材PrenticeHall中物理知识作用的分析[J].外国中小学教育，2008（04）：30-34.

作者简介

聂东杰（1977.11.10—），性别：男，民族：汉族，籍贯：重庆梁平区，最高学历：本科，职称：高级教师，研究方向：高中化学教学。