中学化学跨学科教学研究评述

陈佳阳

摘要：化学跨学科教学是以化学为中心学科，其他学科共同参与的教学活动。从化学跨学科教学的概念、意义与实施三方面对现阶段的中外化学跨学科教学的研究进行总结。认为中学化学跨学科教学应兼具育人价值与教学价值，同时发现现阶段教学实施还存在较多问题，如教学内容选择狭隘、教学活动手段单一等。通过存在问题的分析，对我国教学实践提出几点建议。

关键词：化学跨学科教学；研究评述；教学研究

文章编号：1005–6629（2016）3–0009–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1926年，Woodorth于当时新成立的美国社会科学研究理事会（SSRC）首次提出跨学科（Interdisciplinarity）的概念[1，2]。在不到100年的时间内，跨学科理论飞速发展，并提出了许多与跨学科相类似的概念，如交叉学科（Crossdisciplity）、多学科（Multidisciplity）、超学科（Transdisciplity）、元学科（Meta-disciplity）等[3，4]。

化学作为一门自然学科，在发展的过程中也在不断与其他学科发生交叉联系。18世纪中叶俄国科学家罗蒙诺索夫首先把物理和化学联系在一起[5]，开创了化学跨学科的先河。1953年，DNA双螺旋结构就是由化学家和生物学家共同发现的划时代的成果。进入21世纪，化学与其他学科交流更加密切，并且衍生出了物理化学、生物化学、材料化学、环境化学等跨学科专业。化学跨学科研究正不断成为热点。

在这样的背景下，中学阶段化学作为化学教学的启蒙时期，应关注化学跨学科素养的培养。本文通过梳理有关化学跨学科教学研究的文献，了解现阶段化学跨学科教学研究的现状，思考现阶段化学跨学科教学中存在的问题，为推进跨学科教学实践提供一些启示。

1 化学教学、跨学科教学和化学跨学科教学的概念

了解化学教学、跨学科教学的相关概念及概念之间的关系有助于理解化学跨学科教学的概念。

魏壮伟等人定义化学教学是指教育目标规范下，化学教师引起、维持与促进学生学习的所有有意识的实践活动。其内涵主要包括“一个前提”（教师的教与学生的学虽然密切相关，却相互独立），与“三个关键词”（化学学习、有意识的实践活动与化学教师）。其外延在学校教育领域内[6]。

杜慧洁与舒尔茨认为，跨学科教学以一门学科为中心，在这个学科中选取一个中心问题，围绕这个中心问题，运用不同学科的知识，开展对所指向的共同问题进行讨论和解决而设计的教学活动[7]。

化学跨学科教学的概念应是化学教学与跨学科教学概念的融合，可以认为是在化学教育目标下，以化学学科为中心，选取问题并运用不同学科的知识解决问题的有意识的教学活动。

2 化学跨学科教学的意义

化学跨学科教学意义大致可分为两类：化学跨学科教学的育人意义与学科教学意义。M. Florentia等人指出，跨学科教学的一个目标是培养学生探索、调查客观物质世界的能力，同时建立组成这个物质世界的各个部分之间的联系。从近几年跨学科教学在各个学科教育领域的发展来看，其带来的可能性是无限的[8]。

F. Calascibetta等人认为，学生、大众和媒体都对化学具有广泛的怀疑之感，因此他们会矛盾地将“自然”和“化学”区分开，造成这一现状的重要原因之一是化学教学的方式。从学科发展历史中可以发现，化学的发展离不开其他学科的进步，与其他学科关系密切。而现代教科书过于强调学科知识，忽略了化学与其他学科之间的联系。在化学课程中进行跨学科教学有利于改善学生、大众和媒体对化学的怀疑[9]。

许厚琴认为化学跨学科教学的意义有四点：（1）在汉语言文化中再现化学过程，提高学生良好的科学人文素养；（2）数学知识在化学试题中的再现，培养学生解决综合问题的能力；（3）物理知识在化学试题中展示“才华”，让学生更好地分析解决综合试题；（4）更好地结合环保及生物知识进行化学教学，对开阔学生视野更有益处[10]。

张海燕指出不同形态的跨学科教学目标有共同性。这些共同的课程目标就称为跨学科课程的教学目标。跨学科教学的目标为掌握学科性知识，形成完整的学科知识体系，同时掌握经验性知识，形成完整的经验体系[11]。

从上述文献中可以发现，化学跨学科教学的育人意义更加宏观，从素质教育的特点、学科教学的目标、化学学科的社会价值等方面对化学跨学科教学的意义进行阐述。而化学跨学科的学科教学意义则更加微观，以学生在化学跨学科教学中学习的知识、技能、方法等作为化学跨学科教学的意义。

笔者认为，中学化学教师在进行化学跨学科教学时，在注重学科教学目标的同时，还需进一步关注其育人价值的体现。注重学科教学意义即注重在化学跨学科教学中，学生能得到哪些化学知识；学习哪些化学学科的技能、方法。化学跨学科教学育人价值可以体现在通过化学跨学科教学，学生对化学学科的印象有所改变，并能通过学生改变家庭其他成员对化学学科的偏见；也可以体现在学生能客观地看待物质世界，并能初步建立物质之间的联系等。

3 化学跨学科教学的实施

化学跨学科教学的实施可分为三个部分：内容的选择、活动的设计和活动效果评价。

3.1 化学跨学科教学内容的选择

化学跨学科教学内容的选择十分广泛。其中尤以化学与其他自然科学相关联的部分作为教学内容的居多，但不乏将化学与人文科学相关联的部分作为教学内容的，具体可分为三类。

第一类：高度整合的化学跨学科教学内容。Tamburini Fiona等人使用P2P（Paper to Plastics）作为教学内容，联系了化学与生物学科，鼓励学生进行科学探究并了解可生物降解的材料[12]。侯爱静把“海水资源的开发和利用”作为教学主题，该主题又分为四个小课题，分别为“海水中的动物”、“海水中的微生物”、“海水中的矿物质”、“海水中的植物”，进行化学-物理-生物的跨学科教学[13]。此类教学内容的特点是以教学内容为主体，选定的教学内容中存在化学学科的相关知识、方法。并将化学与其他学科整合在一起，进行化学跨学科教学。endprint

第二类：中度整合的化学跨学科教学内容。M. Rash Agnes等人设计7个单元的化学跨学科课程，将数学与化学紧密结合。单元题目有：分子的对称性、温度-湿度目录、药品中的浓度等[14]。张妍将“生命体中的化学物质”作为化学-生物跨学科教学的教学内容。从身体对这些营养物质的需求及如何获取这些营养物质的角度切入，讨论了这些物质的化学性质，复习了相关官能团的化学性质[15]。此类教学内容的特点是以化学学科教学作为核心，将其他相关学科中与化学学科有关系的部分整合起来，进行化学跨学科教学。其中尤以化学与生活的内容居多。

第三类：低度整合的化学跨学科教学内容。王爱团将二氧化碳灭火原理作为课时教学内容，进行化学-英语跨学科教学[16]。Y. Furlan Ping等人将化学与人文学科进行联系，鼓励学生利用他们的想象力和创造性写出与化学有关的诗歌[17]。此类教学内容的特点是以化学学科作为主体，其他学科只是作为工具或推手，促进学生的学习，而在实际教学内容上没有建立实质的联系。

3.2 化学跨学科教学活动的设计

对化学跨学科教学活动的设计，其文献数量虽多，但同质化严重。多数研究所设计的活动作为课堂教学的一个或几个环节，以教师与学生的互动为呈现形式。具体形式有提问、小组讨论等。

孙珏提出11个项目来设计跨学科教学活动。其中包括学生提出问题，并分析评价问题；学生对同伴、教师的挑战、评论、意见等[18]。张文平提出在设计活动时需要考虑的11个因素。其中包括：考虑学生的参与和亲历，提供学生更多进入社会实践的机会等[19]。

K. Patrick等人研究艺术生对化学-艺术跨学科课程的学习。研究者将17名具有不同化学学习水平的学生分为对照组和实验组。实验组在进行摄影教学的同时，进行为期三周的化学学科教学。在化学教学中，注重照片冲洗液调配的实验。通过调节照片冲洗液的化学成分、pH与照片曝光时间，得到照片的不同冲洗效果。在活动设计时，偏向于让学生体验不同配比的冲洗液冲洗出照片的不同风格，从而进一步了解照片艺术[20]。

T. Fiona等人将“纸张变为塑料”（P2P）分为六个模块，如纸张脱墨、乳酸发酵等。每一个模块均对应一个实验，每个实验又各有侧重。有的实验偏重生物，如使用纤维素酶硝化纸张，有的实验偏重于有机化学或高分子化学，如丙交酯的聚合。通过这六个实验建立化学实验与生物实验、化学学科与生物学科之间的联系[21]。

F. Ping等人进行有关化学诗歌创作的跨学科教学。首先，让学生了解如何书写一篇好的诗歌，其中包括书写诗歌的一般方法、鉴赏优秀的诗歌等。其次，学习如何在海报上阐述自己的想法，其中包括理论学习、观看优秀作品。最后教师鼓励学生进行化学诗歌的创作。在创作的诗歌中必须含有一至二个化学概念，可以含有一些化学幽默[22]。

从上述研究中发现，对于化学跨学科教学设计的重点应在于建立化学学科与其他学科之间的联系。一个优质的化学跨学科活动的设计应在设计时充分考虑化学学科在该跨学科内容下的作用，让学生在活动中认识学科之间的联系。

3.3 学生评价

化学跨学科教学活动效果评价相关文献较多，总体来说分为两大部分：过程性评价和纸笔评价。大多数文献将两种评价方式整合并进行使用。

K.Patrick等人将不同组的学生有关化学的摄影进行评分。同时还进行相关问题的研究，通过三个研究问题来指导数据的分析：与对照组相比，实验组在照片设计、照片工艺、照片理解上有何区别[23]。

江中根探讨了跨学科化学综合实验题的分类和解法。从与物理知识相结合、与生物知识相结合和与多学科知识相结合三个部分、六个小点进行分析。每一个小点均举了一至二个例子进行阐述、分析，题后进行详细的解答[24]。

郑刚以英国北爱尔兰为例，对跨学科教学实施过程中的评估进行分类，主要有：（1）成绩评价。对教学过程中的学科性知识学习结果的评定，类似于考试或小测验，题型以简答题为主。（2）过程评价。在跨学科学习的过程中，收获了哪些知识、方法，有哪些积极的影响等。通过学生自我评价和教师评价两方面，对学生努力情况、进步情况等进行评价[25]。

从上述研究中可以发现，在进行化学跨学科教学评价时，教师或研究者已经意识到多方面评价的重要性，也试着从多方面对学生进行评价。多样的化学跨学科教学评价给予学生全面的评价，也给予教师反观教学成果的途径。

4 我国化学跨学科教学启示

4.1 教学内容选择

前文总结的化学跨学科教学内容按整合程度分为三类：高度整合、中度整合、低度整合。高度整合的化学跨学科教学内容设计需要对多门学科进行统筹性的考虑，对一线化学教师有一定的难度。低度整合的化学跨学科教学则很难体现跨学科特有的育人价值。

中度整合的化学跨学科教学既能体现跨学科教学的特点，又较易实施。若想开展内容中度整合的化学跨学科教学，在内容选取时可以遵循以下两点：

（1）选取“化学与生活”主题作为切入口，寻找教学内容。“化学与生活”贴近学生的日常生活，且容易涵盖其他相关学科，教学内容容易寻找。

（2）在寻找内容时，应更加偏向于化学与其他自然科学相联系的部分。化学虽然可以与人文科学进行跨学科教学，但更多浮于形式，容易形成低度整合。而与自然科学联系，则能对问题进行深入探讨。

4.2 教学活动设计

为了解决化学跨学科教学活动同质化严重的问题，设计活动时应首先找寻不同学科之间的联系，其次深挖联系设计教学活动。实验作为自然科学的一种重要手段，是联系不同自然科学的重要手段，也是最常用的手段。在化学跨学科教学活动设计时，应充分利用此方法，建立不同学科的联系。

4.3 教学评价应用endprint

化学跨学科教学评价时，对学生的多元评价已经被广泛应用。在设计评价量表时，应有所侧重。过程性评价量表应偏重学生自身在进行化学跨学科学习前后动手水平、学习能力、学习兴趣等方面的比较，而纸笔评价则偏重于进行化学跨学科学习后学生对该学科知识的学习程度的比较。

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